智能科學與技術(shù)專業(yè)創(chuàng)新課程體系構(gòu)建論文
摘要：針對智能制造技術(shù)發(fā)展趨勢，社會對高素質(zhì)智能技術(shù)人才知識一能力一素質(zhì)結(jié)構(gòu)的要求以及當前國民經(jīng)濟建設(shè)對面向“工業(yè)4.0”人才的實際要求，提出面向“工業(yè)4.0”的專業(yè)定位與培養(yǎng)目標，制定智能科學與技術(shù)專業(yè)理論與實踐一體化的創(chuàng)新課程體系。
關(guān)鍵詞：工業(yè)4.0；智能科學與技術(shù)；創(chuàng)新課程體系；中國制造2025
0引言
智能科學與技術(shù)專業(yè)是教育部根據(jù)“面向國家戰(zhàn)略需求、面向世界科技前沿”的方針，為適應國家科學與技術(shù)發(fā)展的需要而設(shè)立的，專業(yè)代碼080907T。智能科學與技術(shù)專業(yè)屬于一個交叉學科，涵蓋了電子信息技術(shù)、計算機硬件和軟件、人工智能、自動控制等多項技術(shù)領(lǐng)域的應用。因此，如何交叉學科，立足于工業(yè)智能化的發(fā)展方向和《國家中長期科學和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要（2006—2020年）》的要求，適應國家對高質(zhì)量的智能技術(shù)人才的社會需求，研究與實踐體現(xiàn)行業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展、技術(shù)進步和社會建設(shè)需求的智能科學與技術(shù)專業(yè)人才培養(yǎng)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”概念其實就是將互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與嵌入式系統(tǒng)技術(shù)、計算機技術(shù)、先進制造技術(shù)等相結(jié)合，形成虛擬與現(xiàn)實相融合的智能制造系統(tǒng)。人們可以在世界任何地方采用電腦或任何移動終端，在互聯(lián)網(wǎng)上選擇標準的或定制的貨品訂單，系統(tǒng)會采用人工智能、大數(shù)據(jù)、機器學習等技術(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。
在制造領(lǐng)域，這種技術(shù)的漸進性進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)的自動化時代為代表；第④階段就是我們正在經(jīng)歷的智能制造時代。當前，中國工業(yè)機器人銷量連續(xù)兩年行業(yè)增速在50%以上，行業(yè)進入成長期。另外，中國工業(yè)機器人使用密度遠低于主要發(fā)達國家，具有廣闊的市場空間。智能裝備的大發(fā)展對相關(guān)專業(yè)人才的需求呈爆發(fā)趨勢，智能科學與技術(shù)專業(yè)畢業(yè)生今后的一個重要就業(yè)方向?qū)⑹欠⻊沼诋a(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”有著異曲同工之妙，盡管兩國的工業(yè)、社會發(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。通過國家層面大力推廣發(fā)展智能制造技術(shù)，以及在大學智能制造相關(guān)專業(yè)的課程改革，為我國的智能制造技術(shù)趕上甚至超過發(fā)達國家創(chuàng)造了千載難逢的機遇。
2智能科學與技術(shù)專業(yè)創(chuàng)新課程體系目標
如何充分利用民辦學校的企業(yè)資源優(yōu)勢，辦好智能科學與技術(shù)專業(yè)是本專業(yè)面臨的重要挑戰(zhàn)之一。本著教育先行、為產(chǎn)業(yè)服務的辦學宗旨，根據(jù)行業(yè)中長期發(fā)展的需求，在保證專業(yè)知識體系完整性的前提下，結(jié)合“工業(yè)4.0”對專業(yè)人才知識、能力的需求，我們將專業(yè)定位側(cè)重于智能傳感與檢測技術(shù)，智能機器人傳動、驅(qū)動技術(shù)，智能機器人系統(tǒng)構(gòu)建技術(shù)，嵌入式系統(tǒng)技術(shù)等。4年來的辦學實踐證明，我們的專業(yè)定位符合地區(qū)與行業(yè)發(fā)展需求，并具有一定的前瞻性。
基于以上專業(yè)定位，對智能科學與技術(shù)專業(yè)的人才培養(yǎng)課程體系進行深入的探索與實踐，涉及專業(yè)一體化的理論與實踐課程體系規(guī)劃，機器人實踐平臺升級，專業(yè)課程的教學設(shè)計、教學方法、考核方式改革，教學資源、師資隊伍、評估反饋機制建設(shè)等。通過有針對性地研究我們在專業(yè)教學中存在的問題，尋找解決問題的有效途徑，探索出符合現(xiàn)代高等教育發(fā)展規(guī)律、適應“工業(yè)4.0”及“中國制造2025”對專業(yè)人才知識及能力要求的創(chuàng)新課程體系，為國家、社會輸送高素質(zhì)的應用型工程技術(shù)人才。
通過對智能科學與技術(shù)專業(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年的本專業(yè)課程體系的基礎(chǔ)上建立完善的智能科學與技術(shù)專業(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(jié)構(gòu)設(shè)計、理論與實踐一體化設(shè)計；總結(jié)課程教學手段和方法；完成高質(zhì)量的教學資源建設(shè)；建立高水平的師資隊伍。
3創(chuàng)新課程體系構(gòu)建方案
專業(yè)人才培養(yǎng)遵循工程教育思想，以項目為導向設(shè)計專業(yè)課程培養(yǎng)體系，將項目設(shè)計和實施貫穿于大學4年的教學過程之中，讓學生在校期間就有機會參與真實項目的開發(fā)與運作，獲得實踐經(jīng)驗和實際操作能力，實現(xiàn)企業(yè)真實項目實踐與學校理論教學的無縫對接。設(shè)置面向“工業(yè)4.0”的創(chuàng)新課程群及項目群，對學生的知識、能力、素質(zhì)進行全面培養(yǎng)，使學生得到全方位的鍛煉。
3.1支撐培養(yǎng)目標實現(xiàn)的一體化課程體系
專業(yè)課程體系的構(gòu)建思路以行業(yè)與社會需求為根本。在此基礎(chǔ)上確定智能科學與技術(shù)專業(yè)人才的培養(yǎng)目標。以TOPCARES-CDIO教育理念為指導，定制科學先進的人才培養(yǎng)模式和過程，最終建立面向“工業(yè)4.0”的智能科學與技術(shù)專業(yè)創(chuàng)新課程體系。
引進與國際接軌的課程體系，制定全新的適應我國國情的教學計劃，采用先進的教學理念與培養(yǎng)模式，初步構(gòu)建以設(shè)計為中心，理論與實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(xiàn)在適當降低理論知識的難度，著重培養(yǎng)學生理論結(jié)合實際的能力。理論課程的整合要突出理論教學的應用性，構(gòu)建基礎(chǔ)理論平臺課程群與專業(yè)模塊化課程群相結(jié)合的'理論教學體系，保證人才的基本規(guī)格和多樣化、個性化發(fā)展，增強學生對社會的適應性。
實踐課程體系方面，依據(jù)專業(yè)能力培養(yǎng)目標，以能力為本位，以項目為載體，以“學中做”和“做中學”為方法，統(tǒng)籌安排基礎(chǔ)實踐、專業(yè)實踐、創(chuàng)新訓練與實踐、創(chuàng)業(yè)訓練與實踐、綜合實訓與實踐、畢業(yè)設(shè)計（論文）與企業(yè)實習等各類實踐教學環(huán)節(jié)，使實踐學期教學內(nèi)容逐級遞進、逐步深化；將實踐學期實訓內(nèi)容與理論學期的教學內(nèi)容緊密銜接。系統(tǒng)化構(gòu)建理論與實踐相結(jié)合、課內(nèi)與課外相結(jié)合、學校與企業(yè)相結(jié)合，貫穿于大學教育全程的一體化實踐教學體系。本專業(yè)采用自頂而下的方式設(shè)計各級項目。一級項目（智能機器人綜合設(shè)計項目）的設(shè)計直接針對專業(yè)的培養(yǎng)目標，實踐學期的二級項目和基于專業(yè)課程的三級項目分別是一級項目培養(yǎng)能力的分解。
采用基于社會實際崗位的逆推法設(shè)計課程體系，如圖2所示。按照人才職業(yè)需求確定專業(yè)培養(yǎng)目標，將專業(yè)培養(yǎng)目標抽象為若干個專業(yè)核心應用能力，再根據(jù)每個專業(yè)核心應用能力所需的知識、能力、素質(zhì)結(jié)構(gòu)劃分不同的課程群。
設(shè)置課程群不僅要考慮智能科學與技術(shù)專業(yè)本身課程體系的科學性與遞進關(guān)系，還要充分研究專業(yè)相關(guān)的重點行業(yè)、大型企業(yè)崗位特點，針對人才市場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(guī)范納入課程，實現(xiàn)專業(yè)課程體系與區(qū)域經(jīng)濟及行業(yè)、企業(yè)的有效對接。目前，智能科學與技術(shù)專業(yè)現(xiàn)行的人才培養(yǎng)課程體系將專業(yè)定位側(cè)重于智能傳感與檢測技術(shù)、智能機器人傳動與驅(qū)動技術(shù)、智能機器人系統(tǒng)構(gòu)建技術(shù)和嵌入式系統(tǒng)技術(shù)，包括智能系統(tǒng)的軟/硬件設(shè)計與開發(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，但還需進一步改革，擬融合“通信規(guī)約”“IoT”“工業(yè)現(xiàn)場總線”等知識模塊構(gòu)建“工業(yè)4.0”的CPS虛擬網(wǎng)絡課程群，融合“工業(yè)機器人”“智能傳感檢測”等構(gòu)建“工業(yè)4.0”的CPS實體物理課程群。實踐課程體系的改革主要圍繞KUKA工業(yè)機器人開設(shè)相關(guān)的課程實驗、課程項目、實踐學期項目及實訓等。
智能科學與技術(shù)專業(yè)課程體系的構(gòu)建分為基礎(chǔ)課程、專業(yè)基礎(chǔ)課程、專業(yè)崗位應用技能課程、專業(yè)方向和專業(yè)技能拓展課程4個階段。注重崗位需求對課程設(shè)置的對應性，前兩個階段與傳統(tǒng)大學基本一致，只是深度上淺顯一些，后兩個階段面向人才市場的崗位需求，著重培養(yǎng)企業(yè)用得上的專業(yè)人才。
3.2科學的人才培養(yǎng)質(zhì)量評價體系
大連東軟信息學院智能科學與技術(shù)專業(yè)按照全面質(zhì)量管理的理念，建立了全員參與、全過程監(jiān)控、全方位評價的教學質(zhì)量評價機制。做到了常項評價與專項評價相結(jié)合，形成性考核評價與終結(jié)性考核評價相結(jié)合，定性評價與定量評價相結(jié)合，采取管理學確認有效的5W1H（Why-What-Where-When-Who-How）和PDCA（Plan-Do-Check-Action）方法進行評價，可以有效地保證各環(huán)節(jié)教學質(zhì)量的穩(wěn)步提升與持續(xù)改善。
智能科學與技術(shù)專業(yè)教學質(zhì)量評價包括TOPCARES-CDIO系列評估、教學質(zhì)量評價以及教學過程評價3個部分。TOPCARES-CDIO系列評估主要評價專業(yè)、課程、項目、教材以及素質(zhì)教育等環(huán)節(jié)落實工程教育理念的效果。教學質(zhì)量評價主要包括教師教學質(zhì)量評價，學生對課程的滿意度調(diào)查、對重點課程的評價、對重點教材的評價等，由定量評價和定性評價組成。教學過程評價，主要從課程考核、實踐學期以及畢業(yè)設(shè)計（論文）3個關(guān)鍵環(huán)節(jié)展開。
3.3高水平師資隊伍建設(shè)
專業(yè)自成立以來就十分關(guān)注師資隊伍的培養(yǎng)，不斷強化專業(yè)師資隊伍建設(shè)，持續(xù)關(guān)注專業(yè)帶頭人和骨干教師建設(shè)，加強“雙師型”教師隊伍的培養(yǎng)力度。通過開展內(nèi)部培訓、教學研討、企業(yè)實踐、學術(shù)研討等全方位的培養(yǎng)措施，努力建設(shè)一支結(jié)構(gòu)合理、素質(zhì)優(yōu)良、教研科研水平高、技術(shù)服務能力強的教學團隊。在師資隊伍建設(shè)過程中，實施“引聘訓評”的雙師型師資隊伍建設(shè)發(fā)展方案。
3.4教學資源建設(shè)
根據(jù)課程體系改革方案，完善改革課程的教學大綱，積極開展專業(yè)課程教材、試題庫、項目庫、實驗指導書、教學案例、課件等教學資源建設(shè)，升級機器人系列實驗室。
4結(jié)語
創(chuàng)新課程體系面向“工業(yè)4.0”，從專業(yè)的角度一體化地設(shè)計專業(yè)課程體系。通過體系化的培養(yǎng)，學生既達到專業(yè)培養(yǎng)目標的要求，又符合行業(yè)發(fā)展和社會建設(shè)的需求。創(chuàng)新課程體系將對國內(nèi)高校智能科學與技術(shù)專業(yè)教學改革起到積極的帶動、促進、示范、輻射和推動作用，并將產(chǎn)生深遠的影響。創(chuàng)新課程在電子信息工程等專業(yè)同時開設(shè)，將在相關(guān)專業(yè)的教學過程中得到具體應用和驗證，使更多的學生從中受益。
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