智能科學(xué)與技術(shù)專(zhuān)業(yè)創(chuàng )新課程體系構建論文
摘要：針對智能制造技術(shù)發(fā)展趨勢，社會(huì )對高素質(zhì)智能技術(shù)人才知識一能力一素質(zhì)結構的要求以及當前國民經(jīng)濟建設對面向“工業(yè)4.0”人才的實(shí)際要求，提出面向“工業(yè)4.0”的專(zhuān)業(yè)定位與培養目標，制定智能科學(xué)與技術(shù)專(zhuān)業(yè)理論與實(shí)踐一體化的創(chuàng )新課程體系。
關(guān)鍵詞：工業(yè)4.0；智能科學(xué)與技術(shù)；創(chuàng )新課程體系；中國制造2025
0引言
智能科學(xué)與技術(shù)專(zhuān)業(yè)是教育部根據“面向國家戰略需求、面向世界科技前沿”的方針，為適應國家科學(xué)與技術(shù)發(fā)展的需要而設立的，專(zhuān)業(yè)代碼080907T。智能科學(xué)與技術(shù)專(zhuān)業(yè)屬于一個(gè)交叉學(xué)科，涵蓋了電子信息技術(shù)、計算機硬件和軟件、人工智能、自動(dòng)控制等多項技術(shù)領(lǐng)域的應用。因此，如何交叉學(xué)科，立足于工業(yè)智能化的發(fā)展方向和《國家中長(cháng)期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規劃綱要（2006—2020年）》的要求，適應國家對高質(zhì)量的智能技術(shù)人才的社會(huì )需求，研究與實(shí)踐體現行業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展、技術(shù)進(jìn)步和社會(huì )建設需求的智能科學(xué)與技術(shù)專(zhuān)業(yè)人才培養課程體系具有重大意義。
1創(chuàng )新課程體系的意義
德國率先提出的“工業(yè)4.0”概念其實(shí)就是將互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與嵌入式系統技術(shù)、計算機技術(shù)、先進(jìn)制造技術(shù)等相結合，形成虛擬與現實(shí)相融合的智能制造系統。人們可以在世界任何地方采用電腦或任何移動(dòng)終端，在互聯(lián)網(wǎng)上選擇標準的或定制的貨品訂單，系統會(huì )采用人工智能、大數據、機器學(xué)習等技術(shù)在全球范圍整合資源、信息、物品和人，以高質(zhì)量、低成本、高效率生產(chǎn)制造出產(chǎn)品，快速交付給客戶(hù)。
在制造領(lǐng)域，這種技術(shù)的漸進(jìn)性進(jìn)步可以被描述為工業(yè)化的第4階段，即“工業(yè)4.0”，如圖1所示。其中，第①階段以1784年的英國蒸汽機為代表；第②階段以1870年的電動(dòng)機械發(fā)明與應用為代表；第③階段以使用電子與IT技術(shù)的自動(dòng)化時(shí)代為代表；第④階段就是我們正在經(jīng)歷的智能制造時(shí)代。當前，中國工業(yè)機器人銷(xiāo)量連續兩年行業(yè)增速在50%以上，行業(yè)進(jìn)入成長(cháng)期。另外，中國工業(yè)機器人使用密度遠低于主要發(fā)達國家，具有廣闊的市場(chǎng)空間。智能裝備的大發(fā)展對相關(guān)專(zhuān)業(yè)人才的需求呈爆發(fā)趨勢，智能科學(xué)與技術(shù)專(zhuān)業(yè)畢業(yè)生今后的一個(gè)重要就業(yè)方向將是服務(wù)于產(chǎn)業(yè)界的機器人領(lǐng)域。
我們國家正在大力提倡的“中國制造2025”與德國提出的“工業(yè)4.0”有著(zhù)異曲同工之妙，盡管兩國的工業(yè)、社會(huì )發(fā)展階段存在差異，但在智能制造領(lǐng)域、互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域發(fā)展水平基本同步。通過(guò)國家層面大力推廣發(fā)展智能制造技術(shù)，以及在大學(xué)智能制造相關(guān)專(zhuān)業(yè)的課程改革，為我國的智能制造技術(shù)趕上甚至超過(guò)發(fā)達國家創(chuàng )造了千載難逢的機遇。
2智能科學(xué)與技術(shù)專(zhuān)業(yè)創(chuàng )新課程體系目標
如何充分利用民辦學(xué)校的企業(yè)資源優(yōu)勢，辦好智能科學(xué)與技術(shù)專(zhuān)業(yè)是本專(zhuān)業(yè)面臨的重要挑戰之一。本著(zhù)教育先行、為產(chǎn)業(yè)服務(wù)的辦學(xué)宗旨，根據行業(yè)中長(cháng)期發(fā)展的需求，在保證專(zhuān)業(yè)知識體系完整性的前提下，結合“工業(yè)4.0”對專(zhuān)業(yè)人才知識、能力的需求，我們將專(zhuān)業(yè)定位側重于智能傳感與檢測技術(shù)，智能機器人傳動(dòng)、驅動(dòng)技術(shù)，智能機器人系統構建技術(shù)，嵌入式系統技術(shù)等。4年來(lái)的辦學(xué)實(shí)踐證明，我們的專(zhuān)業(yè)定位符合地區與行業(yè)發(fā)展需求，并具有一定的前瞻性。
基于以上專(zhuān)業(yè)定位，對智能科學(xué)與技術(shù)專(zhuān)業(yè)的人才培養課程體系進(jìn)行深入的探索與實(shí)踐，涉及專(zhuān)業(yè)一體化的理論與實(shí)踐課程體系規劃，機器人實(shí)踐平臺升級，專(zhuān)業(yè)課程的教學(xué)設計、教學(xué)方法、考核方式改革，教學(xué)資源、師資隊伍、評估反饋機制建設等。通過(guò)有針對性地研究我們在專(zhuān)業(yè)教學(xué)中存在的問(wèn)題，尋找解決問(wèn)題的有效途徑，探索出符合現代高等教育發(fā)展規律、適應“工業(yè)4.0”及“中國制造2025”對專(zhuān)業(yè)人才知識及能力要求的創(chuàng )新課程體系，為國家、社會(huì )輸送高素質(zhì)的應用型工程技術(shù)人才。
通過(guò)對智能科學(xué)與技術(shù)專(zhuān)業(yè)的面向“工業(yè)4.0”的創(chuàng )新課程體系的研究，在已運行4年的本專(zhuān)業(yè)課程體系的基礎上建立完善的智能科學(xué)與技術(shù)專(zhuān)業(yè)創(chuàng )新課程體系；完成課程體系面向“工業(yè)4.0”的課程群知識結構設計、理論與實(shí)踐一體化設計；總結課程教學(xué)手段和方法；完成高質(zhì)量的教學(xué)資源建設；建立高水平的師資隊伍。
3創(chuàng )新課程體系構建方案
專(zhuān)業(yè)人才培養遵循工程教育思想，以項目為導向設計專(zhuān)業(yè)課程培養體系，將項目設計和實(shí)施貫穿于大學(xué)4年的教學(xué)過(guò)程之中，讓學(xué)生在校期間就有機會(huì )參與真實(shí)項目的開(kāi)發(fā)與運作，獲得實(shí)踐經(jīng)驗和實(shí)際操作能力，實(shí)現企業(yè)真實(shí)項目實(shí)踐與學(xué)校理論教學(xué)的無(wú)縫對接。設置面向“工業(yè)4.0”的創(chuàng )新課程群及項目群，對學(xué)生的知識、能力、素質(zhì)進(jìn)行全面培養，使學(xué)生得到全方位的鍛煉。
3.1支撐培養目標實(shí)現的一體化課程體系
專(zhuān)業(yè)課程體系的構建思路以行業(yè)與社會(huì )需求為根本。在此基礎上確定智能科學(xué)與技術(shù)專(zhuān)業(yè)人才的培養目標。以TOPCARES-CDIO教育理念為指導，定制科學(xué)先進(jìn)的人才培養模式和過(guò)程，最終建立面向“工業(yè)4.0”的智能科學(xué)與技術(shù)專(zhuān)業(yè)創(chuàng )新課程體系。
引進(jìn)與國際接軌的課程體系，制定全新的適應我國國情的教學(xué)計劃，采用先進(jìn)的教學(xué)理念與培養模式，初步構建以設計為中心，理論與實(shí)踐高度融合的應用型本科課程體系。
理論課程體系方面具體表現在適當降低理論知識的難度，著(zhù)重培養學(xué)生理論結合實(shí)際的能力。理論課程的整合要突出理論教學(xué)的應用性，構建基礎理論平臺課程群與專(zhuān)業(yè)模塊化課程群相結合的'理論教學(xué)體系，保證人才的基本規格和多樣化、個(gè)性化發(fā)展，增強學(xué)生對社會(huì )的適應性。
實(shí)踐課程體系方面，依據專(zhuān)業(yè)能力培養目標，以能力為本位，以項目為載體，以“學(xué)中做”和“做中學(xué)”為方法，統籌安排基礎實(shí)踐、專(zhuān)業(yè)實(shí)踐、創(chuàng )新訓練與實(shí)踐、創(chuàng )業(yè)訓練與實(shí)踐、綜合實(shí)訓與實(shí)踐、畢業(yè)設計（論文）與企業(yè)實(shí)習等各類(lèi)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節，使實(shí)踐學(xué)期教學(xué)內容逐級遞進(jìn)、逐步深化；將實(shí)踐學(xué)期實(shí)訓內容與理論學(xué)期的教學(xué)內容緊密銜接。系統化構建理論與實(shí)踐相結合、課內與課外相結合、學(xué)校與企業(yè)相結合，貫穿于大學(xué)教育全程的一體化實(shí)踐教學(xué)體系。本專(zhuān)業(yè)采用自頂而下的方式設計各級項目。一級項目（智能機器人綜合設計項目）的設計直接針對專(zhuān)業(yè)的培養目標，實(shí)踐學(xué)期的二級項目和基于專(zhuān)業(yè)課程的三級項目分別是一級項目培養能力的分解。
采用基于社會(huì )實(shí)際崗位的逆推法設計課程體系，如圖2所示。按照人才職業(yè)需求確定專(zhuān)業(yè)培養目標，將專(zhuān)業(yè)培養目標抽象為若干個(gè)專(zhuān)業(yè)核心應用能力，再根據每個(gè)專(zhuān)業(yè)核心應用能力所需的知識、能力、素質(zhì)結構劃分不同的課程群。
設置課程群不僅要考慮智能科學(xué)與技術(shù)專(zhuān)業(yè)本身課程體系的科學(xué)性與遞進(jìn)關(guān)系，還要充分研究專(zhuān)業(yè)相關(guān)的重點(diǎn)行業(yè)、大型企業(yè)崗位特點(diǎn)，針對人才市場(chǎng)的人才需求和崗位需求，把行業(yè)、企業(yè)、崗位所需與“工業(yè)4.0”相關(guān)的新知識、新技術(shù)、新平臺、新規范納入課程，實(shí)現專(zhuān)業(yè)課程體系與區域經(jīng)濟及行業(yè)、企業(yè)的有效對接。目前，智能科學(xué)與技術(shù)專(zhuān)業(yè)現行的人才培養課程體系將專(zhuān)業(yè)定位側重于智能傳感與檢測技術(shù)、智能機器人傳動(dòng)與驅動(dòng)技術(shù)、智能機器人系統構建技術(shù)和嵌入式系統技術(shù)，包括智能系統的軟/硬件設計與開(kāi)發(fā)，以及智能技術(shù)在工業(yè)控制領(lǐng)域的應用等。雖然該體系與面向“工業(yè)4.0”相關(guān)技術(shù)有一定的匹配度，但還需進(jìn)一步改革，擬融合“通信規約”“IoT”“工業(yè)現場(chǎng)總線(xiàn)”等知識模塊構建“工業(yè)4.0”的CPS虛擬網(wǎng)絡(luò )課程群，融合“工業(yè)機器人”“智能傳感檢測”等構建“工業(yè)4.0”的CPS實(shí)體物理課程群。實(shí)踐課程體系的改革主要圍繞KUKA工業(yè)機器人開(kāi)設相關(guān)的課程實(shí)驗、課程項目、實(shí)踐學(xué)期項目及實(shí)訓等。
智能科學(xué)與技術(shù)專(zhuān)業(yè)課程體系的構建分為基礎課程、專(zhuān)業(yè)基礎課程、專(zhuān)業(yè)崗位應用技能課程、專(zhuān)業(yè)方向和專(zhuān)業(yè)技能拓展課程4個(gè)階段。注重崗位需求對課程設置的對應性，前兩個(gè)階段與傳統大學(xué)基本一致，只是深度上淺顯一些，后兩個(gè)階段面向人才市場(chǎng)的崗位需求，著(zhù)重培養企業(yè)用得上的專(zhuān)業(yè)人才。
3.2科學(xué)的人才培養質(zhì)量評價(jià)體系
大連東軟信息學(xué)院智能科學(xué)與技術(shù)專(zhuān)業(yè)按照全面質(zhì)量管理的理念，建立了全員參與、全過(guò)程監控、全方位評價(jià)的教學(xué)質(zhì)量評價(jià)機制。做到了常項評價(jià)與專(zhuān)項評價(jià)相結合，形成性考核評價(jià)與終結性考核評價(jià)相結合，定性評價(jià)與定量評價(jià)相結合，采取管理學(xué)確認有效的5W1H（Why-What-Where-When-Who-How）和PDCA（Plan-Do-Check-Action）方法進(jìn)行評價(jià)，可以有效地保證各環(huán)節教學(xué)質(zhì)量的穩步提升與持續改善。
智能科學(xué)與技術(shù)專(zhuān)業(yè)教學(xué)質(zhì)量評價(jià)包括TOPCARES-CDIO系列評估、教學(xué)質(zhì)量評價(jià)以及教學(xué)過(guò)程評價(jià)3個(gè)部分。TOPCARES-CDIO系列評估主要評價(jià)專(zhuān)業(yè)、課程、項目、教材以及素質(zhì)教育等環(huán)節落實(shí)工程教育理念的效果。教學(xué)質(zhì)量評價(jià)主要包括教師教學(xué)質(zhì)量評價(jià)，學(xué)生對課程的滿(mǎn)意度調查、對重點(diǎn)課程的評價(jià)、對重點(diǎn)教材的評價(jià)等，由定量評價(jià)和定性評價(jià)組成。教學(xué)過(guò)程評價(jià)，主要從課程考核、實(shí)踐學(xué)期以及畢業(yè)設計（論文）3個(gè)關(guān)鍵環(huán)節展開(kāi)。
3.3高水平師資隊伍建設
專(zhuān)業(yè)自成立以來(lái)就十分關(guān)注師資隊伍的培養，不斷強化專(zhuān)業(yè)師資隊伍建設，持續關(guān)注專(zhuān)業(yè)帶頭人和骨干教師建設，加強“雙師型”教師隊伍的培養力度。通過(guò)開(kāi)展內部培訓、教學(xué)研討、企業(yè)實(shí)踐、學(xué)術(shù)研討等全方位的培養措施，努力建設一支結構合理、素質(zhì)優(yōu)良、教研科研水平高、技術(shù)服務(wù)能力強的教學(xué)團隊。在師資隊伍建設過(guò)程中，實(shí)施“引聘訓評”的雙師型師資隊伍建設發(fā)展方案。
3.4教學(xué)資源建設
根據課程體系改革方案，完善改革課程的教學(xué)大綱，積極開(kāi)展專(zhuān)業(yè)課程教材、試題庫、項目庫、實(shí)驗指導書(shū)、教學(xué)案例、課件等教學(xué)資源建設，升級機器人系列實(shí)驗室。
4結語(yǔ)
創(chuàng )新課程體系面向“工業(yè)4.0”，從專(zhuān)業(yè)的角度一體化地設計專(zhuān)業(yè)課程體系。通過(guò)體系化的培養，學(xué)生既達到專(zhuān)業(yè)培養目標的要求，又符合行業(yè)發(fā)展和社會(huì )建設的需求。創(chuàng )新課程體系將對國內高校智能科學(xué)與技術(shù)專(zhuān)業(yè)教學(xué)改革起到積極的帶動(dòng)、促進(jìn)、示范、輻射和推動(dòng)作用，并將產(chǎn)生深遠的影響。創(chuàng )新課程在電子信息工程等專(zhuān)業(yè)同時(shí)開(kāi)設，將在相關(guān)專(zhuān)業(yè)的教學(xué)過(guò)程中得到具體應用和驗證，使更多的學(xué)生從中受益。
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