摘要:控制理论与工程始终站在经济建设和技术革命的前沿,直接推动工农业的自动化和现代化进程。应对智能化技术的广泛需求,在自动化专业教学中推广智能技术,打造高水平专业群,提升办学影响力,拓宽学生职业生涯发展途径。
一、引言
随着信息化技术的发展,全球已经步入了一个全新的时代,大数据、人工智能、全球物联网、云计算成为新一代信息化的热门技术。其中,人工智能是智能化的目标技术,最能体现智能控制技术,科学技术含量比较高;大数据、云计算与物联网是信息化普及应用的主要技术手段,在数据的传递与处理也需要智能算法的优化。可见,智能控制技术、智能算法具有广泛性的基础应用和切入点,是“大、智、物、云、”赖以进一步发展的重要技术[1]。IC ─ 智能控制( Intelligent Control)关系到OR─运筹学 (Operation Research)、 AI─人工智能(Artificial Intelligence)以及AC—自动控制(Automatic Control)。
图1 智能控制三元结构
自动控制与智能化技术联系紧密,先进的智能控制技术已经深入到生产、生活的各个领域,不熟悉智能控制技术的专业学生在今后就业、工作发展中将受到限制。尤其是大专院校学生,限于知识结构、硬件条件,很难接触到先进的智能控制技术,难以胜任智能技术相关产业,无法把握未来的技术方向。面对社会智能化程度的迫切需求,在自动控制专业教学中融合智能技术,具有重要的意义。
二、发展现状
2020-2025年,全球制造业格局面临重大调整, 国内经济发展环境发生巨大变化,国家提出实施“中国制造2025”,加快了从“制造大国”向“智造强国”的重要转型。国家根据制造业发展趋势,制定了一系列制造业发展规划,《中国制造 2025》战略提出,大力发展智能制造产业。《粤港澳大湾区发展规划纲要》把先进制造、智能制造列为重点发展领域,《珠江三角洲地区改革发展规划纲要》提出“优先发展高端服务业,加快建设先进制造业基地,大力提高自主创新能力,率先建立现代产业体系”。《广东省先进制造业发展“十三五”规划》提出“重点发展高端电子信息制造业、先进装备制造业等6大产业。”计划到“十三五”末,我省基本建成先进制造业产业体系,打造具有国际竞争力的世界先进制造业基地。《广东省人民政府关于贯彻落实<中国制造2025>的实施意见》又进一步提出,在未来10年内要完成“推进制造业转型升级和结构调整、全面推进绿色制造”主要任务。于是新工科建设的背景下,智能制造的要求下,面向区域发展特色,智能+控制技术的教学探索迫在眉睫[2]。
表面来看和智能技术相关的工科专业有智能控制技术专业、智能建造专业、人工智能专业、建筑电气与智能化专业等。
图2 智能技术相关专业
但实际上,对于自动化类的专业,如果完全脱离智能技术,对学生未来的发展是不利的,面向社会智能化的需求,在自动控制、计算机控制等课程中融入智能技术,结合典型案例,设计相应的实验环节,势必可以提升自动化专业人才培养质量良。
目前我国约有200多所高等院校开展了自动化专业,在此基础上延伸的电气自动化、机械自动化更是不胜枚举,培养了大量的自动控制专业人才,但是面临着一些问题:面对重要技术难题,学生自主解决的能力较差;面对复杂多变的工程应用,学生难以灵活运用理论知识,无法做到因地制宜,灵活变通;涉及先进控制算法,智能技术的研发,应对能力明显不足。从就业前景和职业发展来看,不难发现能够自主应对技术难题且具备一定智能控制技术研发的同学非常紧缺,究其原因就在于现行的授课很少或几乎不涉及智能控制算法,机制比较单一,往往更注重理论知识的传授,而忽视了工程物理背景和实践积累,因此很有必要深入地探讨自动化专业课程的教学改革,以顺应经济和社会的发展需求[3-5]。
通过近三年对我校机电技术学院机电一体化、工业机器人、机械设计自动化、电气自动化等专业学习情况与学生就业情况来看,自动控制相关专业的学生如果技术到位,待遇会有很大的提升,尤其是掌握先进的控制技术,毕业生薪金书评将发生质的飞跃。与此同时,这个专业毕业生要解决生产过程中的问题,实际操作能力很重要,在校时应该打好基础,毕业后应该抓紧时间在实践中多学技术!这样未来才能争取到更广阔的发展平台和发挥空间。
三、改革措施
教学过程设置合理性与理论实践结合的紧密性将直接影响学生学习的效果[6]。这就对于其教学方式,教学环节的设置提出了更高的要求,如何将先进的智能控制算法融入到教学实践中去,也对相应的实训条件、实践方案提出了新的要求。具体措施为:
(1)整合教学内容,引入智能控制技术。
传统的《自动控制原理》、《工业控制计算机》等专业课程仅仅讲授经典的控制原理,针对线性时不变的系统,面向底层基础应用,几乎没有涉及智能控制技术,也没有面向自然界广泛存在的非线性、不确定的系统,无法满足当今生产、生活智能化的需求。本项目在原有教学基础上,适当引入模糊控制、神经网络控制等智能控制技术,形成涵盖智能信息处理、智能信息反馈和智能控制决策的智能化技术教学内容。
(2)教学模式的改革,推进理实一体化的教学。
对于一门工程上要求灵活运用的学科、技术,简单地依靠使用教师讲解为主的教学模式,很难达到好的教学效果。本项目要加强实践,提升学生的参与度,通过项目化教学、实践,推进理实一体化的教学模式,编写理实一体化教材。
(3)教学与竞赛相结合,提升创新能力。
增加相关的技能竞赛、专业竞赛的案例、应用,打破之前教学与竞赛脱节,教学与创新脱节的方式,从简单的项目入手,由浅入深,逐步适应比赛难度的项目。历年国家的电子设计大赛、挑战杯等比赛都包含很多的控制类项目,让学生弄清系统结构及工作机理,建立数学模型,确定控制量与被控制量,优化智能控制控制算法并完成赛项演练或工程实践,有效提升动手能力与创新能力。
(4)修订人才培养方案。
要对照培养目标,联系行业企业,做好专业培养质量分析,把握社会需求和专业发展方向,多方共同深入探讨适应社会、适应学生认知规律的高层次技能培养的专业人才培养方案。整合学校现有教学资源,实施理实一体教学模式,培养综合型实用人才。
四、结语
在以信息技术与先进制造技术深度融合的背景下,社会必将迎来以信息化、智能化、数字化为标志的新一轮产业变革。智能装备、智能工厂等智能制造正在引领制造方式变革,推动全球产业价值链拓展和 升级。智能制造带动传统制造业发展加速,优势传统工业转型升级、创新发展迎来重大机遇。在自动化专业类课程融入智能技术,是迎合国家产业布局,在专业课程改革方面紧随国家需求,培养符合新时代需要的高素质技术技能创新型人才。
参考文献:
[1]. 彭琨. 高职智能控制技术专业教学改革研究[J].湖北农机化2019,22,58.
[2]. 巴世光,郭湘君.面向“中国制造2025”,高职机电类专业转型与提升的路径研究[J].职教论坛,2016(27):66-71.
[3]. 朱红娟.智能制造背景下高职工业机器人专业人才培养模式研究[J].机械制造与自动化,2017,46(06):158-159.
[4].孙晓娟.智能控制课程教学的几点思考[J].中国教育技术装备,2010(09):54-55.
[5]. 李娟,宋育武,陈兴华,杜雪.创新型人才培养模式下智能控制理论课程教学方法改革与实践[J].科教文汇(中旬刊),2019(09):82-83.
[6].李莹,于水娟,赵佰亭.智能控制基础课程教学改革与探讨[J].科技视界,2019(10):130-131+142.
作者简介:苑振国(1985-),男,汉,山东武城,讲师,工学博士,主要研究卫星导航及信息融合技术。