智能制造背景下高职电气自动化技术专业课程体系构建

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　　摘 要：随着中国制造2025和智能制造时代的到来，对从事电气自动化行业的需求越来越大。传统的电气自动化技术专业课程体系难以适应新时代的人才培养要求，为更好地培养出高素质高技能的人才，对现有高职电气自动化技术专业课程体系进行分析，查找关键点，并对新课程体系的构建进行探索。从课程体系设置以及与之配套的实训室建设等方面进行分析，从而使本专业的毕业生将来能够更好的适应智能制造的发展。
　　关键词：电气自动化技术;课程体系;实训室建设;智能制造
　　电气自动化技术专业是一门和人们的日常生活以及工业生产密切相关的学科，小到一个负载的设计，大到在工业、农业、国防等领域中下发挥着越来越重要的作用。在中国制造2025和智能制造的背景下，需要大批该专业的高素质技术技能型人才。这就对高职电气自动化技术专业学生也提出了新的要求，为了适应新形势的发展，需要打破原有的专业课程体系，建设符合课程体系要求的实训室等，从而使高职电气自动化技术专业学生将来能够得到更好的发展。
　　1 课程体系设置存在的问题
　　电气自动化技术专业的毕业生相对而言是比较好找工作的，但是在工作中会出现后劲不足的现象。究其原因，是因为课程体系设计到专业的方面较散，像“撒胡椒面”一样过于追求全面，从而缺乏对于某个主线的深入理解和学习。其次，课程整体的前后衔接不够紧密，导致后面课程用到的知识前面没有涉及到;或者前面出现了专业“断头课”的现象，其涉及到的内容后面的课程再也用不到，难以形成一个系统。再次，高职院校的教育有区别于本科的教学，高职学生对动手能力的要求比传统本科要强，可是在技能训练领域的课时量过少，不能满足动手能力的训练要求。最后，电气自动化技术专业的课程以“电类课程”为主无可厚非，但是绝对不能只有这些课程，其他方面相关技术技能的培养也不能忽视。
　　总之，课程体系的构建要从职业岗位群中进行分析，找出典型工作任务，确定行动领域，把这些行动领域整合成课程体系。针对课程体系设置各種学习领域（即每门课程），最后针对具体的课程再进行学习情境的构建。因此，要构建新的符合时代要求的课程体系。
　　2 课程体系的构建分析
　　2.1 课程体系构建原则
　　第一，课程的设置需要符合行业背景。专业课老师要深入企业生产一线进行调研，了解当前技术工人需要掌握的知识技能，要把实际岗位所需的技能融入到课程情境当中。同时，聘请企业技能专家进入学校的专业委员会，负责提出宝贵意见和建议，确定本专业在校生毕业前要考取哪些技能证书，并帮助完善人才培养方案的修订。
　　第二，课程设置需要突出重点。电气自动化技术专业为培养工控人才起着至关重要的作用，其毕业的学生要熟练掌握两种控制器的使用技能，即重点突出PLC技术和单片机技术。围绕这两种技术来打造整体课程的设置。这两种技术基本含盖了工控类的CPU，确定核心课程后开始拓展其他课程，如《变频器技术》、《组态技术》、《电机控制技术》等。学生在学习这些课程之前必要的专业基础课也是不可或缺的。
　　第三，课程设置需要加入更多的一体化课程。“教学做一体”的授课模式很适合传授学生技术技能，比传统的理论课+实验课效果好很多。高职的学生理解能力本来就一般，想象力也不是很丰富。单一的理论授课比较抽象，学生会感觉枯燥无味，学起来没有兴趣，最终听课结果是难以完全掌握技术要领。等到下节轮到上实验课时，虽然能提升兴趣，但是可能会忘记上节理论课讲的步骤要点等，导致实验进行不顺利，严重的可能会引发很多安全问题。
　　第四，课程设置需要机电并存。工厂企业中有一句行话叫做：一个电工顶半个钳工。意思是说，做电工的不能只懂电气，还要会相应的机械知识，这样才能称得上一个合格的电工。生产一线的设备如果因电气故障不能正常运行，电工来修理时一般是需要对机器外部进行拆装的，这时很少会有专门的钳工来配合，如果不懂得相关机械知识，就难以顺利完成维修工作。
　　2.2 新课程体系构建分析
　　以天津某职业学院为例，传统的电气自动化技术课程主要包含：PLC控制技术、传感器技术、单片机应用技术、自动控制技术、现场总线技术、C语言程序设计等，主要专业课程如表1所示。从表1中可以看出，两种核心控制技术课时过少，包含内容范围较大。例如，《PLC控制技术》包含：PLC基本指令，变频技术，通信技术等，60学时显得有点不够用。可以考虑把变频技术分出来单独形成一门课，并把这门课和《电力电子技术》相融合，选取变频需要的知识，其余的可以考虑删除，因为《电力电子技术》这门课理论性太强，高职学生不能完全接受，就算能勉强听懂，也不清楚到底能干什么用。类似这样的问题，都应该在新的课程体系中解决。
　　单片机技术的学习分为：《单片机基础》和《单片机接口技术》两门课程。这两门课程综合了《C语言》、《传感器技术》和《单片机及其接口技术》3门课程。目前，单片机的编程主要是用C语言，用汇编语言的已经很少了，但是《C语言》的学习主要是基于数学模型的编程，这可能会带来两个问题：其一，对于数学较差的高职学生来说比较抽象;其二，与单片机技术相差较远。所以，我们大胆尝试，新的《单片机基础》课程内容讲到接口技术之前，包括这门课所用到的C语言的基本指令知识，对于数学模型的C语言内容做了相应的删除。《单片机接口技术》包括一部分传感器技术的内容，只讲和单片机相关的传感器，其他的可以省略掉了。这样提升了学习的效率，突出了单片机技术的核心地位。为了进一步提升这方面的知识技能，还可以加入一门专门用单片机设计制作小成品的课程。
　　PLC技术的学习分为：《PLC控制技术》、《工业网络技术》、《变频器技术》、《工业组态控制技术》等。同时配合技能训练领域的4和5这两门实训课程，使学生打牢这项技术领域的基础。在第五学期，对学生做一个关于PLC技术的综合提升。《自动生产线安装与调试》和《工业机器人技术》这两门课程紧跟实际生产，即能提高学生学习兴趣，又能提升技术本领，一举两得。 　　除以上两种技术之外，学生综合素质的提升也是课程体系中要考虑的因素。为顺利进入工业物联网时代做准备，《物联网技术概论》这门课程是必须有的，了解物联网相关知识，提升自身素质修养。《电子产品销售务实》也是为锻炼本专业毕业生的素质能力，使我们的毕业生不仅能够设计生产产品，还能够胜任下一环节的工作，使学习变成一个有机的整体。
　　3 实训室建设策略分析
　　实训室建设是保障整个课程体系顺利执行的前提和必要保障，任何课程的实践环节都要在实训室进行，所以说实训室和课程体系两者相辅相成。以天津某职业院校为例，电气自动化技术专业有些课程不是按照基于生产过程的方式讲授的，究其原因一方面是教师本身不是来自生产一线的，另一方面是实训室实验器材设备等条件不是基于生产过程的。为了减少学校与企业的脱节，对于实训室的建设势在必行。
　　3.1 实训室建设原则分析
　　实训室总体规划原则为：楼层自下而上，由易到难。让学生感受到随着自己能力的提升和学习难度的加深，在不断攀升的过程。同时要求每个实训室设备数量不少于20台（套），尽量保证每位学生都有一台实验设备，至少每两个人一台，不能出现3个人甚至更多人一台的情况。
　　专业带头人组织召开专业委员会研究对于实训室建设的规划，包括现有设备的改造和新设备的选择。以PLC相关课程为例，首先需要有PLC实训室。作为电气自动化技术专业的核心主线，学生的硬件安装和软件调试能力都需要著重训练。这就要求不仅要有专门练习编程的实验设备，还要有重点练习硬件调试的训练设备，更要有更高级的综合的设备。专门针对编程的训练可以采用把PLC和各种开关负载已经连接好的整体式设备;硬件调试可以采用网孔板的模式，所有PLC、变频器、触摸屏、开负载等都需要学生自己去安装与调试;最后有综合的训练，采用自动化生产线实训室的设备，训练学生软件编程、通信测试、伺服驱动、变频技术、电路连接、气动设计、机械安装等综合训练，使学生基本掌握工控设备技能。
　　3.2 实验设备指导书的编写
　　目前，专门针对实验设备编写的教材几乎没有，这就需要每个实训室组织专人针对每种实验设备编写详细地指导书，根据人才培养方案不同层次和要求的学习可以采用不同的实验项目，以PLC实训室为例。基础实验项目有：LED数码显示控制、天塔之光模拟控制、直线运动控制系统、运料小车控制模拟、十字路口交通灯控制、三相异步电动机点动控制和自锁控制、正反转控制、三相异步电动机星/角降压启动控制等;提高实验项目有：三层电梯控制系统的模拟、水塔水位控制模拟、装配流水线的模拟控制、液体混合装置控制的模拟、机械手动作的模拟、轧钢机控制系统模拟、加工中心的模拟控制等;终极实验项目有：S7-200的自动化通信网络、PPI点对点网络通信、MPI多点网络通信、温度PID实验、直流电机调速实验、步进电机运动控制、四层电梯控制系统的模拟等。这样可以满足不同培养目标的需要。
　　4 结论
　　要把任何一个专业建设成一流专业都不是一个简单的过程，电气自动化技术专业也如此。一流专业的前提是有符合时代发展的课程体系，课程体系的实施少不了专业的实训室，这两者紧密的联系在一起。本文打破传统的电气自动化技术课程体系，对课程的整合、删除和增加进行分析研究，大胆尝试，提高学生学习效率和效果，值得研究和推广。
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　　作者简介：王治学（1983-），讲师，电气自动化技术专业学科带头人，主要从事电气自动化方面的教学及研究工作。
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