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自动化(汽车电子控制方向)专业人才培养改革
编辑:admin   时间:2018-07-23 12:52

汽车产业是重庆地区重要的支柱产业,其产业链长,具有较高的行业关联度。重庆地区汽车产业在过去10年飞速发展,近几年年均生产量始终维持在300万辆左右,成为全国第一大汽车生产基地。但是,重庆市汽车产业存在诸多问题:不仅缺少具有高附加值的主流品牌或高端品牌整车企业,还缺少核心零部件厂商,如汽车电子;产业发展没有形成合力,本地区行业企业、高校和科研机构等之间缺乏有效的互动交流。
在“智能交通”和“互联网+”的大背景下,伴随着互联网技术、大数据以及人工智能等相关技术的深度发展,汽车智能化势必成为汽车产业发展最重要的趋势。汽车智能化伴随着汽车电子技术及其相关软件的发展而形成,其中电子控制单元(ECU)在整车开发过程中所占比例显著提高。目前,国外传统汽车中平均每辆汽车电子装置占整车成本的25%左右,豪华汽车电子产品占整车成本的一半以上。未来新能源汽车和智能汽车的电子技术零部件占整车的成本将会超过6成。
“十三五”期间是汽车工业新的重要发展时期,发展规划提出的创新、协调、绿色、开放、共享的发展理念,促使汽车行业发展趋势和方向沿着高科技和绿色制造路线前行。可以预见,未来10年的汽车产业竞争将越来越激烈,产业竞争核心是专业人才的竞争,专业人才对一个汽车企业的生存和发展起着至关重要的作用。高等院校作为专业人才培养的基地,在新形势下应积极探索新的人才培养体系以适应汽车产业发展需求。重庆理工大学电气与电子工程学院在新一轮人才培养方案的修订过程中,以自动化专业为基础,设立汽车电子控制专业方向,以适应作为重庆市支柱产业的汽车工业和作为新兴现代产业的汽车电子对人才的需求。
1 专业人才培养现状
随着近年来新信息技术的应用,物联网、大数据及人工智能等相关技术迅速发展,这为汽车智能化带来良好的发展契机,未来的汽车产业必将成为各学科综合应用的前沿领域,多个专业学科间将出现广泛的融合与渗透。因此,在新形势下,专业人才在具有扎实的本专业知识和技术的同时,还应具有其他相关领域的知识背景,其行业的发展更加需要复合型人才。自动化专业建设需积极探索多领域、多学科复合型人才培养的途径,探寻自动化专业教育教学改革方法,建立以“被控对象+控制”为基础的多学科交叉人才培养模式,以适应行业发展新趋势。
重庆理工大学电气与电子工程学院源于1985年的机电工程系,并于20世纪90年代设立自动化专业。该专业为重庆市特色专业,校级综合改革试点专业,拥有1个重庆市优秀教学团队,多门省部级、校级精品课程及核心课程。学院于2009年进行电气信息大类(自动化、电子信息工程、测控技术与仪器、电气工程及其自动化)招生,“按类招生、专业分流”,实现厚基础、宽口径、重发展的人才培养模式,为学生进入大学阶段后明确专业方向、促进个性发展提供机会。自动化专业一直坚持“控(制)管(理)结合,强(电)弱(电)并重,软(件)硬(件)兼施”的教学方针,专业实验室和实践教学基地为培养学生的创新能力、动手能力创造了良好的条件。经过多年的教育教学实践,基本形成“控制理论—控制器—被控对象”这一完整的理论和实践教学体系。
作为一所以工科为主的地方多学科性大学,重庆理工大学始终坚持培养富有创新创业精神和实践能力的高素质、适应性强的应用型高级专门人才。该校与兵工行业有着紧密联系与合作的机制,机械及电子类专业与长安、大江等大型汽车企业有着多年产学研合作基础,这为构建汽车电子产业发展的多学科交叉人才培养体系打下了深厚的基础。以新一轮人才培养方案修订为契机,他们与该校机械和车辆相关专业合作,在自动化专业设立汽车电子控制方向,培养服务于汽车电子行业的专门技术人才。
同时,该方向与原有教学体系的行业背景存在一定差异,理论和实践教学环节需进行调整和更新。
高等院校自动化专业旨在培养具备对自动控制系统进行设计、分析、仿真、控制、优化和决策的知识与技能,能在多种工程应用领域从事研究与应用的高素质应用型人才。传统的自动化专业培养计划建立在以电机及热工过程为对象的基础上。在新一轮汽车产业发展趋势下,结合该校较强的机械和汽车行业背景,对原有专业培养方案进行调整,在专业内设立汽车电子控制方向,以拓宽自动化专业应用领域。设立新的方向不仅给专业发展带来新的机遇,也给自动化专业建设提出严峻挑战,结合汽车产业新形势发展需求,如何结合原有教学体系设置新方向课程,以及如何对实践教学体系进行改革等是新专业方向改革实践首要考虑的问题。
2 人才培养改革实践
2.1增设汽车电子类课程,拓宽学科覆盖面
自动化专业课程体系往往以常见工业过程及电动机为被控对象,并以“经典+现代”控制理论为核心,使学生了解常见对象的特性,掌握分析系统和构建反馈控制系统的基本方法,能够进行控制器设计,以提高系统控制性能。然而在教学实践中,存在“重理论、轻实践”问题,并且学生实践环节也多在校内完成,缺乏工业现场实践培训,因此结合原有培养计划,在电气大类专业分流后,在校内外聘任专业导师进行学业指导,同时与相应的企业单位开展“3+1”模式联合培养人才,以强化实践教学。在原有以电气信息类专业知识为基础的教学体系中,考虑设置新的汽车电子控制方向,势必先考虑拓宽学生的汽车类基础理论,再对其相关的汽车电子专业知识进行强化。结合重庆理工大学较强的机械及汽车类专业背景,先针对电气信息类专业一年级开设汽车概论课程,营造汽车文化氛围,使学生对汽车的基本构造及系统组成有初步了解;在二年级和三年级相继开设汽车原理及结构、汽车电气设备和汽车电子控制技术等课程,使学生深入理解汽车构造及组成,掌握各种车载汽车电子设备的构造、作用、工作原理、性能指标、控制方式等基础知识,掌握汽车电子控制系统组成与结构、控制系统工作原理;在四年级开设新能源汽车控制系统课程,了解国内外新能源汽车研制的新成果和新动态,熟悉并初步掌握新能源汽车控制系统的原理和基本设计思路与方法。同时,以8位51单片机为核心的单片机课程已不适应汽车电子行业发展的需求,为此,开设相应的32位单片机选修课程,并选用具有行业应用背景的芯片,例如汽车电子行业中NXP微控制器。加入汽车电子类相应基础和专业课程,优化原有课程内容,拓展自动化专业的学科领域。
2.2扩展实践教学内容,深化实践教学改革
首先,结合原有实践教学体系,对汽车电子类实验课程独立设课,扩充实践教学计划内容,将实验课、课程设计、工厂参观与现场教学等贯穿到四年学习的全过程;其次,在实验课程内容的基础上,开发相应的工程实训平台,同时也应兼顾与其他课程的衔接,如采用在环硬件仿真系统作为实验平台,进行半实物仿真实验,将控制系统仿真技术以及单片机原理及应用等课程有机结合;最后,构建“一体化、多层次”集中实践教学体系。经过多年的教学改革实践,自动化专业逐步形成“3+1”集中实践培养体系,即3个课程设计(计算机控制技术、控制系统仿真技术及自动化工程课程设计)和毕业设计。3个课程设计与毕业设计在课题内容设计上应考虑一定的连续性,后续毕业设计指导的老师参加到前3个集中实践环节,并结合自己的科研情况,针对每个学生拟订课题方向,同时结合课题设置分阶段实践教学目标,构建“一体化、多层次”的集中实践环节课题内容,培养学生科技创新意识和工程实践能力。通过扩充实践教学内容,构建专业实践实训平台,有力支撑自动化(汽车电子控制方向)专业人才培养。
2.3积极创建课外科技创新平台,吸引学生加入创新实践第二课堂
目前,全国各级组织机构针对本科生举办多个学科竞赛,如全国大学生电子设计大赛、重庆市单片机设计竞赛,以及飞思卡尔智能车大赛等,通过参加学科竞赛,有利于提升学生的创新实践能力和团队协作精神。重庆理工大学一直积极组织学生参加电子类的学科竞赛,并取得了多个国家级和省级奖项,经过20余年的学科竞赛实践,该院联合学校相关部门建立了电工电子创新实践基地,招收相关专业的大二和大三学生进入基地进行课外学习和创新实践,建立了以电子类学科竞赛为导向的完善的培养体系。首先,针对大一新生开设电子制作类选修课程。在每学年第二学期进行针对全校学生举办的校级电子设计竞赛,选拔优秀学生进入创新实践基地,基地针对不同年级的学生开设多个专题培训,如电子线路CAD、模拟电路设计、单片机系统设计等。
同时,指导学生组队参加重庆市单片机竞赛(和泰杯),完成创意设计、系统搭建与测试。在每个学年暑假期间组织学生进行集中培训,并组队参加每年8月份举行的TI杯大学生电子设计竞赛,该比赛需在规定时间内完成相应系统的构建、测试及报告撰写工作。其次,目前各类学科竞赛呈现出多学科交叉的情况,如全国大学生电子设计竞赛中的控制类题目,不仅需要完成电子线路和控制程序设计,还要完成机械机构的设计与制作,其结构设计合理性对整个系统的控制实现有着至关重要的影响。因此,在创新实践平台的进一步建设中,应充分考虑与其他院系非电类专业合作参加相关竞赛和创新实践项目。同时,充分利用该校已经建成的汽车科技博物馆,联合学校相关专业院系,以飞思卡尔智能车大赛、“HONDA杯”节油车大赛,以及汽车文化节等为载体,吸引非电类专业与自动化专业学生一起加入创新实践第二课堂,培养学生工程实践能力和团队协作精神,从而有效利用课外科技创新平台促进自动化(汽车电子控制方向)专业建设。
3 结语
以自动化专业“3+1”联合培养模式为基础,设立汽车电子控制方向,拓展自动化专业学科领域,设立汽车类相关专业基础课程,结合汽车电子控制行业人才需求,对实践教学环节进行改革,充分利用学科竞赛及课外第二课堂加强学生创新实践能力培养。在汽车工业作为重庆市支柱产业的背景下,发挥重庆理工大学机械汽车类学科的优势,在自动化专业中设立汽车电子控制方向,以适应汽车电子作为新兴的现代产业对人才的需求。在专业新方向的教学实践中需要不断调整人才培养理念、专业培养目标和培养方案,拓宽专业建设内涵,完善实践教学体系,发挥课外创新科技平台人才培养促进作用,紧跟产业发展的步伐,培养适应汽车电子及其相关行业的应用型高级专门人才。


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