劉朝華，李小花，吳亮紅，張紅強，周少武

(湖南科技大學(xué) 信息與電氣工程學(xué)院，湖南 湘潭 411201)

大數(shù)據(jù)背景下地方高校自動化專業(yè)人才培養(yǎng)探究*

劉朝華，李小花，吳亮紅，張紅強，周少武

(湖南科技大學(xué) 信息與電氣工程學(xué)院，湖南 湘潭 411201)

摘要：大數(shù)據(jù)時代的到來給自動化專業(yè)帶來了機遇，同時也帶來了挑戰(zhàn)?，F(xiàn)有自動化技術(shù)人才對大數(shù)據(jù)科學(xué)的理解和掌握相對欠缺，培養(yǎng)新型自動化科學(xué)與技術(shù)人才非常緊迫。必須順應(yīng)自動化科學(xué)前沿理論和技術(shù)發(fā)展的需求，立足于大數(shù)據(jù)時代自動化學(xué)科對人才的知識結(jié)構(gòu)、能力結(jié)構(gòu)以及整體素質(zhì)的要求，緊密結(jié)合地方行業(yè)在大數(shù)據(jù)方面的協(xié)同合作，通過核心課程設(shè)置、師資隊伍建設(shè)等環(huán)節(jié)的綜合改革，培養(yǎng)具有堅實的自動化思維和“數(shù)據(jù)科學(xué)”基礎(chǔ)，兼?zhèn)洹按髷?shù)據(jù)技術(shù)”實踐應(yīng)用能力的自動化技術(shù)人才。

關(guān)鍵詞：大數(shù)據(jù)；自動化專業(yè)；知識自動化；課程體系；人才培養(yǎng)

隨著云計算、物聯(lián)網(wǎng)、移動互連等新興信息技術(shù)的快速發(fā)展,促使各行各業(yè)信息量急增,推動人類社會邁入大數(shù)據(jù)時代[1]。麥肯錫2011年5月發(fā)布的《大數(shù)據(jù)：創(chuàng)新、競爭和生產(chǎn)力的下一個前沿領(lǐng)域》一文中，大數(shù)據(jù)概念從技術(shù)圈被引入企業(yè)界[2]。國金證券率先將大數(shù)據(jù)概念引入中國資本市場，連續(xù)推出3篇報告，令資本市場沸騰。接著美國政府推出了《大數(shù)據(jù)研究發(fā)展計劃》，將大數(shù)據(jù)提升到國家戰(zhàn)略層面，形成國家意志。2011年中國工業(yè)和信息化部發(fā)布的物聯(lián)網(wǎng)“十二五”規(guī)劃提出四項創(chuàng)新工程與關(guān)鍵技術(shù)(信息處理技術(shù)、信息感知技術(shù)、信息傳輸技術(shù)、信息安全技術(shù))中，涉及到海量數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)挖掘、圖像視頻智能分析等大數(shù)據(jù)內(nèi)容。2014年和2015年，“大數(shù)據(jù)”一詞相繼進(jìn)入政府工作報告，隨著“德國工業(yè)4.0”與“中國制造2025”的相繼提出，大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)上升到國家戰(zhàn)略層面，成為“十三五規(guī)劃”重點產(chǎn)業(yè)[3]。綜上可知，大數(shù)據(jù)時代的產(chǎn)業(yè)已經(jīng)到來。大數(shù)據(jù)技術(shù)的戰(zhàn)略意義不是在于其掌握巨大的數(shù)據(jù)信息量，而是在于對這些含有潛在意義的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理所帶來的數(shù)據(jù)財富。

以信息物理融合系統(tǒng)(CPS, Cyber Physical System)為基礎(chǔ)，以生產(chǎn)高度數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、機器智能自組織為標(biāo)志的第四次工業(yè)革命正在全球興起[4]。中國傳統(tǒng)工業(yè)正在加緊升級改造向智能與知識自動化邁進(jìn)。而這就是以信息技術(shù)與制造技術(shù)深度融合的數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化制造為主線。工業(yè)領(lǐng)域內(nèi)生產(chǎn)、銷售與管理各環(huán)節(jié)中數(shù)據(jù)日益積累，例如電力系統(tǒng)，風(fēng)電新能源發(fā)電系統(tǒng)，流程工業(yè)系統(tǒng)，高通量生物醫(yī)學(xué)系統(tǒng)、機械制造等工業(yè)系統(tǒng)其數(shù)據(jù)規(guī)模巨大。以大飛機制造為例，飛機汽輪機壓縮器葉片的監(jiān)控數(shù)據(jù)為588 GB/天，是最大微博公司(Twitter)每天產(chǎn)生數(shù)據(jù)(80 GB)的7倍。工業(yè)數(shù)據(jù)呈現(xiàn)大量化、快速化、多樣化與價值化趨勢。如何利用和加工數(shù)據(jù)為企業(yè)升級與效益提升的關(guān)鍵在于高素質(zhì)的自動化技術(shù)人才。

科學(xué)技術(shù)是第一生產(chǎn)力，自動化科學(xué)與技術(shù)在工業(yè)化生產(chǎn)和企業(yè)管理中有著廣泛的應(yīng)用，對社會經(jīng)濟發(fā)展起著舉足輕重的作用[5-6]。同樣，人才是事業(yè)成敗的關(guān)鍵，地方高校是區(qū)域經(jīng)濟社會自動化人才培養(yǎng)的主力軍，與區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展緊密聯(lián)系。然而，高校自動化專業(yè)所培養(yǎng)的人才難以滿足大數(shù)據(jù)時代下工業(yè)界的需求。如何促進(jìn)自動化專業(yè)教育在大數(shù)據(jù)時代下的健康發(fā)展，滿足工業(yè)領(lǐng)域?qū)邆鋽?shù)據(jù)科學(xué)基礎(chǔ)的自動化技術(shù)人才的需求，是亟需探討的問題。本文通過研究大數(shù)據(jù)時代地方院校自動化專業(yè)人才培養(yǎng)模式，探索地方院校自動化的專業(yè)建設(shè)和人才培養(yǎng)之路，力求培養(yǎng)出適應(yīng)大數(shù)據(jù)環(huán)境的高素質(zhì)自動化技術(shù)人才。

1大數(shù)據(jù)背景下傳統(tǒng)自動化專業(yè)教育模式的局限

自動化專業(yè)重點研究自動控制理論方法與技術(shù)，并將其應(yīng)用于工業(yè)系統(tǒng)中。該專業(yè)基于自動控制原理，依托電子技術(shù)、電力電子技術(shù)、計算機技術(shù)、通信技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)手段，實現(xiàn)對工業(yè)生產(chǎn)過程自動控制與相關(guān)操作的自動化。其教育目標(biāo)是培養(yǎng)具備生產(chǎn)過程自動化技術(shù)控制系統(tǒng)的知識與初步設(shè)計能力，從事工業(yè)系統(tǒng)運行，分析與設(shè)計，工業(yè)自動化及儀表的開發(fā)、運行與維護等方面工作的高級工程技術(shù)人才。這一培養(yǎng)方式與傳統(tǒng)工業(yè)生產(chǎn)、制造與管理需求相適應(yīng)，為促進(jìn)傳統(tǒng)工業(yè)社會經(jīng)濟的發(fā)展做出了人才培養(yǎng)貢獻(xiàn)。然而，傳統(tǒng)基于模型的經(jīng)典自動控制逐漸將被基于數(shù)據(jù)驅(qū)動的無模型或者基于數(shù)據(jù)加半模型的現(xiàn)代先進(jìn)計算型控制趨勢取代。特別是，物理世界的工業(yè)自動化正在向基于數(shù)據(jù)和Cyberspace的知識自動化邁進(jìn)，在生產(chǎn)制造過程中，設(shè)計、開發(fā)、生產(chǎn)有關(guān)的所有數(shù)據(jù)將通過傳感器采集并進(jìn)行分析，形成可自律操作的智能生產(chǎn)系統(tǒng)。這就要求自動化技術(shù)在數(shù)據(jù)的采集、傳輸、處理等環(huán)節(jié)中發(fā)揮重要的基礎(chǔ)性作用。因此，以信息物理系統(tǒng)為基礎(chǔ)的“智能工廠”制造方式，對自動化技術(shù)人才的高要求給傳統(tǒng)自動化專業(yè)教育模式提出了挑戰(zhàn)。然而，現(xiàn)有自動化技術(shù)人才對大數(shù)據(jù)科學(xué)的理解和掌握相對欠缺，培養(yǎng)新型自動化科學(xué)與技術(shù)人才非常緊迫。

2大數(shù)據(jù)背景下社會對自動化專業(yè)人才的要求

互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)等理念和技術(shù)的到來,開拓了人類向以數(shù)據(jù)驅(qū)動的知識自動化變革進(jìn)軍[7]。而知識自動化的最關(guān)鍵部分是分析數(shù)據(jù)和挖掘數(shù)據(jù)價值，這就需要自動化技術(shù)人才在掌握自動控制技術(shù)基礎(chǔ)上具備數(shù)據(jù)科學(xué)理論與技能，同時又兼?zhèn)湫袠I(yè)背景知識，綜合運用自動控制技術(shù)和數(shù)據(jù)科學(xué)理論，根據(jù)不同需求并融入行業(yè)特色對工業(yè)大數(shù)據(jù)進(jìn)行加工、分析，挖掘出潛在價值。

3大數(shù)據(jù)背景下的地方高校自動化本科專業(yè)培養(yǎng)模式構(gòu)建

基于以上背景分析，我們將順應(yīng)自動化科學(xué)前沿理論和技術(shù)發(fā)展的需求，立足于大數(shù)據(jù)時代自動化學(xué)科對人才的知識結(jié)構(gòu)、能力結(jié)構(gòu)以及整體素質(zhì)的要求，緊密結(jié)合地方行業(yè)在大數(shù)據(jù)方面的協(xié)同合作，通過核心課程設(shè)置、師資隊伍建設(shè)等環(huán)節(jié)的綜合改革，培養(yǎng)具有堅實的自動化思維和“數(shù)據(jù)科學(xué)”基礎(chǔ)，兼?zhèn)洹按髷?shù)據(jù)技術(shù)”實踐應(yīng)用能力的自動化技術(shù)人才。

3.1面向大數(shù)據(jù)的自動化本科專業(yè)核心課程設(shè)置

針對知識自動化時代對自動化技術(shù)人才的需求，地方院校應(yīng)根據(jù)實際情況建立與之相應(yīng)的人才培養(yǎng)目標(biāo)。自動化人才既要具備自動控制技術(shù)基礎(chǔ)又要具備數(shù)據(jù)科學(xué)技術(shù)基礎(chǔ)，同時增加工業(yè)信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)科學(xué)實踐課程。培養(yǎng)具備寬廣的自動化專業(yè)知識和扎實的大數(shù)據(jù)分析處理能力與大數(shù)據(jù)管理能力的復(fù)合型人才。鑒于此，基于原有自動化本科人才培養(yǎng)課程(公共課和專業(yè)基礎(chǔ)課)，設(shè)置面向大數(shù)據(jù)的自動化本科專業(yè)核心課程，如表1所示。

表1　自動化本科專業(yè)核心課程設(shè)置簡表

3.2面向大數(shù)據(jù)的自動化專業(yè)師資隊伍建設(shè)

教師是教育事業(yè)發(fā)展的核心，是學(xué)科專業(yè)建設(shè)的關(guān)鍵。訓(xùn)練和培養(yǎng)一支高素質(zhì)教師隊伍，是提高大數(shù)據(jù)時代自動化專業(yè)人才培養(yǎng)質(zhì)量的最根本保證。大數(shù)據(jù)時代下的自動化本科師資隊伍既要理論水平高，同時也要具備實踐能力強，既具有教育教學(xué)能力，又有科技開發(fā)、服務(wù)區(qū)域經(jīng)濟社會實踐的能力。這要求院校與企業(yè)、行業(yè)建立良好的合作關(guān)系，聘請有實踐經(jīng)驗的企業(yè)技術(shù)專家來校承擔(dān)教學(xué)任務(wù)，指導(dǎo)教師和學(xué)生的實驗實訓(xùn)，幫助教師了解行業(yè)動態(tài)，提高實踐能力。不定期的選派缺乏企業(yè)經(jīng)歷的專業(yè)教師到企業(yè)掛職和培訓(xùn)。構(gòu)建既具有系統(tǒng)的專業(yè)知識和較高的理論水平，又具有豐富實踐經(jīng)驗的自動化專業(yè)師資隊伍。

3.3面向大數(shù)據(jù)行業(yè)對接的地方院校自動化本科人才培養(yǎng)模式

地方高校帶有“地方性”的鮮明特色，即有服務(wù)于地方經(jīng)濟社會建設(shè)的特殊功能和使命。工科人才培養(yǎng)目標(biāo)主要服務(wù)工業(yè)社會等行業(yè)領(lǐng)域，為工業(yè)領(lǐng)域輸送高素質(zhì)工程技術(shù)人才。因此，與行業(yè)協(xié)同對接辦學(xué)是自動化專業(yè)人才培養(yǎng)的質(zhì)量與自動化專業(yè)建設(shè)的核心。

高校與企業(yè)聯(lián)合培養(yǎng)自動化領(lǐng)域大數(shù)據(jù)人才是提高人才培養(yǎng)質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)。高校在自動控制理論和數(shù)據(jù)科學(xué)理論方面具有很好的基礎(chǔ)，存在的問題是如何將學(xué)術(shù)知識與實際工業(yè)系統(tǒng)大數(shù)據(jù)結(jié)合起來開展實際工作。而實際工業(yè)問題只有企業(yè)才有，企業(yè)產(chǎn)生大量的工業(yè)數(shù)據(jù)，可以為高校提供問題導(dǎo)向。地方企業(yè)可以為學(xué)生提供大數(shù)據(jù)實習(xí)機會，實現(xiàn)學(xué)生由實訓(xùn)到實戰(zhàn)的無縫聯(lián)結(jié)。高校為企業(yè)提供大數(shù)據(jù)分析處理方面的智力資源與人才。因此，要以地方、企業(yè)為基礎(chǔ)，搭建校地合作、校企合作的平臺，共同培養(yǎng)大數(shù)據(jù)自動化人才。促使地方高校學(xué)科建設(shè)與地方經(jīng)濟社會建設(shè)和諧發(fā)展。地方高校應(yīng)義不容辭地確定“辦好一個專業(yè)，影響一批企業(yè)，提升一個產(chǎn)業(yè)，繁榮區(qū)域經(jīng)濟”的辦學(xué)方向。

4結(jié)語

數(shù)據(jù)科學(xué)正在開啟一次重大的時代變革。傳統(tǒng)工業(yè)系統(tǒng)正在升級改造從信息化向智能與知識自動化邁進(jìn)。自動化技術(shù)人才作為工業(yè)系統(tǒng)承載的主體，其知識和技能水平是大數(shù)據(jù)時代下提升企業(yè)效益與實力的關(guān)鍵因素。大數(shù)據(jù)時代，對自動化生產(chǎn)與管理的思維方法和技術(shù)提出了新的要求，也給自動化專業(yè)人才培養(yǎng)提供了新思路。為適應(yīng)這需求，地方院校的自動化本科教育需要在培養(yǎng)目標(biāo)、課程設(shè)置、師資隊伍與培養(yǎng)模式等方面進(jìn)行改革，才能培養(yǎng)在理論知識和實踐能力方面符合大數(shù)據(jù)時代需求的自動化專業(yè)人才。

參考文獻(xiàn)：

[1] Lynch C. Big data: How do your data grow[J]. Nature, 2008,455(7209):28-29.

[2] 王元卓,靳小龍,程學(xué)旗.網(wǎng)絡(luò)大數(shù)據(jù):現(xiàn)狀與展望[J].計算機學(xué)報,2013,36(6):1125-1138.

[3] 信息化和軟件服務(wù)業(yè)司.大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)“十三五”發(fā)展規(guī)劃專題研討會在京召開[EB/OL]. (2015-11-27)[2015-11-30]. http://www.miit.gov.cn/n1146290/n1146402/n1146440/c4460618/content.html.

[4] 王飛躍.軟件定義的系統(tǒng)與知識自動化:從牛頓到默頓的平行升華[J].自動化學(xué)報,2015,41(1):1-8.

[5] 倪紅霞.自動化本科專業(yè)實踐教學(xué)改革的探索[J].杭州電子科技大學(xué)學(xué)報(社會科學(xué)版),2009(1):73-75.

[6] 史敬灼.自動化本科專業(yè)學(xué)生實踐創(chuàng)新能力培養(yǎng)模式探索[J].中國電力教育,2011(9):79-80.

[7] 趙國棟.大數(shù)據(jù)時代的歷史機遇:產(chǎn)業(yè)變革與數(shù)據(jù)科學(xué)[M].北京:清華大學(xué)出版社,2013.

(責(zé)任校對晏小敏)

doi:10.13582/j.cnki.1674-5884.2016.06.023

收稿日期：20151209

作者簡介：劉朝華(1983-)，男，湖南衡陽人，講師，博士，主要從事自動控制技術(shù)教學(xué)與研究。

中圖分類號：G64

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號：1674-5884(2016)06-0070-03