自动化学科概论论文范文

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第1篇

关键词：测试技术及仪器；导论；教学

作者简介：王平（1977-），男，浙江杭州人，南京航空航天大学自动化学院，副教授。（江苏 南京 210096）

中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）35-0119-02

一、在本科教学中开展本专业导论课程的必要性

测控技术与仪器专业是建立在精密机械、电子技术、光学、自动控制和计算机技术基础上，以工为主，多学科夜上海论坛综合的专业，探讨各种精密测试和控制技术的新原理、新方法。开发激光、传感器、光电检测和计算机等新技术在精密测试仪器仪表中的应用，及以计算机技术为中心的面向机电运动、面向自动化生产的控制技术，使精密仪器仪表及测试和控制技术向高精度、动态、自动化、综合和多功能等机电一体化和信息化方向发展。因此，本专业本科教学具有鲜明的特点，包括：

1.课程门类较多，具有交叉学科特征

夜上海论坛 本专业的主要课程包括机械设计基础，电工电子学、微机原理与应用、自动控制、光学、测控电路、光电检测技术、传感器技术、智能仪器仪表设计、电路分析基础、电子技术基础、误差理论及应用、计算机程序设计、微型计算机原理与接口技术等，涵盖机械、电子、计算机等多门类的主干课程，课程信息量大。

2.注重复合能力的培养

本专业从培养人才方面来看，培养包括面向零件几何精度参数、机械量和热工过程参数的计量测试和控制技术，及仪器的应用和开发研究的高级工程技术人才，广泛适用于质量监督部门、机械、电气、汽车、造船、航空、航天、动力、冶金和石化等多方面产业和科研部门对人才的需求。因此，学生必须掌握机、电、计算机等多个领域的专业技能。

而本专业的学生入学情况则比较复杂，呈现如下几种特点：很多学生是在高考时报考的是通信、电子、自动化等其他热门专业，后经过调剂进入本专业学习，对本专业的特点缺乏认识，对于本专业课程多、跨学科能力培养的情况不太了解；存在与高中学习习惯的衔接问题，对大学学习的主动性不够；对于90后的新一代本科生而言，普遍对于社会具有一定程度的认识，面临较大的竞争压力，但是对于本专业的就业前景以及如何提高自身的就业能力还缺乏清晰的认识。

夜上海论坛 针对这种情况，在高等学科开展本专业的导论课程对刚入学的学生进行专业特点、课程体系的设置、就业情况等方面的介绍和学习引导是非常必要的。

二、课程的教学目标和难点

本课程的教学目的在于初步建立起概念体系，了解专业的知识体系以及后续学习的科目，明确课程之间的衔接关系，合理分配时间，明确学习目的、用法。此外，应使得学生了解专业的应用和发展过程、发展前景、毕业分配和可能职位。

本课程的教学难点在于，本科新生不具备本专业的基本知识，只能用大量的、实例、类比去定性解释基本概念以及课程体系结构，教学内容的深浅较难把握。同时，导论课的课时一般较少，通常在16学时左右，如何在短时间内让学生建立对专业的初步认识具有难度。

三、课程内容

本课程通过4部分进行讲授，主要包括：

1.基本概念

夜上海论坛 如测控技术、仪器仪表定义的介绍，包括什么是仪器仪表以及测控技术，并对现实生活中的仪器仪表分类举例，包括医疗、家电、工厂自动化、军事领域、航空仪表、宇航测控等应用的介绍；仪器的历史简介以及仪表的最基本功能组成部分，包括传感器、信号处理、转换、传输部分、信号显示、与人交互部分等；仪器仪表的分类，以及各部分功能的演变、评价指标等。

2.介绍传感器技术

包括其基本概念、分类、相关课程（如“传感器技术”），以及性能指标（包括静态指标、动态指标等）。介绍信号调理，用图示方式介绍噪声概念，模拟信号放大、模拟信号滤波的作用，以及相关课程（如“模拟电子技术”）；介绍信号处理，包括频谱分析、滤波等应用简介以及实现平台，包括硬件平台、软件平台及工具简介；介绍相关课程如“数字信号处理”、单片机、DSP等相关技术；介绍可靠性设计，包括特定条件、特定时间、完成特定功能的含义；介绍一般可靠性设计方法，包括电源、信号调理、屏蔽、改善应用环境等方法；介绍通讯技术，简单介绍通信技术的基本概念。

3.课堂讨论

课堂讨论仪器仪表的设计方法，回顾仪器仪表的评价指标，并讨论选择如下功能模块的实现技术：包括传感器的类型、原理、使用环境、寿命、精度、厂家、成本、对后续处理的要求；处理部分采用什么结构，模拟电路部分设计、模数转换设计、数字电路部分设计主要芯片选择、处理结构和算法；仪器整体结构，包括PC虚拟仪器结构、独立仪器结构，以及显示方式、输入方式以及主要模块的选择；根据信息存储要求、存储手段、数据导出特征选择存储技术；并考虑可扩展技术，如多台仪器能否联网、如何协调工作、选用何种协议等问题。

4.总结

夜上海论坛 仪器仪表（检测技术）与别的学科的关系以及检测技术在工科体系中的地位，指明信息学科的最前端，使用最广泛，需求最迫切。

四、教学方法的运用

夜上海论坛 传统的教学方法手段单一，缺乏交流，尤其专业导论课程内容抽象，教学效果往往不理想。为了取得较好的教学效果，可以采用以下方法：

1.精心制作PPT教案

由于教学内容是以专题形式组织，且尚缺少成型的教材，因此需要制作教案。采用文字、图像、声音、视频等多种媒体表现形式，以利于将背景知识及应用情况讲透。教学过程中利用大屏幕投影的优势，将一些需要教师在黑板上动态演示的过程作成FLASH动画，既可以在课堂上演示，也可以由学生在课后自己观摩。

在应用实例讲解中，对现实生活中的仪器仪表分类举例：医疗器械：例如心脏起博器、肠胃镜、X光、B超、核磁共振、检测监护仪器等，反映了检测技术造成医疗手段的进步；家电行业中空调、热水器、GPS定位导航系统技术进步造成消费者舒适度的提高；在工厂自动化中对温度、压力、转速的测量，以及生产需要的信息资料的获取等；在军事领域，包括对敌监控等直观、学生感兴趣的应用作为切入点介绍。在对传感器的定义介绍，举例包括：温度传感器，可以是双金属片：温度转换为机械变形；热电偶：温度转换为电压；数字传感器：温度转换为数字量等不同类型，但是功能相同。对信号处理、转换、传输部分的介绍，采用图表方式，表现各种信号处理、转换、传输举例：在信号显示、与人交互部分，用图举例，包括指针表盘、LCD显示、计算机屏幕等。在介绍评价指标时，以测温度为例举例，对于体温、环境温度、实验室精密生化反映温度控制、发电厂生产车间炉温监测等几种情况下需要的量程以及测试精度的对比。目的在于使仪器仪表抽象的知识形象化，便于学生理解。

夜上海论坛 2.教学形式上引入课堂讨论

组织学生就感兴趣的背景问题进行课堂讨论和辩论，讨论议题包括仪器仪表的应用、就业、学科在社会上的作用、前景等有争议的问题，以激发学生的学习兴趣和潜能，明确学习目的。

夜上海论坛 3.考核方式的选择

专业导论考核方式应采用能反映学生对专业认识掌握程度的一些方法，如采用课程论文、调研等形式，既可以避免死背书的弊端，又可以培养学生专业的兴趣。在这种考核方式下，学生不需要记忆枯燥的概念，而需要建立相应的知识体系。

五、教学效果

经过16课时的学习，大学一年级新生对于本专业的概念体系、知识体系和课程体系有了初步的了解和认识，并对后续学习的科目以及课程之间的衔接关系做了主动的调研，为今后四年的本科学习合理分配时间、明确学习目的打下了基础。此外，学生对专业的应用和发展过程、发展前景、毕业分配和可能职位均做了一定的了解。经过六年的教学经验证明，开设本课程对于学生的发展起到了明显的促进作用。

参考文献：

[1]樊秀娣.开设大学工程专业导论课程的构想 [J].同济大学学报：人文社会科学版，1994，5（1）：85-89.

夜上海论坛 [2]侯媛彬.测控技术与仪器专业导论[M].北京：北京大学出版社，2010.

[3]刘光明，于斐，周雅，等.大学低年级课程中开设专业导论课的探索[J].高教论坛，2007，（1）：37-39.

[4]罗福午.提高对于专业概论课的认识[J].中国高教研究，1992，（2）：82-85.

夜上海论坛 [5]鄢泰宁.为新生开设专业概论课有助于激发学生的学习热情[J].中国地质教育，2008，（2）：76-77.

第2篇

夜上海论坛 关键词：实训课程；分层次；模块化

夜上海论坛 作者简介：李自成（1970-），男，四川资阳人，成都理工大学工程技术学院自动化系，副教授。（四川?乐山?614000）

中图分类号：G642.0?????文献标识码：A?????文章编号：1007-0079（2012）20-0086-02

电气工程及其自动化专业在电气信息领域起着十分重要的作用，主要研究电能的产生、传输、转换、控制、储存和利用，同时有关电能的转换及使用的控制在该专业所占的地位也日益重要。[1，2]它和人们的日常生活及工业生产联系越来越紧密，因而发展迅速，已经成为高新技术产业的重要组成部分，并成为很多高校的一门重要学科。而成都理工大学工程技术学院在2005年成立了电气工程及其自动化专业，在专业发展过程中注重实践课程体系的建立。为了适应当今社会关于应用型人才的培养要求，加强学生的动手能力和实践技能，突出工程能力和工程素质的培养，结合电气工程及其自动化专业的人才培养方案制订了电气专业工程训练教学计划，形成了科学的电气工程实训课程体系。体系以培养学生在电机及其电力拖动技术、电力电子与电气传动技术、电气控制技术、电力系统自动化技术等方面的工程技能为基本目标，旨在提升学生在电气领域的知识应用水平和综合创新能力，构建起理论知识学习与实际技能训练、单项能力培养与综合素质提升之间的桥梁。

一、课程目标定位

夜上海论坛 课程体系反映了应用型本科对知识能力方面的要求。应用型本科同一般普通本科的培养体系是平行的，相比具有鲜明的技术应用性特征。[3]在培养规格上，应用本科培养的不是学科型、学术型、研究型人才，而是培养适应生产、建设、管理、服务第一线需要的高等技术应用型人才；在培养模式上，应用本科以适应社会需要为目标，以培养技术应用能力为主线设计学生的知识、能力、素质结构和培养方案，以“应用”为主旨和特征构建课程、教学内容体系，重视学生技术应用能力的培养。基于应用型本科的性质，为了加强对学生实践能力的培养，使学生尽快掌握本专业领域的技能，因此整个体系强调建立一个系统化的实训过程，通过实训，学生应该具备以下技能：

掌握电机和电力拖动技术，熟悉变压器、直流电机、交流电机的结构，通过实训熟悉电机运行原理和调速原理。

夜上海论坛 掌握电力电子与电气传动技术，熟悉各种电力电子器件的应用，能正确使用变频器，并能初步进行电机调速电路的设计和调试。

夜上海论坛 掌握电力系统自动化技术，通过实训熟悉继电保护基本原理，利用MATLAB进行潮流计算，并能进行初步的短路分析。

熟练掌握工厂电气控制、电气设计软件等开发平台和应用技术，能够进行系统控制程序设计或者利用软件进行电路的设计。

掌握电气系统或者控制程序的调试方法，能通过实际操作较好地判断出电气系统或者控制程序的缺陷，并进行改进。

夜上海论坛 为了节约成本，加快开发过程，能够用仿真软件对电路进行仿真，熟练使用各种仿真软件，包括Protel DXP等。

夜上海论坛 能熟练使用各种检测工具，具备对低压电器的认知和感性认识，熟悉每种低压电气的正确用法，能进行初步的设计，选择出满足要求的电器。

夜上海论坛 二、课程体系的构成原则

实训基于各课程各章节内容或者课程之间联系，以实训项目为主体和载体，以程序或者电路系统设计作为驱动，实现知识、技术、能力和素质的全面提高。以实训课程体系作为实训目标的基础，制订完善的实训计划体系，同时坚持了以下原则：

以就业实际需求为导向，以能力培养为核心，以学生适应就业岗位为目标，以岗位技能为重点，兼顾长远发展。

注重知识、技术、能力、素质的协调发展，使学生通过实训既巩固了所学的知识和技术又提高了应用知识、技术的能力，使素质得到升华。

夜上海论坛 以实践能力和工程训练为重点，突出技术应用能力培养，强调在应用中创新，通过解决问题综合运用所学的知识。

夜上海论坛 课程体系体现了开放性、灵活性，及时反映了新能源技术的发展以及新技术的应用。

课程体系与人才培养方案的课程体系衔接，分别针对电气技术、电力系统自动化、电力电子等方向设立实训课程。

夜上海论坛 三、分层次模块化实训教学体系的设立

电气工程及其自动化专业主要是研究电能应用的专业。近几十年来，有关电能的转换、控制在该专业所占的地位日益重要，专业名称中的“及其自动化”反映了科学技术的这种发展和变化。电气工程及其自动化专业的专业范围主要包括电工基础理论、电气装备制造和应用、电力系统运行和控制三个部分。[4，5]因此实训课程的设立也应该反映这些专业范围。首先，电工理论是电气工程的基础，主要包括电路理论和电磁场理论。这些理论是物理学中电学和磁学的发展、延伸。而电子技术、计算机硬件技术等可以看成是由电工理论的不断发展而诞生，电工理论是它们的重要基础。电气装备制造主要包括发电机、电动机、变压器等电机设备的制造，也包括开关、用电设备等电器与电气设备的制造，还包括电力电子设备的制造、各种电气控制装置、电子控制装置的制造以及电工材料、电气绝缘等内容。电气装备的应用则是指上述设备和装置的应用。电力系统主要指电力网的运行和控制、电气自动化等内容。制造和运行不可能截然分开，电气设备在制造时必须考虑其运行，如电力系统由各种电气设备组成，其良好的运行必然要依靠良好的设备。

夜上海论坛 针对专业范围，电气工程及其自动化专业工程训练在学院工程训练中心进行。训练内容划分为工程认知训练、专业技能训练和综合创新训练三个层次。由于我院从专业建立初期就注重实验室的建设。目前训练条件优良，已建有电气技术实训室、电机及拖动实验室、电力自动化及继电保护实验室、电力电子及传动控制实验室等专业实验室。同时，学院工程训练中心为进一步提升学生在电气工程领域的综合创新能力，建设了数控加工中心、基于先进控制技术的运动控制实验室和柔性制造中心，突出真实的工业应用环境，突出强化学生在系统分析、系统设计、系统开发等方面的工程训练，有利于高水平应用型人才的培养。

我院电气工程及其自动化专业课程体系设立了三个方向：电气技术方向、电力电子技术方向、电力系统及其自动化。针对不同方向和实训层次设立不同的课程。如图1所示。

夜上海论坛 首先，工程认知训练是电气工程及其自动化专业整个教学过程中一个重要的实践性环节。该环节包括生产实习等内容，使学生在生产实际或者科研中验证从课本上学到的理论知识，加深对知识的理解和认识，从而巩固所学知识并体会知识的应用价值；培养学生综合运用所学的理论知识去观察、解释并进一步尝试解决生产实际或者科研过程中发生的问题，提高分析问题与解决问题的能力；使学生了解企业的生产工序、工艺流程、管理制度，从而获得与本专业有关的实际生产知识，并扩大专业知识面；培养学生从事技术专题调查、搜集资料和进行研究的能力，并为即将进行的毕业设计和论文打下良好的基础。其后是专业技能训练，针对专业应用领域设置模块，包括电机、电力电子技术、电力系统自动化、电气传动自动控制系统、PLC、电气CAD等。而学生专业技能是一个复杂的技能系统，诸多技能之间既相互关联又相互影响，其训练途径及实施办法亦多种多样，同时必须具备整体性、科学性和互动性。因此，专业技能训练方案的制订，内容上密切结合学科和紧扣本专业的培养目标，与专业培养方案一致，注重能力的提高和知识的应用，注重开放性和拓展学生的思维空间构建与理论教学相辅相成、以能力培养为主线的技能训练方案，为专业培养方案的贯彻执行服务，以适应教育教学改革发展的需要，全面提高人才培养质量。最后是综合创新训练，为实现个性化培养提供先进的创新设计、制作的环境与条件。通过综合创新训练为学生创造一个能培养兴趣、产生好奇心的环境，使他们在这里自己动手创新制作、激发创造力。以创新思维和创新制作能力的训练为核心，充分发挥学生的自主能力和综合运用所学知识的能力，培养更多高素质、复合型、应用型人才。综合创新训练不但能够培养学生的综合素质，增强学生的工程实践能力，而且还有助于培养学生的创新精神和创新思维，起着其他课程不能替代的作用。

夜上海论坛 整个课程体系对应于工程素质训练、金工实习、电机及拖动技术实训、控制理论和控制系统实训、PLC与变频器应用技术实训、单片机技术工程训练、CAD实训、电力系统自动化实训、电力电子与电气传动实训、自控系统综合实习、调速系统综合设计、供配电系统综合设计等实训。同时为了突出应用型本科的特点，增加了“Protel DXP实用教程”和“电气工程CAD”与实训环节联系紧密的课程。实训课内容如表1所示。

夜上海论坛 通过该课程体系使学生能够初步了解机电工程的基本研究领域，具备电气基本操作技能，掌握电机及拖动系统的类型、组成和控制方法，掌握控制理论及自动控制系统的组成，具备对一般机电控制系统的安装、分析和维护技能，掌握常用电力电子器件的特性，并能根据要求设计出实用电路，掌握可编程控制器和变频器的使用方法，具有一定的电气控制系统开发能力，在本专业领域内具备一定的科学研究、科技开发和组织管理能力，具有较强的工作适应能力。

四、结论

夜上海论坛 电气工程及其自动化专业自2005年在成都理工大学成立以来，针对本学校学生的入学基础和就业的实际情况对实践方面的教学课程体系不断调整，增加了“Protel DXP实用教程”和“电气工程CAD”与实训环节联系紧密的课程，增加了综合创新训练课程，已经形成了完整、科学的实训体系。从目前的实际运行情况来看，通过实训，学生的就业率得到提高，同时学生到企业后熟悉岗位的时间缩短，得到了用人单位的好评。

参考文献：

[1]贾文超.电气工程导论[M].西安:电子科技大学出版社,2007.

[2]范瑜.电气工程概论(第1版)[M].北京:高等教育出版社,2012.

[3]钱国英,徐立清,应雄.高等教育转型与应用型本科人才培养[M].杭州:浙江大学出版社,2007.

第3篇

夜上海论坛 [关键词]专业认证；教学改革；能力导向

一、引言

夜上海论坛 专业认证是国家提高工程教育质量的一项重点工程，认证目标主要有体现在下述几点：第一，促进我国工程教育的改革，提高工程教育的质量；第二，建立工程教育专业认证体系，构建工程教育与企业界的密切联系机制，提高工程教育培养的人才对工业产出及社会的适应性；第三，促进工程教育参与国际交流，实现国际互认，提升国际竞争力[1，2]。

夜上海论坛 专业认证对于保障和促进高等工程教育质量意义非凡。通过专业认证，可以优化与完善人才培养体系，可以促进学科建设和发展，可以更新教育观念，重新审视办学理念，从而促进高等工程教育的发展，提高教育质量。

为了提高我校专业建设的办学水平和教学质量，我校也在积极进行认证前的准备工作，为以后参加国家工程教育专业认证做准备。为此，学校在去年也专门组织了几场关于专业认证的报告会。

夜上海论坛 我校机制专业是我校办学最早和最强的专业之一，也是国家特色专业建设点及安徽省重点学科，拥有安徽省重点实验室培育基地“先进数控和伺服驱动技术实验室”，还拥有《数控技术》、《液压气压传动与控制》、《机械制造学》等安徽省精品课程。如果本专业以后能够顺利通过高等工程教育专业认证的话，对我校影响力的提升无疑是巨大的。

夜上海论坛 二、工程教育专业认证

（一）工程教育专业认证的特点

要正确认识工程教育专业认证与本科教学工作水平评估的区别主要表现体现在主体不同、深度不同、对象不同、目标不同等4个方面，具体区别详见文献[3]。工程教育专业认证的特点主要表现为：教育界和企业界专家共同参与；注重目标设定及人才培养完整体系；关注人才培养整体出口质量；以提高学生实践能力为导向；重视持续改进机制。

（二）认证标准

认证标准分为通用标准和专业补充标准两部分。通用标准是各工程教育专业应该达到的基本要求；专业补充标准是在通用标准基础之上根据本专业特点提出的特有的具体要求。最新的认证通用标准共包含7大项（35个小项），它们分别是：1）学生，包括4个小项。2）培养目标，包括3个小项；3）毕业要求，包括10个小项；4）持续改进，包括3个小项；5）课程体系，包括4个小项；6）师资队伍，包括5个小项；7）支持条件，包括6个小项。

夜上海论坛 机制专业的补充标准包括以下内容：1）课程体系，包括数学与自然科学类课程、工程基础类课程、专业基础类课程、专业类课程（至少占总学分10%）、实践环节（包括工程训练、实验课程、课程设计、生产实习、科技创新活动）、毕业设计（论文）；2）师资队伍，包括专业背景、工程背景；3）支持条件，包括专业资料、实践基地。

夜上海论坛 从认证标准的内容不难看出，除了对重要课程设置进行规定外，专业认证还非常重视实践环节，强调毕业设计（论文）的突出作用，对产学研结合也放在非常重要的地位。

三、机械设计制造及其自动化专业认证环境下的教学改革

（一）明确定位培养目标

夜上海论坛 在制定具体人才培养方案时，必须根据工程教育机械设计制造及其自动化专业认证的标准和专业实际情况明确专业定位，确定人才培养的类型。必须让用人单位充分参与到人才培养方案的制定全过程，使校企合作在人才培养中真正发挥起重要的作用。

夜上海论坛 （二）以学生为中心，转变教学理念

夜上海论坛 传统教学中以教师为中心的灌输式的教学方式注重的是知识的传授，专业认证体现“以学生为中心”，体现教育以培养学生为本的理念。因此，应变传统单一的灌输式教学方式为启发式教学方式。同时开展讨论式教学、案例教学等教学改革。积极开展第二课堂，尽可能多地为学生服务，让学生真正参与教学，发挥主观能动性，主动学习，让学生把学习当作一种兴趣去做，真正成为学习的主人。

（三）课程体系设置

首先，在满足通用标准和补充标准的前提下，以社会和产业界的需求为导向，以专业认证的培养目标为导向，培养方案应以培养学生能力为导向[4-7]。只有贯彻执行需求导向、目标导向和能力导向，以学生为中心，才能真正培养适应社会需求、实践能力强的合格毕业生。为此，机制专业2014级培养方案做了一定的改进，如增加《工程化学基础》、《复变函数与积分变换》等数学、物理及自然科学等方面的课程；增加了《工程流体力学》、《工程热力学》、《企业管理概论》等专业基础课程；设置了《机制专业综合实验》、《学科竞赛》、《科研项目训练》等实践性的环节，使各部分都达到认证的指标要求。将原有《机械原理》与《机械设计》课程中的实验单独分离出来，开设“机械原理/机械设计综合实验”，让学生真正把学习的知识较全面的整合在一起，更能锻炼和提高学生的独立分析问题、解决问题的能力。另外，今年的毕业设计（论文）选题更加结合本专业的工程实际问题，以培养学生的工程意识、协作精神以及综合应用所学知识解决实际问题的能力。