电气工程与智能控制专业培养模式

2022-09-21 16:29:10 来源:写作指导

电气工程与智能控制专业培养模式

摘要:结合本校电气工程与智能控制专业的发展需求,将人工智能新概念理论融入电气工程与智能控制专业培养方案中,形成一种新的应用型培养模式。在该专业培养模式下改革教学方法,夯实学生的理论知识基础,提高学生实践动手能力,满足企业对人工智能应用型人才的技术要求,促进地方经济的发展。经实践,该专业培养模式在教学和就业反馈中效果良好。

关键词:应用型本科院校;人工智能;电气工程与智能控制;专业培养

在党的报告中指出,要大力推动互联网、大数据、人工智能的发展。2017年7月,国务院印发了《新一代人工智能发展规划》,制定了我国人工智能发展的短期、中期和长期的“三步走”战略目标。教育部于2018年4月印发了《高等学校人工智能创新行动计划》,将“人工智能+”的概念与人才培养紧密挂钩[1-2]。人工智能毫无疑问已成为国家建设关注的重点,而高校则是人工智能科技创新的重要策源地。随着人工智能新概念的蓬勃发展,如何将其融入电气工程与智能控制专业建设中,培养复合型、应用型的人才,满足企业在新形势下对人工智能人才的迫切需求,是本专业教师需要重视和思考的重要问题。近年来,国内高校和学者采用人工智能新概念对专业培养模式和课程教学改革展开了深入的研究。高英杰将人工智能新概念融入电子信息工程专业建设中,从学生学习能力、教师教研技能培养和实验室建设等方面进行了一系列研究[3]。孙治博将“人工智能+工程实践”概念引入到综合创新训练的课程中,提出在新概念下的课程构架,并完成了人工智能与工程实践融合的创新项目,提升了课程教学的品质[4]。本文结合电气工程与智能控制专业的发展状况,以现有电气工程与智能控制专业的课程体系和专业方向为基础,以人工智能新概念为导向对人才培养方案、课程体系、课堂与实践教学、考核评价体系等环节进行深入改革与创新,为适应时展对人工智能技术人才的需求,提高学生的就业层次,增强学生的就业竞争力。

1制订科学合理的培养方案

1.1人才培养目标。电气工程与智能控制专业为国家特设专业,于2013年申报,2014上半年获批,同年开始招生。我校电气工程与智能控制专业全国排名位列前三位。本专业教育目标旨在培养全面发展的人才,使其具备控制理论、计算机技术与应用和智能控制技术等较宽广领域的专业知识,并能在工业企业、科研院所等部门从事智能电网大数据分析、工业过程控制、电力电子技术和人工智能等方面的工作。

1.2课程体系改革。在充分研究应用型电气工程与智能控制专业培养模式内涵的基础上,结合人工智能的发展趋势和特点,构建“基础知识—专业知识—前沿知识”的课程体系。将智能电网技术、机器人技术和大数据分析等前沿技术引入课堂,及时反映电气与控制行业发展动态,使教学内容从相对独立到学科融合,学生从基础课程、专业课程进而向专业前沿探索,由点到线、由线成面、由面建体,逐步、分层次、全方位地培养学生的创新能力和创新意识,为其拓宽应用型专业人才发展奠定必要的知识储备。在保证学校开设的正常通识类课程的学时基础上,将基础知识类课程分为工程基础知识和专业基础知识两大类课程。工程基础知识类课程除了在原有的电路原理、数电、模拟电子技术和计算机程序设计等课程之外,增加了机械设计基础课程,让学生初步了解机械设计的基础知识,为机器人设计做知识储备;专业基础知识类课程缩减了电机学和传感器技术的学时,加大了智能控制理论的学时,使学生能够掌握智能控制基础理论。专业知识类明确了现代控制理论、电力系统分析、高电压技术和模式识别等专业课程的核心地位,保证专业知识的系统性和完整性,确保学生能够掌握电气工程与智能控制专业的基本理论;前沿知识类课程开设了机器人技术、智能电网技术、深度学习和大数据分析等课程,让学生掌握人工智能的理论知识和专业技能,更深入了解电气工程与智能控制专业的发展。引入人工智能新概念的课程体系既有利于应用型人才培养,也有利于科研型人才培养。

2深化课堂和实践教学改革

2.1课堂教学改革。在课堂教学改革过程中,始终以学生为主体,以强化专业知识和技能为导向,在课程教学过程中开展形式多样、内容丰富、理论与实践紧密结合的教学改革。常规课堂教学“以教师讲解为主”的教学形式,不能发挥学生主体学习的积极性。2018年本教学团队申请了“OBE理论对课程结构优化研究—以电气工程与智能控制为例”的高等教育教学改革研究项目,建立了“以学生为中心,以学习成果为导向,不断持续改进”OBE理念的电气工程与智能控制专业人才培养模式,实现了从“以教为中心”向“以学为中心”的转变,在教学实践过程中取得了一定的成绩。对于理论型的课程,实行“线上预习与线下讲解”的教学模式,培养学生的自主学习和独立研究的能力。每位教师在我校的卓越课程中心建立一个与学生互动的“个人课程网站”,将自己录制的教学视频及其他教学网站的优秀视频上传到“个人课程网站”。上课之前,学生在“个人课程网站”自主预习本节的内容,将自己学习后的心得和疑问在留言板上留言。上课时,教师根据学生预习情况,有侧重点地对本节课程进行讲解;也可以选取较容易的几节教学内容由学习优秀的学生作为“小老师”讲课;还可以将某一节教学内容,采用分组讨论的形式,每一小组发表自己的观点,使学生在讨论中增强对知识点的理解,培养学生逻辑思维能力,从而提高学生学习的主动性和积极性。技能型课程根据自身特点可以采取不同的教学方式,例如MatLab课程采取“视频教学与项目训练”相结合的授课方式,在机房教学中学生观看教师录制好的视频教程,教师可管理每位学生的学习情况,并及时解答学生的问题。观看结束后,由学生竞争完成积分奖励的练习题,调动了学生学习的积极性,学生在练习题竞争训练中掌握了知识点,培养了解决问题的能力。教师在优化专业课程、强调应用能力的课程建设原则指导下,不断完善教学方法,丰富教学内容,达到应用型人才培养的课程建设目标,将自己的课堂教学经验进行总结并逐步完善。

2.2实践教学改革。在课程设计和工程实践教学中以“人工智能+CDIO”理念为指导,在传感器与检测技术和电力电子课程设计中,让学生采用电路虚拟仿真软件—Multisim软件对自己设计电路进行仿真验证,能够快速完善电路结构,节约了设计时间,同时设计不受元器件、仪器仪表和实验场地限制。这样能够使学生真正掌握硬件电路设计要领,提高课程设计的教学质量和教学效果。对已有的PLC实验室和嵌入式实验室进行硬件和软件的更新,建立人工智能实验室,让学生学习使用MatLab软件、Python语言和Android软件,并将智能算法在图像处理、语音识别和机器人设计等人工智能方面应用。实验室在满足课堂教学需要的同时,按照人工智能教学计划的要求,购置新的实验仪器设备,建立开关电源、大数据分析和服务机器人3个科研项目孵化室。让学生从大二开始就自选课题进入人工智能实验室,根据兴趣爱好组建实验项目小组。大三时进入科研项目孵化室,每个孵化室由两名专业导师负责,指导学生开展科研项目研究。同时指导学生参加全国大学生电子类设计竞赛和大数据技能竞赛,在竞赛中培养团队协作和实战能力。加大校际和校企合作力度,选派优秀科研团队教师到成立人工智能学院的高校(如西安电子科技大学、天津大学)调研学习,选派优秀学生到科大讯飞、旷视和中科曙光等企业实习,切实提高教师和学生创新实践能力。依托煤矿行业和地方企业,加强应用型实习基地的建设,使教师参与横向和纵向科研项目,为企业单位进行技术服务,加强产学研合作。

2.3多样灵活的评价考核体系。为保证电气工程与智能控制专业培养模式的全面落实,充分发挥本专业教师的力量,建立包括课程、实习和毕业设计等在内的多样灵活的评价考核体系,对教师的工作进行了具体规定和明确要求,从制度上保证了电气工程与智能控制专业人才培养的质量。课程考核中的必修课采用闭卷考试,平时成绩50分,期末50分;选修课采用撰写专业小论文、完成创新型实验和答辩等方式,平时表现优秀的学生可以免试通过。实习成绩由实习报告质量和实习出勤情况共同考核。课程设计和毕业设计按照完成工作量程度进行评分,分为优秀、中等和合格三级。优秀的课程设计和毕业设计题目可以延续和完善,教师可以集中精力与学生共同开展学术研究,提高学生的创新和实践能力。

3结语

引入人工智能新概念,制订科学合理的培养方案,深化课堂实践教学改革,并采用多样评价考核体系考核结果。通过这四方面的改革完善了电气工程与智能控制专业培养模式,经过五年的实践,人工智能新概念下应用型电气工程与智能控制专业培养模式初见成效,学生在全国大学生电子类设计竞赛中获奖28项,2015级学生91人,考研成功率达到22%,学生就业率接近100%,用人单位反馈本专业毕业生理论基础扎实,动手能力强,能够很快适应工作岗位。

参考文献

[1]高芳.全球知名智库对中国《新一代人工智能发展规划》与实施情况的评价及启示[J].情报工程,2018,4(2):26-35.

[2]王婷婷,任友群.人工智能时代的人才战略:《高等学校人工智能创新行动计划》解读之三[J].远程教育杂志,2018,36(5):54-61.

[3]高英杰,陈正宇,徐楠,等.“人工智能”新概念下应用型电子信息工程专业培养模式研究[J].教育现代化,2017(39):101-102.

[4]孙治博,史成坤,耿向伟,等.“人工智能+工程实践”的综合创新训练教学研究[J].北京航空航天大学学报:社会科学版,2018,32(6):148-151.

作者:韩龙 郭明良 王国新 常国祥 宣丽萍 单位:黑龙江科技大学电气与控制工程学院