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篇(1)

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篇(2)

關(guān)鍵詞：研究生工程教育；行業(yè)特色培養(yǎng)方案；課程體系

中圖分類號(hào)：G40 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2014）53-0046-02

隨著我國(guó)高等教育的跨越式發(fā)展，不僅本科招生規(guī)模迅速擴(kuò)大，研究生的招生規(guī)模也有了巨大的增長(zhǎng)。另外，由于國(guó)家行政體制的改革，很多部委院校劃歸地方管理，行業(yè)人才培養(yǎng)屬性逐漸減弱。培養(yǎng)什么樣的人成為這些院校乃至我國(guó)高等教育所面臨的新課題。研究生教育是高等教育中精英教育的重要部分，承擔(dān)著我國(guó)未來(lái)高級(jí)人才的培養(yǎng)重任。碩士研究生數(shù)量多、學(xué)科門類涵蓋面廣，怎樣結(jié)合院校的歷史、特色和社會(huì)需求設(shè)定培養(yǎng)目標(biāo)是當(dāng)務(wù)之急。

研究生培養(yǎng)方案是完成培養(yǎng)目標(biāo)的具體操作規(guī)程，其中課程體系或課程設(shè)置是提高研究生研究能力與實(shí)踐能力的關(guān)鍵。本文將結(jié)合工程教育的理念對(duì)培養(yǎng)方案中的課程設(shè)置進(jìn)行梳理與優(yōu)化，貫徹培養(yǎng)目標(biāo)拉動(dòng)的思想，提高培養(yǎng)質(zhì)量。

一、背景

碩士研究生的培養(yǎng)其本質(zhì)是科研能力、產(chǎn)品設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)能力的培養(yǎng)，其導(dǎo)師的科研能力、視野往往決定了學(xué)生的培養(yǎng)質(zhì)量。這些院校的大多導(dǎo)師的科研來(lái)自于原院校所屬的行業(yè)企業(yè)，因此有必要在研究生的培養(yǎng)中進(jìn)一步強(qiáng)化行業(yè)特色，這樣就決定了培養(yǎng)目標(biāo)中行業(yè)人才培養(yǎng)成為主要目標(biāo)之一。目前研究生培養(yǎng)模式還存在很多問(wèn)題，歸納起來(lái)如下：（1）課程設(shè)置不合理，教學(xué)形式與教學(xué)方法與本科雷同；（2）科研訓(xùn)練不足，導(dǎo)師指導(dǎo)不夠；（3）培養(yǎng)目標(biāo)上，重學(xué)術(shù)性人才培養(yǎng)，忽視應(yīng)用型人才培養(yǎng)；（4）培養(yǎng)過(guò)程重視“共性”而忽視“個(gè)性”；（5）培養(yǎng)目標(biāo)與培養(yǎng)過(guò)程不統(tǒng)一，與社會(huì)發(fā)展需求脫節(jié)。

二、研究生工程教育的本質(zhì)與體系

研究生工學(xué)教育的目標(biāo)定位是培養(yǎng)學(xué)術(shù)型人才，以知識(shí)傳承和培養(yǎng)研究生的知識(shí)發(fā)現(xiàn)和創(chuàng)新能力為目標(biāo)，以開(kāi)展學(xué)術(shù)研究為主要特征；研究生工程教育的目標(biāo)定位是培養(yǎng)高層次應(yīng)用型人才，以提高解決工程問(wèn)題和技術(shù)創(chuàng)新能力為目標(biāo)，以對(duì)接職業(yè)發(fā)展為主要特征。原部委所屬院校的研究生培養(yǎng)目標(biāo)大多為應(yīng)用型人才，因此引進(jìn)工程教育理念優(yōu)化研究生的培養(yǎng)方案是必要的。不同的目標(biāo)定位，必然需要不同的培養(yǎng)模式與之相適應(yīng)，在課程內(nèi)容、教學(xué)方式和教學(xué)手段等教育資源組織和運(yùn)行方式上都應(yīng)有明顯的區(qū)別。因此，急需擺脫完全學(xué)術(shù)型觀念和框架的束縛，建立起相對(duì)獨(dú)立的研究生工程教育培養(yǎng)模式來(lái)支撐和保障目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。研究生工程教育體系的基本框架：研究生工程教育體系從結(jié)構(gòu)上分，應(yīng)包括教育的層次結(jié)構(gòu)和學(xué)科結(jié)構(gòu)。從層次結(jié)構(gòu)上看，研究生工程教育有碩士和博士?jī)杉?jí)，目前主要針對(duì)碩士層次的研究生培養(yǎng)。

三、研究生工程教育培養(yǎng)知識(shí)結(jié)構(gòu)與課程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1.研究生工程教育培養(yǎng)知識(shí)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。研究生個(gè)體課程體系設(shè)計(jì)是以高質(zhì)量的創(chuàng)新能力、實(shí)用的工程能力為目標(biāo)的，創(chuàng)新的知識(shí)結(jié)構(gòu)是實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的有力保證。如圖1所示為工程型人才知識(shí)結(jié)構(gòu)框圖，此圖呈寶塔形狀，塔基為寬厚堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)知識(shí)和廣博寬泛的相關(guān)知識(shí)構(gòu)成；塔身由深入穩(wěn)固的專業(yè)知識(shí)構(gòu)成；塔尖由系統(tǒng)而精深的專業(yè)知識(shí)構(gòu)成；各知識(shí)結(jié)構(gòu)之間充滿了綜合性方法論知識(shí)、實(shí)驗(yàn)與驗(yàn)證方法知識(shí)和工程實(shí)踐知識(shí)，使各知識(shí)模塊之間有機(jī)的聯(lián)系起來(lái)，形成濃重的工程創(chuàng)新氛圍。

2.研究生工程教育培養(yǎng)的課程設(shè)置。高層次工程人才的培養(yǎng)主要通過(guò)課程體系來(lái)實(shí)施。根據(jù)工程人才的能力和素質(zhì)特征，課程體系的建立應(yīng)運(yùn)用CDIO（構(gòu)思、設(shè)計(jì)、實(shí)施和運(yùn)作）的課程設(shè)計(jì)方法，涵蓋三方面的內(nèi)容：一是理論層面的知識(shí)體系，包括未來(lái)工程師個(gè)體必須掌握的基礎(chǔ)科學(xué)、核心工程基礎(chǔ)和高級(jí)工程基礎(chǔ)等知識(shí)；二是實(shí)踐層面的能力體系，包括未來(lái)工程師個(gè)體必須具備的工程推理與問(wèn)題解決技能、實(shí)驗(yàn)與知識(shí)發(fā)現(xiàn)技能、系統(tǒng)思維能力等；三是人際交往技能體系，包括團(tuán)隊(duì)合作與溝通能力、外語(yǔ)交際能力，以及在企業(yè)與社會(huì)環(huán)境中，兼顧各方利益和尊重生態(tài)規(guī)律，構(gòu)思、設(shè)計(jì)、實(shí)施和運(yùn)作土程產(chǎn)品/系統(tǒng)的能力。

基于圖1所示的知識(shí)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的碩士研究生課程包括：學(xué)位課、選修課、必修課程和補(bǔ)修課程。為了更好地達(dá)成頂層工程實(shí)踐能力，在課程設(shè)置的各個(gè)層級(jí)中設(shè)置了與行業(yè)相關(guān)的課程，也可以稱之為專業(yè)特色課程。①學(xué)位課分為公共基礎(chǔ)課及學(xué)科基礎(chǔ)課，是為達(dá)到培養(yǎng)目標(biāo)要求，保證研究生培養(yǎng)質(zhì)量而必須學(xué)習(xí)的課程。同時(shí)增加了行業(yè)通識(shí)知識(shí)課程，使之對(duì)行業(yè)中所涉及的基本知識(shí)有所了解。②選修課是為解決實(shí)際問(wèn)題、完善知識(shí)結(jié)構(gòu)或加深某方面知識(shí)而開(kāi)設(shè)的課程。選修課應(yīng)以實(shí)際應(yīng)用為導(dǎo)向，以職業(yè)需求為目標(biāo)，以綜合素養(yǎng)和應(yīng)用知識(shí)與能力的提高為核心，與專業(yè)任職資格掛鉤。重視理論性與應(yīng)用性課程的有機(jī)結(jié)合，突出案例分析和實(shí)踐研究，注重培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題的意識(shí)和能力。在此增加了行業(yè)的前沿知識(shí)課和行業(yè)工程知識(shí)課，這一部分大多要結(jié)合研究生的研究、設(shè)計(jì)或工程項(xiàng)目開(kāi)發(fā)、未來(lái)工作取向以及社會(huì)人才需求狀況等在導(dǎo)師的指導(dǎo)下選定。③實(shí)踐環(huán)節(jié)中案例科研、工程實(shí)踐以及行業(yè)企業(yè)的工程實(shí)踐列為必修環(huán)節(jié)，貫徹“實(shí)踐、認(rèn)識(shí)、再實(shí)踐、在認(rèn)識(shí)”的認(rèn)識(shí)論，加快學(xué)生從感性認(rèn)識(shí)到理性認(rèn)識(shí)的速度，提高認(rèn)知水平和知識(shí)運(yùn)用能力。④補(bǔ)修與增修，對(duì)于跨一級(jí)學(xué)科考入或同等學(xué)力考入本專業(yè)的碩士研究生以及跨范疇選擇課題的研究生，一般應(yīng)在導(dǎo)師指導(dǎo)下確定1～3門本學(xué)科內(nèi)外的課程作為補(bǔ)修或增補(bǔ)課程，并進(jìn)行考試或考核。⑤論文階段，要求最終成果不僅限于研究論文，而是增加工程設(shè)計(jì)以及工程項(xiàng)目開(kāi)發(fā)報(bào)告等。不論是論文還是報(bào)告都必須來(lái)源于實(shí)踐，最好來(lái)自于企業(yè)乃至所在行業(yè)的企業(yè)。

3.培養(yǎng)目標(biāo)牽引下的課程設(shè)置。當(dāng)某個(gè)體研究生的個(gè)性化培養(yǎng)目標(biāo)確定之后，就要按照工程教育的理念為其選定各層面的課程，即明確哪一門課程、哪一個(gè)章節(jié)、哪一個(gè)知識(shí)點(diǎn)能夠解決未來(lái)研究或工程中的哪個(gè)問(wèn)題，使之充分保證目標(biāo)的達(dá)成。以大連交通大學(xué)機(jī)械工程學(xué)科研究生培養(yǎng)中的兩個(gè)研究方向研究生為例：①計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)數(shù)值仿真研究方向，主要針對(duì)工程領(lǐng)域中的流體流動(dòng)、傳熱等問(wèn)題，以數(shù)值計(jì)算和仿真為主要手段，開(kāi)展大規(guī)模計(jì)算工程軟件的工程應(yīng)用問(wèn)題的研究。近年緊密與我國(guó)高鐵的建設(shè)相聯(lián)系，研究解決動(dòng)車運(yùn)行各種工況下的空氣動(dòng)力學(xué)問(wèn)題，培養(yǎng)的研究生大部分就業(yè)于南北車集團(tuán)的所屬企業(yè)。課程配置時(shí)在學(xué)位課程模塊中除選定其他學(xué)科基礎(chǔ)課外，再選定《流體力學(xué)》、《現(xiàn)代軌道車輛》兩門專業(yè)相關(guān)、行業(yè)相關(guān)課程；在選修課模塊中選定《計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)軟件應(yīng)用》、《機(jī)車車輛高等流體動(dòng)力學(xué)》、《車輛工程》等具有較強(qiáng)行業(yè)特色的課程；研究生論文的研究?jī)?nèi)容都取自南北車下屬企業(yè)的生產(chǎn)企業(yè)，這樣既解決了企業(yè)的實(shí)際工程問(wèn)題，也鍛煉了研究生的解決工程問(wèn)題的能力，同時(shí)也為研究生的就業(yè)打下了良好的基礎(chǔ)。②工業(yè)機(jī)器人技術(shù)研究方向，主要面向汽車制造、機(jī)車車輛制造領(lǐng)域研究、開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)工業(yè)機(jī)器人及其應(yīng)用系統(tǒng)，在應(yīng)用工程的基礎(chǔ)上進(jìn)行機(jī)器人機(jī)構(gòu)學(xué)理論、控制理論、計(jì)算機(jī)控制方法的研究。其特點(diǎn)為理論聯(lián)系實(shí)際，立足應(yīng)用。在進(jìn)行課程配置時(shí)在學(xué)位課程模塊中選定《車輛工程》或《現(xiàn)代軌道車輛》行業(yè)相關(guān)課程；在選修課模塊中選定《車輛現(xiàn)代設(shè)計(jì)與制造技術(shù)》、《機(jī)器人技術(shù)》、《計(jì)算機(jī)控制技術(shù)》等具有較強(qiáng)行業(yè)特色的課程；研究生論文的研究?jī)?nèi)容都取自南北車下屬企業(yè)的生產(chǎn)企業(yè)，如動(dòng)車車輛轉(zhuǎn)向機(jī)焊接、車體的焊接、地鐵及城軌車輛的焊接等工程項(xiàng)目，在為企業(yè)解決實(shí)際工程問(wèn)題的同時(shí)，也使研究生知道了學(xué)習(xí)機(jī)器人技術(shù)的意義，掌握了解決車輛制造過(guò)程中焊接自動(dòng)化的工程問(wèn)題的知識(shí)與技能，為機(jī)電專業(yè)方向的研究生就業(yè)開(kāi)辟了一條新路。

四、展望

在過(guò)去多年的研究生培養(yǎng)實(shí)踐中，學(xué)校和導(dǎo)師都不斷地對(duì)工程型研究生培養(yǎng)問(wèn)題進(jìn)行探索與研究，也總結(jié)出很多經(jīng)驗(yàn)，制定了一些切實(shí)的培養(yǎng)方案，但在培養(yǎng)的過(guò)程中大多都按照學(xué)術(shù)性研究生的培養(yǎng)方案進(jìn)行，缺乏系統(tǒng)的基于工程教育理念的培養(yǎng)方案。本文所述內(nèi)容也是我們?cè)谂囵B(yǎng)研究生方面的一些思考和初步實(shí)踐的總結(jié)，尚缺乏深入的理論研究和系統(tǒng)論述。今后要進(jìn)一步研究工程教育在研究生培養(yǎng)中的理論意義，并構(gòu)建系統(tǒng)的培養(yǎng)規(guī)程，特別要注重下列幾方面具體問(wèn)題的研究與落實(shí)：第一，大力構(gòu)建產(chǎn)學(xué)研聯(lián)盟體系，為研究生培養(yǎng)提供工程實(shí)踐的條件與機(jī)會(huì)；第二，推動(dòng)與職業(yè)任職資格及國(guó)際研究生工程教育發(fā)展趨勢(shì)的對(duì)接；第三，積極營(yíng)造崇尚工程文化的氛圍，提高公眾、社會(huì)及學(xué)校對(duì)工程人才和工程教育的認(rèn)識(shí)；第四，主動(dòng)培育研究生工程教育的師資隊(duì)伍，適應(yīng)未來(lái)工程人才培養(yǎng)要求。

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篇(3)

關(guān)鍵詞：礦山 安全科學(xué)理論基礎(chǔ) 問(wèn)責(zé) 監(jiān)測(cè) 建議

Abstract: The current our country mine disaster accident frequent occurrence reason, does not lie in the safety production administration regulation is not in place, mine safety production management is ineffective, also do not depend on mine safety engineering and technology is weak, but in mine safety basic theory research as well as mine monitoring technology lag; analysis of mine safety accident accountability system and current mine monitoring and fault detection technology, puts forward the improvement proposal.

Key words: MineSafety science theoryAccountabilityMonitorSuggestion

中圖分類號(hào)： TD82 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：

引言：

近年來(lái)，我國(guó)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，作為重要基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)的各類礦山也進(jìn)入了一個(gè)新的發(fā)展時(shí)期，尤其是經(jīng)過(guò)近幾年的安全整治，整體安全生產(chǎn)水平有所提高。但我國(guó)數(shù)量眾多的中小型礦山，其安全管理不規(guī)范、安全工程技術(shù)非常薄弱，也是誘發(fā)礦山災(zāi)害事故頻發(fā)的重要原因。

礦山是我國(guó)三大高危行業(yè)之一，各級(jí)政府行政主管部門、各個(gè)礦山企業(yè)投入大量的人力、物力、財(cái)力加強(qiáng)礦山安全工作，安全形勢(shì)在總體上有所好轉(zhuǎn), 但是仍然不能從根本上遏制災(zāi)害事故頻繁發(fā)生的現(xiàn)象。2006年，我國(guó)成立了全國(guó)安全生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)以及相應(yīng)的分技術(shù)委員會(huì)，標(biāo)志著我國(guó)安全生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化工作進(jìn)入了一個(gè)新的發(fā)展時(shí)期。

針對(duì)問(wèn)題，國(guó)家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局提出了“十一五”安全生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化工作的基本思路；對(duì)今后的安全生產(chǎn)管理工作，國(guó)家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局又提出了安全生產(chǎn)“十二五”規(guī)劃的基本思路。但從一些文獻(xiàn)得知，礦山安全生產(chǎn)方面還存在一些弊端，如安全科學(xué)理論基礎(chǔ)研究滯后、礦山安全問(wèn)責(zé)體制不夠健全、安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)有待進(jìn)一步完善等，現(xiàn)分述如下：

1.安全科學(xué)理論基礎(chǔ)研究滯后

目前，安全科學(xué)理論基礎(chǔ)主要是建立在“ 老三論” 系統(tǒng)論、信息論和控制論基礎(chǔ)之上的，通過(guò)安全系統(tǒng)論分析災(zāi)害事故發(fā)生的原因，通過(guò)信息論監(jiān)測(cè)檢測(cè)搜集分析處理各種安全信息進(jìn)行災(zāi)害事故預(yù)警，通過(guò)控制論對(duì)災(zāi)害事故進(jìn)行控制，由此建立起安全系統(tǒng)論、安全信息論和安全控制論，構(gòu)成安全科學(xué)基礎(chǔ)理論。但是利用安全系統(tǒng)理論只能分析災(zāi)害事故發(fā)生的原因，不能分析災(zāi)害事故發(fā)生的機(jī)制。由于機(jī)制不明，對(duì)災(zāi)害事故的預(yù)警只好采用統(tǒng)計(jì)學(xué)的方法，利用過(guò)去和現(xiàn)在的數(shù)據(jù)去預(yù)測(cè)未來(lái)，時(shí)間是有方向性的，未來(lái)不是過(guò)去和現(xiàn)在的簡(jiǎn)單繼續(xù)，利用過(guò)去的數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)未來(lái)，本身就存在缺陷，有其局限性。由于對(duì)災(zāi)害事故發(fā)生的機(jī)制不清楚，預(yù)警又沒(méi)有建立在科學(xué)的基礎(chǔ)之上，對(duì)災(zāi)害事故進(jìn)行有效的控制是不可能的。

2.礦山安全問(wèn)責(zé)體制不夠健全

問(wèn)責(zé)制是指問(wèn)責(zé)主體對(duì)其管轄范圍內(nèi)各級(jí)組織和成員承擔(dān)職責(zé)和義務(wù)的履行情況，實(shí)施并要求其承擔(dān)否定性后果的一種責(zé)任追究制度。我國(guó)的問(wèn)責(zé)制在2003年SARS風(fēng)暴中首度啟用后，在接下來(lái)的2004年中石油重慶開(kāi)縣“12.23”特大井噴事故、湖南“嘉禾違法折遷”案等事故中都進(jìn)行了運(yùn)用。但是綜觀這些被適用了問(wèn)責(zé)制的事例中，似乎唯獨(dú)缺少了礦山安全事故的問(wèn)責(zé)，難道我國(guó)的礦山安全已經(jīng)到了足以令人放心的程度嗎？顯然不是的。

根據(jù)國(guó)家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理局統(tǒng)計(jì)分析，“十一五”規(guī)劃期間，安全生產(chǎn)法制體制機(jī)制不斷完善，主體責(zé)任進(jìn)一步落實(shí)，全民意識(shí)不斷增強(qiáng)，為做好“十二五”時(shí)期安全生產(chǎn)工作奠定了較好基礎(chǔ)。但安全生產(chǎn)形勢(shì)依然嚴(yán)峻。一是傷亡事故多發(fā)。二是職業(yè)危害嚴(yán)重。全國(guó)累計(jì)報(bào)告職業(yè)病70多萬(wàn)例，每年新增患者約1.4萬(wàn)人，且仍呈上升趨勢(shì)。三是安全生產(chǎn)基礎(chǔ)條件依然薄弱，一些企業(yè)安全投入不足，存在生產(chǎn)工藝技術(shù)落后，管理、技術(shù)人才缺乏。四是安全監(jiān)管監(jiān)察保障能力低。安全監(jiān)管監(jiān)察裝備落后，基層安全監(jiān)管力量不足，相關(guān)法規(guī)、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、應(yīng)急支援等支撐體系尚不健全。這當(dāng)中所發(fā)生的各類事故中尤以煤礦行業(yè)為主。

在安全生產(chǎn)中引入問(wèn)責(zé)制，其本質(zhì)在于對(duì)安全生產(chǎn)的責(zé)任人和各安全生產(chǎn)管理部門強(qiáng)化安全責(zé)任，確保人民生命財(cái)產(chǎn)安全。就最近幾年發(fā)生的礦難事故處理結(jié)果來(lái)分析，不難發(fā)現(xiàn)在這幾次的礦山安全問(wèn)責(zé)事例中仍舊存在我國(guó)當(dāng)前問(wèn)責(zé)制度存在的“通病”：

（1）問(wèn)責(zé)形式單一，未能明確具體責(zé)任。

（2）問(wèn)責(zé)主體缺位造成問(wèn)責(zé)難以達(dá)到公正性。

（3）問(wèn)責(zé)缺乏可依循的程序。

3.我國(guó)礦山安全監(jiān)測(cè)工作的現(xiàn)狀

3.1 礦井安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)

礦井監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)是煤礦等礦山企業(yè)高產(chǎn)、高效、安全生產(chǎn)的重要保證，世界各主要產(chǎn)煤國(guó)對(duì)此都十分重視，投入大量的資金和技術(shù)研制生產(chǎn)和推廣使用環(huán)境安全、提升運(yùn)輸、供電、排水等監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)。礦井安全監(jiān)控系統(tǒng)，是通過(guò)監(jiān)控影響礦井安全的環(huán)境參數(shù)因素，如瓦斯、一氧化碳、風(fēng)速、溫度等，實(shí)時(shí)監(jiān)控礦井的安全生產(chǎn)狀況。上述這些參數(shù)借助于計(jì)算機(jī)、傳感器、信號(hào)傳輸與處理系統(tǒng)進(jìn)行集中監(jiān)測(cè)并在緊急情況下，如瓦斯等參數(shù)出現(xiàn)超限情況下發(fā)出報(bào)警，進(jìn)行區(qū)域斷電控制。我國(guó)金屬非金屬礦山地下礦山也需按照【安監(jiān)總管一〔2011〕108號(hào)】文加快地下礦山安全避險(xiǎn)“六大系統(tǒng)”的建設(shè)。地下礦山企業(yè)要嚴(yán)把“六大系統(tǒng)”建設(shè)質(zhì)量關(guān)，堅(jiān)持建設(shè)與應(yīng)用并重的原則，把“六大系統(tǒng)”建設(shè)與礦井生產(chǎn)系統(tǒng)布置、災(zāi)害防治、技術(shù)裝備應(yīng)用、應(yīng)急救援等工作統(tǒng)籌考慮。

我國(guó)現(xiàn)有的礦井監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)雖在保證煤礦安全生產(chǎn)、提高生產(chǎn)率和設(shè)備利用率等方面發(fā)揮了重要作用。但還有待進(jìn)一步發(fā)展完善。

3.1.1 我國(guó)礦井監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)的現(xiàn)狀

早期的煤礦監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)大多以模擬技術(shù)為主，由傳感器、傳輸線、解調(diào)器、計(jì)算機(jī)、調(diào)度顯示盤等組成。存在精度低、抗干擾能力差、識(shí)錯(cuò)糾錯(cuò)能力弱等先天不足。安全監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)煤礦安全生產(chǎn)和管理起到了十分重要的作用，礦山大多已將其作為一項(xiàng)重大的安全裝備。但是由于當(dāng)時(shí)相當(dāng)一部分監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)水平低、功能和擴(kuò)展性能差、現(xiàn)場(chǎng)維修維護(hù)和技術(shù)服務(wù)跟不上等原因，這些監(jiān)控系統(tǒng)或者己被淘汰、或者已被停產(chǎn)，因此造成相當(dāng)一部分礦井無(wú)法繼續(xù)正常使用己裝備的安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)。特別是近幾年來(lái)由于老系統(tǒng)服務(wù)年限將至，已經(jīng)沒(méi)有繼續(xù)維修維護(hù)的必要，這些系統(tǒng)急需更新改造。同時(shí)，在"先抽后采、監(jiān)測(cè)監(jiān)控、以風(fēng)定產(chǎn)"十二字方針和《煤礦安全規(guī)程》等文件中，規(guī)定我國(guó)各大、中、小煤礦的高瓦斯或瓦斯突出礦井必須裝備礦井監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)。但是，大大小小的系統(tǒng)生產(chǎn)廠家不斷出現(xiàn)，在國(guó)家尚沒(méi)有統(tǒng)一技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的情況下，各自制定自己的通訊傳輸協(xié)議和接口、子系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)，致使各生產(chǎn)廠家間的設(shè)備不能互聯(lián)互通，信息不能共享，嚴(yán)重影響了系統(tǒng)作用的發(fā)揮，同時(shí)也阻礙了煤炭生產(chǎn)企業(yè)的技術(shù)進(jìn)步和新技術(shù)的推廣。

由于煤礦井下是一個(gè)特殊的工作環(huán)境，因此，礦井安全監(jiān)控系統(tǒng)不同于一般工業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)。因此，一般工業(yè)監(jiān)控原理和技術(shù)難以直接運(yùn)用到礦井安全監(jiān)控系統(tǒng)中。

3.1.2 現(xiàn)有的礦井監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)存在的問(wèn)題

現(xiàn)有的礦井監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)雖在保證煤礦等礦山企業(yè)安全生產(chǎn)方面發(fā)揮了重大作用，但由于這些系統(tǒng)監(jiān)測(cè)參數(shù)單一、系統(tǒng)性能價(jià)格比低，難以滿足煤礦等礦山企業(yè)安全生產(chǎn)的需要，主要表現(xiàn)在如下幾方面：

（1）現(xiàn)有系統(tǒng)通常都是針對(duì)某一監(jiān)控對(duì)象而開(kāi)發(fā)，為單一的環(huán)境安全或其他專用監(jiān)控系統(tǒng)，從而造成硬件不通用、軟件不兼容、信息不共享。用戶難以通過(guò)簡(jiǎn)單的操作實(shí)現(xiàn)環(huán)境安全、運(yùn)輸?shù)榷喾矫娴讓颖O(jiān)控的目的。

（2）現(xiàn)有系統(tǒng)均在同一水平上重復(fù)開(kāi)發(fā)，若要進(jìn)行新領(lǐng)域的監(jiān)控，需要重新開(kāi)發(fā)，且開(kāi)發(fā)周期長(zhǎng)，需要大量的人力、物力和財(cái)力。

（3）現(xiàn)有系統(tǒng)均沒(méi)有將數(shù)據(jù)、聲音、圖像等多種媒體有機(jī)地結(jié)合在一起，難以提高信息及系統(tǒng)的利用率。

3.2 礦山設(shè)備故障診斷發(fā)展概況

隨著計(jì)算機(jī)和電子技術(shù)的迅速發(fā)展，它不斷促進(jìn)了礦山工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)的現(xiàn)代化，生產(chǎn)裝備不斷向著大型化、高速化和自動(dòng)化方向發(fā)展，使生產(chǎn)能力不斷提高，同時(shí)對(duì)設(shè)備提出了新的要求，如性能要更好，功能要更強(qiáng)，精度要更高。這些要求必然使設(shè)備越來(lái)越復(fù)雜，越來(lái)越昂貴。大規(guī)模生產(chǎn)的流程化也越來(lái)越普遍，故障診斷技術(shù)也越來(lái)越多地應(yīng)用在各種各樣的礦山設(shè)備中。在我國(guó)的現(xiàn)代化礦山建設(shè)中值得推廣。機(jī)械故障診斷技術(shù)可以大量應(yīng)用在礦山生產(chǎn)中，根據(jù)傳感器件測(cè)量的振動(dòng)、溫度、噪聲等信號(hào)，以及油樣分析、無(wú)損探傷檢驗(yàn)等結(jié)果，判斷工藝流水線甚至整個(gè)礦山的生產(chǎn)狀況是否正常，是否出現(xiàn)故障的苗子，以便隨時(shí)進(jìn)行在線維護(hù)，將事故消滅在萌芽狀態(tài)。或及時(shí)安排在維修項(xiàng)目中，以便在停機(jī)檢修中處理，不至因事故造成更大的損失。

3.3 常用礦山設(shè)備故障診斷方法

機(jī)械設(shè)備故障診斷技術(shù)的方法有很多，而且還在不斷地發(fā)展，按照設(shè)備狀態(tài)信息的物理特征進(jìn)行診斷的方法有以下幾種：

（1）振動(dòng)診斷；（2）聲學(xué)診斷；（3）溫度診斷。

故障診斷技術(shù)可根據(jù)不同的診斷對(duì)象、要求、設(shè)備、人員、地點(diǎn)等具體情況，對(duì)設(shè)備的診斷采用不同的技術(shù)手段。而礦山機(jī)電設(shè)備的故障診斷技術(shù)中，除采用機(jī)械中最普遍采用的振動(dòng)監(jiān)測(cè)和溫度診斷外，油磨屑分析近年來(lái)也被用于國(guó)內(nèi)外的礦井機(jī)械設(shè)備的監(jiān)測(cè)上，并且越來(lái)越廣泛地得到了成功的運(yùn)用。

4.礦山設(shè)備故障診斷技術(shù)應(yīng)用的關(guān)鍵問(wèn)題

故障診斷技術(shù)應(yīng)用關(guān)鍵在各種故障信號(hào)的測(cè)量方法選定后，故障全斷技術(shù)在礦山生產(chǎn)中具體的應(yīng)用關(guān)鍵還應(yīng)注意以下幾個(gè)方面：

4.1選擇合適的測(cè)點(diǎn)位置，盡可能靠近能反映重要設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)信息的故障源，能夠決定關(guān)鍵設(shè)備和工藝流水線能否正確生產(chǎn)狀態(tài)信息。

4.2建立基準(zhǔn)(正常或額定運(yùn)行時(shí))的信息庫(kù)。在設(shè)備安裝調(diào)試正常運(yùn)轉(zhuǎn)后，所測(cè)定的上述各量對(duì)照設(shè)計(jì)值確定一組額定值和允許變動(dòng)的范圍作為基準(zhǔn)值對(duì)照表，當(dāng)設(shè)備不正常時(shí)，所測(cè)取的值就能和基準(zhǔn)值進(jìn)行比較，經(jīng)診斷后發(fā)出需要維修的提示信息。當(dāng)設(shè)備故障嚴(yán)重時(shí)除了能發(fā)出警告信號(hào)，甚至還能控制設(shè)備進(jìn)入保護(hù)狀態(tài)。

4.3為了能保證測(cè)取信息的準(zhǔn)確可靠性，防止干擾信號(hào)產(chǎn)生誤診斷，還應(yīng)在硬件和軟件方面設(shè)置過(guò)濾環(huán)節(jié)。

5.建議

在我國(guó)，礦山安全生產(chǎn)管理工作如同坐在火山口上，企業(yè)該如何落實(shí)預(yù)防方針，如何防止安全生產(chǎn)事故，如何避免坐在火山口上，給礦山安全管理工作提出了一個(gè)嚴(yán)峻的問(wèn)題。

首先，建立安全管理體系。企業(yè)根據(jù)自身實(shí)際情況，建立以人為中心的現(xiàn)代化安全管理體系，將影響安全生產(chǎn)的各個(gè)要素，包括人、硬件、軟件、環(huán)境等，納入系統(tǒng)予以管理控制。對(duì)系統(tǒng)各要素本身和相互關(guān)系的要求及其實(shí)現(xiàn)或滿足的的方法都要識(shí)別、確認(rèn)并規(guī)定清楚，對(duì)可能出現(xiàn)的問(wèn)題，特別是要素間接口的問(wèn)題，應(yīng)予以評(píng)估，確保體系有充分的預(yù)見(jiàn)性和適宜性，以便對(duì)相關(guān)內(nèi)容做出規(guī)定，防止事故的發(fā)生。特別是從體系建立和運(yùn)行初期，必須充分的識(shí)別和評(píng)估系統(tǒng)的缺陷和風(fēng)險(xiǎn)，避免遺留出錯(cuò)（特別是關(guān)鍵錯(cuò)誤）的機(jī)會(huì)。

安全基礎(chǔ)理論的核心是災(zāi)害事故的發(fā)生機(jī)制、預(yù)警與控制理論。國(guó)家中長(zhǎng)期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要中將“復(fù)雜系統(tǒng)、災(zāi)變形成及其預(yù)測(cè)控制”作為面向國(guó)家重大戰(zhàn)略需求的基礎(chǔ)研究。國(guó)家安全生產(chǎn)科技發(fā)展規(guī)劃也將“礦山重大災(zāi)害事故致因機(jī)理及動(dòng)力學(xué)演化過(guò)程”作為安全生產(chǎn)基礎(chǔ)理論研究重點(diǎn)領(lǐng)域之一。災(zāi)害事故的發(fā)生機(jī)制是預(yù)防與控制的基礎(chǔ)，而對(duì)機(jī)制的研究必須建立在復(fù)雜孕災(zāi)系統(tǒng)演化的動(dòng)力學(xué)機(jī)制基礎(chǔ)之上。

安全生產(chǎn)重于泰山，面對(duì)嚴(yán)峻的安全生產(chǎn)形勢(shì)，以及社會(huì)不斷發(fā)展所帶來(lái)的各領(lǐng)域的生產(chǎn)，面對(duì)新的形勢(shì)以及各方面的挑戰(zhàn)，我們黨和國(guó)家也高度重視，采取多項(xiàng)重大舉措，意在治理我們社會(huì)正常生產(chǎn)所帶來(lái)的各方面的安全問(wèn)題，也是我們建設(shè)和諧社會(huì)的迫切需要。同時(shí)急需強(qiáng)化人們的法律意識(shí)。這也是基礎(chǔ)工作，現(xiàn)面臨的問(wèn)題不是我國(guó)當(dāng)前安全生產(chǎn)管理上無(wú)法可依，而是人們對(duì)其不重視，或是重視的力度不夠。面對(duì)種種現(xiàn)實(shí)各領(lǐng)域的安全生產(chǎn)問(wèn)題，我們當(dāng)前需要做的很多，要將安全科學(xué)研究理論知識(shí)轉(zhuǎn)化到我們實(shí)際工作當(dāng)中去，要通過(guò)相關(guān)安全培訓(xùn)強(qiáng)化人們的安全意識(shí)，組織管理者、全體職工認(rèn)真學(xué)習(xí)安全生產(chǎn)法規(guī)，特別對(duì)安全生產(chǎn)存在的薄弱環(huán)節(jié)，通過(guò)學(xué)習(xí)職工的防范和自我保護(hù)意識(shí)，認(rèn)識(shí)到遵章守紀(jì)、強(qiáng)化管理、確保安全的重要性。讓每一個(gè)與安全生產(chǎn)有關(guān)的管理者、勞動(dòng)者都能真正懂得安全意識(shí)的重要性。

談到安全生產(chǎn)工作，我認(rèn)為首先要把“安全第一”的思想貫穿到生產(chǎn)領(lǐng)域當(dāng)中的每一個(gè)人，包括從業(yè)人員以及我們的管理人員，就是要在生產(chǎn)過(guò)程中把安全始終放在第一重要的位置上。首先，一個(gè)人的安全意識(shí)可以說(shuō)非常重要，因?yàn)楹芏嗍鹿识际怯扇说淖杂啥取⑷说氖д`、人的習(xí)慣、人的思想情緒、人的操作水平、人的責(zé)任心、人的職業(yè)道德等因素所造成的。其次，安全生產(chǎn)工作需做到預(yù)防為主，預(yù)防工作貴在“預(yù)”，預(yù)是預(yù)防工作的前提和基礎(chǔ)。從某種意義上講，預(yù)和防的關(guān)系就是想與做的關(guān)系。預(yù)是一種思維活動(dòng)，防則是預(yù)指導(dǎo)下的實(shí)際動(dòng)作。只有把預(yù)的工作做到位，才有可能防到關(guān)鍵處。最后就是綜合運(yùn)用經(jīng)濟(jì)、法律、行政等手段，人管、法治、技防多管齊下，并充分發(fā)揮社會(huì)、廣大職工、輿論的監(jiān)督作用，來(lái)有效解決安全生產(chǎn)領(lǐng)域的問(wèn)題。總體來(lái)說(shuō)，實(shí)施綜合治理也是由我國(guó)安全生產(chǎn)中出現(xiàn)的新情況和面臨的新形勢(shì)所決定的。而各領(lǐng)域的安全生產(chǎn)又各具特點(diǎn)，迫使防治手段需多樣化。要實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)，必須從文化、法制、科技、責(zé)任，加大安全投入，多管齊下，綜合施治。

抓落實(shí)也是一步很重要的工作，來(lái)不得半點(diǎn)馬虎，而且得落實(shí)到人、落實(shí)到位。我們?cè)谡Ｉa(chǎn)前所制定的各項(xiàng)規(guī)章制度、各項(xiàng)規(guī)程、各項(xiàng)安全措施等，再美好都只是停留在表面上，更重要的是我們?nèi)绾稳ヂ鋵?shí)這些、如何從真正意義上落實(shí)到位。再就是保障安全生產(chǎn)就是一種嚴(yán)格的責(zé)任、法定的責(zé)任，首先要明確責(zé)任，然后要有人負(fù)起責(zé)任，最后就是對(duì)責(zé)任者的追究。所以說(shuō)，抓落實(shí)這項(xiàng)工作必須得明確人的責(zé)任。在現(xiàn)實(shí)安全生產(chǎn)中，要把明確責(zé)任同礦山安全問(wèn)責(zé)制聯(lián)系在一起，要毫不容情使得生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)單位的主體責(zé)任，以及管理者、勞動(dòng)者的管理、崗位職責(zé)，還有相應(yīng)的監(jiān)管部門的監(jiān)管責(zé)任都要切實(shí)到位，我們生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)單位要加強(qiáng)對(duì)自己嚴(yán)格管理的同時(shí)，還必須強(qiáng)化國(guó)家相應(yīng)監(jiān)管部門的監(jiān)管，也不能缺少外部有組織力量的監(jiān)督和保障。對(duì)未明確責(zé)任管理的單位，就必須承擔(dān)起相應(yīng)的法律責(zé)任。

前面說(shuō)到從法律、行政的手段強(qiáng)化安全管理工作，抓安全也得重視加大對(duì)安全的投入，這也是保障正常安全生產(chǎn)的一個(gè)條件，要引起我們管理層對(duì)安全投入這塊的重視。所以說(shuō)在新的歷史條件下，我們生產(chǎn)單位要確保安全生產(chǎn)中要有良好的安全投入這個(gè)保障。要杜絕一些企業(yè)只顧盈利不顧安全的現(xiàn)象，對(duì)不符合安全生產(chǎn)條件的要堅(jiān)決依法關(guān)閉，不留后患。安全生產(chǎn)條件要靠人以及通過(guò)現(xiàn)代的高科技等手段來(lái)創(chuàng)造，這當(dāng)中，人的因素至關(guān)重要，既要用制度管人，又要人去執(zhí)行制度，安全設(shè)施需要合格的操作者，安全生產(chǎn)管理要有稱職的管理者，這些都離不開(kāi)人，再先進(jìn)高科技含量的安全設(shè)施也脫離不了人的操縱，所以我們要加強(qiáng)對(duì)勞動(dòng)者的勞動(dòng)安全技能培訓(xùn)和管理者的相關(guān)管理培訓(xùn)，杜絕違章操作，進(jìn)一步完善日常檢修制度，明確工作程序，制定一些較詳細(xì)的危險(xiǎn)情況分析和相應(yīng)的防范應(yīng)急措施。同時(shí)要加強(qiáng)對(duì)安全檢查的工作力度，消除安全隱患，夯實(shí)安全運(yùn)行基礎(chǔ)。

其次，完善礦山問(wèn)責(zé)制度。完善的問(wèn)責(zé)體制是體制發(fā)揮有效功用的前提，事實(shí)也表明了我國(guó)目前的礦山安全問(wèn)責(zé)體制，由于存在諸多不足，影響了其在遏制我國(guó)礦山安全事故頻發(fā)方面的作用，因此有必要對(duì)其進(jìn)行完善。

一、以法律的形式完善問(wèn)責(zé)制度，使得問(wèn)責(zé)制度更加的強(qiáng)勢(shì)，以便為完善問(wèn)責(zé)主體。

二、明確礦山安全問(wèn)責(zé)的客體，即誰(shuí)問(wèn)誰(shuí)責(zé)。

三、理清礦山安全問(wèn)責(zé)的范圍，即問(wèn)什么。

四、補(bǔ)充礦山安全問(wèn)責(zé)的形式，我國(guó)目前礦山安全問(wèn)責(zé)中的責(zé)任承擔(dān)方式主要是行政責(zé)任中的引咎辭職。

五、建立一套完善的問(wèn)責(zé)程序。

在今后的安全生產(chǎn)中，要通過(guò)各方面措施來(lái)加強(qiáng)管理，從上到下、從管理者到勞動(dòng)者，要建立一套有效的管理機(jī)制，明確到人。

面對(duì)社會(huì)日新月異的發(fā)展，以及人們對(duì)社會(huì)日益增長(zhǎng)的經(jīng)濟(jì)文化需要，在新的歷史條件下安全生產(chǎn)會(huì)帶來(lái)許多新的問(wèn)題，這就要求我們生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)單位要不斷完善各項(xiàng)安全生產(chǎn)法律管理制度，不斷制定相應(yīng)的安全措施，不斷加大對(duì)安全的投入，不斷加強(qiáng)對(duì)管理者和勞動(dòng)者的培訓(xùn)。

最后，完善礦山安全監(jiān)測(cè)及故障診斷系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)綜合檢測(cè)，建立數(shù)字化礦山，從技術(shù)角度及早的發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，解決問(wèn)題。數(shù)字化礦山的發(fā)展為煤礦企業(yè)信息化建設(shè)加快了步伐，而綜合監(jiān)測(cè)系統(tǒng)正是數(shù)字化礦山體系中的核心模塊。

參考文獻(xiàn)：

[1] 國(guó)家安全監(jiān)管總局 《關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)中小型金屬非金屬礦山(尾礦庫(kù))安全基礎(chǔ)工作改善安全生產(chǎn)條件的指導(dǎo)意見(jiàn)》 安監(jiān)總管-[2009]44號(hào)

[2] 國(guó)家安全監(jiān)管總局 《關(guān)于切實(shí)加強(qiáng)金屬非金屬地下安全避險(xiǎn)“六大系統(tǒng)”建設(shè)的通知》 安監(jiān)總管-[2011]108號(hào)

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[4] 李仕雄，李潔，劉年平 礦山災(zāi)害事故的狀態(tài)預(yù)警與狀態(tài)控制模式 中國(guó)職業(yè)安全健康協(xié)會(huì)2008年學(xué)術(shù)論文集 2008.12:179-181

[5] 林崇建,周亞越 我國(guó)完善行政問(wèn)責(zé)制之路徑分析 寧波大學(xué)學(xué)報(bào)(人文科學(xué)版),2006,(3):1071

篇(4)

關(guān)鍵詞:智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè);課程體系;教材建設(shè)

繼2004年北京大學(xué)率先在國(guó)內(nèi)建立“智能科學(xué)與技術(shù)”本科專業(yè)之后,2005年,北京郵電大學(xué)、南開(kāi)大學(xué)和西安電子科技大學(xué);2006年,首都師范大學(xué)、北京信息科技大學(xué)、武漢工程大學(xué)和西安郵電學(xué)院;2007年,北京科技大學(xué)、廈門大學(xué)和湖南大學(xué);2008年,河北工業(yè)大學(xué)和桂林電子科技大學(xué);2009年,重慶郵電大學(xué)和大連海事大學(xué);2010年,中南大學(xué)和上海理工大學(xué)先后經(jīng)教育部批準(zhǔn)先后設(shè)立了“智能科學(xué)與技術(shù)”本科專業(yè)[1-2]。在中國(guó)人工智能學(xué)會(huì)教育工作委員會(huì)的指導(dǎo)下,自2002年起,各相關(guān)專業(yè)教師定期召開(kāi)智能科學(xué)與技術(shù)教育學(xué)術(shù)研討會(huì),并出版教育論文專輯,大力推進(jìn)了我國(guó)智能科學(xué)與技術(shù)教育的健康、快速發(fā)展,并對(duì)我國(guó)智能科學(xué)技術(shù)的人才培養(yǎng)和學(xué)科建設(shè)起到了極大的帶動(dòng)作用。

作為一個(gè)發(fā)展中的新興專業(yè),目前各高校仍主要結(jié)合自身基礎(chǔ)和特點(diǎn)建設(shè)該專業(yè)。如南開(kāi)大學(xué)以智能技術(shù)與智能工程為核心專業(yè)課程[3];北京科技大學(xué)從社會(huì)需求角度出發(fā),以提高學(xué)生軟件實(shí)踐能力為切入點(diǎn)[4];河北工業(yè)大學(xué)根據(jù)相關(guān)專業(yè)的就業(yè)現(xiàn)狀,以提高學(xué)生硬件實(shí)踐能力為著力點(diǎn)[5]。為了解決南開(kāi)大學(xué)、北京科技大學(xué)和河北工業(yè)大學(xué)3所高校共同面臨的課程體系和教材建設(shè)等問(wèn)題,三校教師分別于2010年6月16日和8月2日在南開(kāi)大學(xué)、河北工業(yè)大學(xué)進(jìn)行了兩次研討,現(xiàn)將研討成果匯總于此。

1研討背景

“智能科學(xué)與技術(shù)”專業(yè)自開(kāi)辦以來(lái),不可避免地要回答如下3個(gè)方面的問(wèn)題:

1) 來(lái)自用人單位的問(wèn)題:“智能科學(xué)與技術(shù)”專業(yè)是做什么的?與其他專業(yè)相比優(yōu)勢(shì)何在?

2) 來(lái)自學(xué)生及家長(zhǎng)的問(wèn)題:“智能科學(xué)與技術(shù)”專業(yè)是學(xué)什么的?與其他專業(yè)相比優(yōu)勢(shì)何在?

3) 來(lái)自教師自身的問(wèn)題:“智能科學(xué)與技術(shù)”專業(yè)應(yīng)該教什么?與其他專業(yè)相比優(yōu)勢(shì)何在?

無(wú)論是做什么、學(xué)什么還是教什么,歸根到底是課程體系和教材內(nèi)容。無(wú)論是研究生課程下移(帶來(lái)學(xué)生接受知識(shí)的困難),還是在其他專業(yè)教學(xué)體系基礎(chǔ)上做簡(jiǎn)單的增、刪、改(帶來(lái)學(xué)生知識(shí)結(jié)構(gòu)的凌亂),都是不行的,長(zhǎng)此以往的后果將是沒(méi)有優(yōu)勢(shì),只有劣勢(shì)。

南開(kāi)大學(xué)、北京科技大學(xué)和河北工業(yè)大學(xué)3所高校的“智能科學(xué)與技術(shù)”專業(yè)建設(shè)都源于自動(dòng)化專業(yè)基礎(chǔ),而且都具有典型的工科特色;同時(shí)3所高校分別是教育部直屬“985”高校、教育部直屬國(guó)家“優(yōu)勢(shì)學(xué)科創(chuàng)新平臺(tái)”建設(shè)項(xiàng)目試點(diǎn)高校和河北省屬“211”高校,3所高校的“智能科學(xué)與技術(shù)”專業(yè)分別于2006、2007和2008年招生。3所高校在“智能科學(xué)與技術(shù)”專業(yè)建設(shè)上的異同特點(diǎn)以及地域便利的條件,為優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)、交流融合提供了機(jī)遇。

2課程體系

根據(jù)研究任務(wù)的不同,智能科學(xué)技術(shù)涵蓋的內(nèi)容可以劃分為智能科學(xué)、智能技術(shù)、智能工程三個(gè)層次[6]。

1) 智能科學(xué):主要任務(wù)是研究人的智慧,建立人機(jī)結(jié)合系統(tǒng)理論,并用其模擬人的智慧。

2) 智能技術(shù):在智能科學(xué)的框架內(nèi)創(chuàng)建人機(jī)結(jié)合智能系統(tǒng)所需要的方法、工具和技術(shù)。

3) 智能工程:利用智能科學(xué)的理念和思想,充分運(yùn)用智能技術(shù)工具創(chuàng)建各種應(yīng)用系統(tǒng)。它是當(dāng)前新技術(shù)、新產(chǎn)品、新產(chǎn)業(yè)的重要發(fā)展方向、開(kāi)發(fā)策略和顯著標(biāo)志。

根據(jù)上述智能科學(xué)技術(shù)的劃分,智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的課程體系同樣劃分為理論、技術(shù)與工程應(yīng)用3個(gè)層次,具體框架如圖1所示。

需要說(shuō)明的是,由于課時(shí)、學(xué)時(shí)等因素的限制,有些課程需要包含未列入課程的部分內(nèi)容。如智能科學(xué)與技術(shù)概論課程內(nèi)含系統(tǒng)論的簡(jiǎn)要介紹;智能控制系統(tǒng)包含可編程序控制器、智能傳感器、智能執(zhí)行器等內(nèi)容;智能工程包含若干典型智能系統(tǒng)實(shí)例。

3教材建設(shè)

經(jīng)南開(kāi)大學(xué)、北京科技大學(xué)和河北工業(yè)大學(xué)3所高校的討論,一致認(rèn)為工科專業(yè)應(yīng)以技術(shù)和工程應(yīng)用兩個(gè)層次為核心,并將人工智能導(dǎo)論和智能信息處理兩門課程的教材合并為智能技術(shù)。同時(shí),根據(jù)南開(kāi)大學(xué)側(cè)重理論、北京科技大學(xué)側(cè)重軟件、河北工業(yè)大學(xué)側(cè)重硬件的原則進(jìn)行分工,編寫(xiě)對(duì)應(yīng)課程的教學(xué)大綱和教材內(nèi)容。

3.1智能技術(shù)

本課程包括智能計(jì)算和計(jì)算機(jī)視覺(jué)兩部分,分別介紹以對(duì)人腦的物理結(jié)構(gòu)進(jìn)行模擬為主要特征的聯(lián)接主義智能技術(shù)和以模擬人類視覺(jué)處理為主要特征的計(jì)算機(jī)視覺(jué)兩部分。它是智能技術(shù)的主干內(nèi)容;也是實(shí)現(xiàn)智能技術(shù)、組成智能系統(tǒng)的重要工具,屬于本專業(yè)本科生的專業(yè)基礎(chǔ)課。通過(guò)智能技術(shù)的學(xué)習(xí),學(xué)生應(yīng)能夠掌握智能技術(shù)的基本原理和方法。通過(guò)課堂講解、,并配合一定的作業(yè)練習(xí)、上機(jī)實(shí)驗(yàn)等環(huán)節(jié),學(xué)生應(yīng)初步具備運(yùn)用智能技術(shù)和方法分析和解決問(wèn)題的能力。本課程擬定90學(xué)時(shí),其中授課54學(xué)時(shí),實(shí)驗(yàn)36學(xué)時(shí)。

教材內(nèi)容包括智能計(jì)算和計(jì)算機(jī)視覺(jué)兩部分,智能計(jì)算部分包括神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊理論和遺傳算法/蟻群算法,計(jì)算機(jī)視覺(jué)包括計(jì)算機(jī)視覺(jué)導(dǎo)論、計(jì)算機(jī)視覺(jué)理論基礎(chǔ)、圖像預(yù)處理、圖像分割、物體識(shí)別、圖像理解、雙目立體視覺(jué)、三維視覺(jué)技術(shù)、主動(dòng)視覺(jué)。

神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)講授單個(gè)神經(jīng)元(感知器)的動(dòng)作原理,與實(shí)際生物神經(jīng)元的對(duì)應(yīng)關(guān)系;講授BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的組成,網(wǎng)絡(luò)的特性和對(duì)非線性函數(shù)的模擬功能;介紹BP算法的優(yōu)、缺點(diǎn);講授H網(wǎng)絡(luò)的組成結(jié)構(gòu),H網(wǎng)絡(luò)在解決優(yōu)化問(wèn)題的優(yōu)越性。模糊理論講授模糊集合的概念,建立隸屬度函數(shù)的概念;介紹模糊規(guī)則的建立原則,模糊規(guī)則與模糊系統(tǒng)收入輸出量之間的關(guān)系;介紹模糊化以及模糊量精確化的幾種常用方法。遺傳算法和蟻群算法只作簡(jiǎn)要介紹,重點(diǎn)介紹這兩種算法的特點(diǎn)和成功的應(yīng)用實(shí)例,使學(xué)習(xí)者有一個(gè)感性認(rèn)識(shí),明確這種類型算法的“迭代”特點(diǎn)以及總體最優(yōu)目標(biāo)與個(gè)體行為之間的聯(lián)系。

計(jì)算機(jī)視覺(jué)理論基礎(chǔ)主要介紹Marr的視覺(jué)計(jì)算理論、圖像的相關(guān)知識(shí)、傅立葉變換基礎(chǔ);圖像預(yù)處理主要介紹像素亮度變換、幾何變換、直方圖修正、局部預(yù)處理、圖像復(fù)原;圖像分割主要介紹閾值處理方法、基于邊界的分割方法、基于區(qū)域的分割方法;形狀表示與描述主要介紹鏈碼、使用片斷序列描述邊界、尺度空間方法、基于區(qū)域的形狀表示與描述;物體識(shí)別主要介紹知識(shí)的表示、統(tǒng)計(jì)模式識(shí)別、神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)、遺傳算法、模擬退火、模糊系統(tǒng);圖像理解主要介紹并行和串行處理控制、分層控制、非分層控制;雙目立體視覺(jué)主要介紹雙目立體視覺(jué)原理、精度分析、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、立體成像、立體匹配、系統(tǒng)標(biāo)定;三維視覺(jué)技術(shù)主要介紹結(jié)構(gòu)光三維視覺(jué)原理、光模式投射系統(tǒng)、標(biāo)定方法、光度立體視覺(jué)、由紋理恢復(fù)形狀、激光測(cè)距法;主動(dòng)視覺(jué)主要介紹從陰影恢復(fù)形狀、從運(yùn)動(dòng)恢復(fù)結(jié)構(gòu)、主動(dòng)跟蹤。

3.2智能控制理論與技術(shù)

本課程是“智能科學(xué)與技術(shù)”專業(yè)的一門重要專業(yè)課程,目的是使學(xué)生了解智能科學(xué)與控制理論結(jié)合所產(chǎn)生之智能控制理論的基本概念和應(yīng)用價(jià)值;使學(xué)生熟知當(dāng)前主流智能控制技術(shù)的種類,并掌握模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制以及進(jìn)化計(jì)算、群體智能的基礎(chǔ)知識(shí),了解智能技術(shù)與傳統(tǒng)控制方法的結(jié)合點(diǎn);加強(qiáng)MATLAB仿真實(shí)驗(yàn)的訓(xùn)練,以使學(xué)生更好地理解基礎(chǔ)知識(shí),培養(yǎng)學(xué)生使用高級(jí)智能控制方法解決實(shí)際控制問(wèn)題的能力。本課程的學(xué)習(xí)將使學(xué)生加深對(duì)控制理論的理解,明晰智能技術(shù)在控制中的應(yīng)用技巧,也為本科生繼續(xù)深造打下基礎(chǔ)。本課程擬定64學(xué)時(shí),其中授課54學(xué)時(shí),實(shí)驗(yàn)10學(xué)時(shí)。

教材內(nèi)容包括智能控制概論,介紹智能控制的發(fā)展歷程和應(yīng)用領(lǐng)域,簡(jiǎn)介幾種重要的智能控制方法;專家控制,簡(jiǎn)介專家系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu),講授專家PID控制器的原理與設(shè)計(jì)方法;模糊控制,講授模糊數(shù)學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)、傳統(tǒng)的模糊控制原理和控制器設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)方法、模糊PID控制的兩種形式,特別是PID控制參數(shù)的模糊整定技術(shù);神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制,講授前饋神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和遞歸神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中幾種典型的網(wǎng)絡(luò)模型以及學(xué)習(xí)算法、基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的線性系統(tǒng)辨識(shí)技術(shù)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)逆模控制等;進(jìn)化計(jì)算與控制,講授進(jìn)化計(jì)算的概念、遺傳算法的原理及其與其他智能方法的結(jié)合,介紹遺傳機(jī)器人學(xué);群體智能與控制,講授蟻群算法的基本原理及其在控制問(wèn)題中的應(yīng)用,介紹群體機(jī)器人學(xué)。

3.3單片機(jī)原理與應(yīng)用

本課程是“智能科學(xué)與技術(shù)”專業(yè)的一門專業(yè)課程,目的是使學(xué)生了解單片機(jī)的組成原理及常用控制算法的實(shí)現(xiàn);掌握51系列單片機(jī)指令系統(tǒng)和一般匯編程序設(shè)計(jì)編寫(xiě)方法;熟悉常用的單片機(jī)硬件擴(kuò)展技術(shù);在此基礎(chǔ)上,熟練掌握控制算法的單片機(jī)程序編寫(xiě)與調(diào)試。本課程擬定54學(xué)時(shí),其中授課38學(xué)時(shí),實(shí)驗(yàn)16學(xué)時(shí)。

教材內(nèi)容包括單片機(jī)系統(tǒng)概述,介紹單片機(jī)定義、單片機(jī)發(fā)展過(guò)程及單片機(jī)硬件結(jié)構(gòu);單片機(jī)指令系統(tǒng)及程序設(shè)計(jì),介紹指令系統(tǒng)和匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì);硬件資源及接口技術(shù),介紹硬件資源和接口技術(shù);單片機(jī)使用技術(shù),介紹抗干擾技術(shù)、C語(yǔ)言應(yīng)用程序設(shè)計(jì);依次介紹PID控制器、狀態(tài)反饋控制器、模糊控制器、系統(tǒng)辨識(shí)、卡爾曼濾波、滑模控制器、最優(yōu)控制器、魯棒控制器、自適應(yīng)控制器、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制器的歷史沿革、基本原理、常用形式和單片機(jī)具體實(shí)現(xiàn)方法。

3.4嵌入式系統(tǒng)

本課程以當(dāng)前主流的嵌入式系統(tǒng)技術(shù)為背景,以嵌入式系統(tǒng)原理為基礎(chǔ),以嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)體系為骨架,以嵌入式控制系統(tǒng)開(kāi)發(fā)為目標(biāo),較為全面地介紹嵌入式系統(tǒng)的基本概念、軟硬件的基本體系結(jié)構(gòu)、軟硬件開(kāi)發(fā)方法、相關(guān)開(kāi)發(fā)工具、應(yīng)用領(lǐng)域、熱門領(lǐng)域的開(kāi)發(fā)實(shí)例以及當(dāng)前的一些前沿動(dòng)態(tài),為學(xué)生展示較為完整的嵌入式控制系統(tǒng)領(lǐng)域概況。本課程擬定64學(xué)時(shí),其中授課48學(xué)時(shí),實(shí)驗(yàn)16學(xué)時(shí)。

教材依據(jù)嵌入式控制系統(tǒng)的特征,將控制算法、嵌入式系統(tǒng)硬件、操作系統(tǒng)、應(yīng)用程序設(shè)計(jì)及組態(tài)軟件作為統(tǒng)一的技術(shù)平臺(tái)介紹,突出嵌入式技術(shù)在控制系統(tǒng)中應(yīng)用的特點(diǎn),重點(diǎn)介紹嵌入式控制系統(tǒng)軟硬件、電路、操作系統(tǒng)、實(shí)時(shí)性、可靠性等特性,從軟件體系結(jié)構(gòu)及開(kāi)發(fā)的角度出發(fā),強(qiáng)調(diào)實(shí)時(shí)調(diào)度、Bootloader、BSP、嵌入式實(shí)時(shí)多任務(wù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)、交叉開(kāi)發(fā)與仿真開(kāi)發(fā)等關(guān)鍵技術(shù),并特別引入了工業(yè)控制中需要的電磁兼容性設(shè)計(jì)和大量的典型嵌入式控制系統(tǒng)實(shí)例設(shè)計(jì)。通過(guò)本課程的學(xué)習(xí),學(xué)生不但可以學(xué)會(huì)使用工具開(kāi)發(fā)嵌入式軟硬件,而且可以從總體角度選擇適當(dāng)?shù)募夹g(shù)和方法,全面規(guī)劃和設(shè)計(jì)嵌入式系統(tǒng)。

3.5智能工程

本課程是“智能科學(xué)與技術(shù)”專業(yè)的一門核心專業(yè)課程。面向智能技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用,著眼于解決工程應(yīng)用中的技術(shù)問(wèn)題,從典型系統(tǒng)設(shè)計(jì)案例分析出發(fā),通過(guò)大量實(shí)驗(yàn)提高學(xué)生的工程實(shí)踐能力。本課程擬定36學(xué)時(shí),全部為授課學(xué)時(shí)。

教材內(nèi)容包括智能工程概論,介紹智能工程現(xiàn)狀、工程設(shè)計(jì)原則和工程實(shí)際流程;常用傳感器原理,介紹傳感器一般特性、光電式傳感器和視覺(jué)傳感器;典型智能系統(tǒng)設(shè)計(jì)案例,包括智能移動(dòng)機(jī)器人、智能電梯群控電梯等系統(tǒng)。

3.6智能機(jī)器人

課程通過(guò)對(duì)一個(gè)具有代表性的仿人機(jī)器人的拆解,將知識(shí)點(diǎn)拆解成6個(gè)主要教學(xué)模塊:1)機(jī)器人控制模塊,介紹各類控制模塊的原理與組成;2)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)系統(tǒng),介紹電機(jī)與舵機(jī)的原理與控制方法;3)機(jī)器人動(dòng)作系統(tǒng),介紹機(jī)器人各部件的協(xié)調(diào)控制;4)機(jī)器人視覺(jué)系統(tǒng),介紹典型的超聲波、影像傳感器的原理與識(shí)別算法;5)機(jī)器人表現(xiàn)系統(tǒng)原理,介紹人與機(jī)器人的交互原理;6)機(jī)器人通信系統(tǒng)原理,介紹機(jī)器人之間的數(shù)據(jù)與信息傳遞方法。學(xué)生學(xué)習(xí)時(shí),能夠與基礎(chǔ)知識(shí)相聯(lián)系,并能掌握機(jī)器人這門技術(shù),為從事機(jī)器人產(chǎn)品研發(fā)工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。本課程擬定54學(xué)時(shí),其中授課44學(xué)時(shí),實(shí)驗(yàn)10學(xué)時(shí)。

教材面向“智能科學(xué)與技術(shù)”專業(yè),同時(shí)兼顧信息類專業(yè)學(xué)生編寫(xiě),根據(jù)這類專業(yè)學(xué)生的知識(shí)結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)組織內(nèi)容。從具體的機(jī)器人控制需求出發(fā),將自動(dòng)控制的基本理論和機(jī)器人控制特點(diǎn)相結(jié)合,講授機(jī)器人控制系統(tǒng)的組成、規(guī)律、特點(diǎn)和設(shè)計(jì)方法。理論上反映當(dāng)前的最新進(jìn)展,內(nèi)容上考慮初學(xué)者的需求,側(cè)重普及性、實(shí)用性和新穎性,結(jié)構(gòu)體系符合信息類和控制類專業(yè)學(xué)生的特點(diǎn),力求簡(jiǎn)潔、清楚,對(duì)技術(shù)的敘述遵循目標(biāo)、問(wèn)題、理論依據(jù)、實(shí)現(xiàn)方法、實(shí)際情況、發(fā)展方向的方式。做到重點(diǎn)突出,符合實(shí)際,滿足需要,指導(dǎo)性強(qiáng)。

3.7智能控制系統(tǒng)

本課程是“智能科學(xué)與技術(shù)”專業(yè)的一門專業(yè)課程,使學(xué)生了解智能控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí);掌握智能控制系統(tǒng)中最新的智能傳感技術(shù)、智能控制器、智能執(zhí)行能執(zhí)行器及智能網(wǎng)絡(luò)與接口技術(shù);掌握智能控制系統(tǒng)中多個(gè)關(guān)鍵硬件裝置的識(shí)別及其使用。通過(guò)學(xué)習(xí)多個(gè)智能控制系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)實(shí)例,學(xué)生應(yīng)掌握智能控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法與技術(shù),堅(jiān)實(shí)地掌握最新智能控制系統(tǒng)知識(shí),提高理論聯(lián)系實(shí)際的能力,并為學(xué)習(xí)其他課程的打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。本課程擬定64學(xué)時(shí),其中授課48學(xué)時(shí),實(shí)驗(yàn)16學(xué)時(shí)。

教材內(nèi)容包括概述,介紹智能控制系統(tǒng)的基本概念、基本內(nèi)容和機(jī)構(gòu)及其發(fā)展趨勢(shì);智能傳感系統(tǒng),講授智能數(shù)據(jù)采集技術(shù)、傳感器智能化的數(shù)據(jù)處理方法、多傳感器信息融合的方法、智能傳感器實(shí)現(xiàn)方法與典型實(shí)例;智能控制器設(shè)計(jì),講授基于單片機(jī)的智能控制器設(shè)計(jì)及其應(yīng)用、基于高性能嵌入式ARM的智能控制器設(shè)計(jì)及其應(yīng)用、基于PLC的智能控制器設(shè)計(jì)及其應(yīng)用;智能電動(dòng)執(zhí)行器,講授智能電動(dòng)執(zhí)行器的硬件實(shí)現(xiàn)技術(shù),軟件設(shè)計(jì)技術(shù)以及典型的智能電動(dòng)執(zhí)行器實(shí)例及其應(yīng)用;智能網(wǎng)絡(luò)與接口技術(shù),講授無(wú)線傳感器智能網(wǎng)絡(luò),工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)以及智能傳感器、智能控制器和智能執(zhí)行器的網(wǎng)絡(luò)接口實(shí)現(xiàn)技術(shù);智能控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)例,綜合利用前面的知識(shí)設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)化智能壓力傳感器的系統(tǒng)設(shè)計(jì)、基于聲音定位的智能機(jī)器人系統(tǒng)設(shè)計(jì)、基于微機(jī)電慣性傳感器的汽車多路況智能防撞系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、大型設(shè)備的PLC智能控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

4結(jié)語(yǔ)

通過(guò)南開(kāi)大學(xué)、北京科技大學(xué)和河北工業(yè)大學(xué)3所高校的研討,我們凝練出較完整的“智能科學(xué)與技術(shù)”專業(yè)課程體系,體現(xiàn)出本專業(yè)的特色;提出可供3所高校共同使用的教學(xué)大綱和教材內(nèi)容,體現(xiàn)出學(xué)生培養(yǎng)的工程實(shí)踐導(dǎo)向。這些研究成果可以為開(kāi)辦“智能科學(xué)與技術(shù)”專業(yè)的兄弟院校進(jìn)一步研討提供藍(lán)本,也可以為籌建該專業(yè)的高校所參考。

注:本文受到北京科技大學(xué)教學(xué)研究會(huì)第六批教學(xué)研究課題、北京科技大學(xué)教育教學(xué)研究基金青年教師教育教學(xué)研究立項(xiàng)項(xiàng)目、河北工業(yè)大學(xué)教改項(xiàng)目(2010-12)支持。

參考文獻(xiàn):

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[3] 方勇純,劉景泰. 南開(kāi)大學(xué)“智能科學(xué)與技術(shù)”專業(yè)教學(xué)體系與實(shí)驗(yàn)環(huán)境建設(shè)[J]. 計(jì)算機(jī)教育,2009(11):21-25.

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[5] 劉作軍,張磊,楊鵬,等. 談我校增設(shè)“智能科學(xué)與技術(shù)”專業(yè)的設(shè)想與措施[J]. 計(jì)算機(jī)教育,2009(11):53-56.

[6] 盧桂章. 無(wú)處不在的智能技術(shù)[J]. 計(jì)算機(jī)教育,2009(11):68-72.

A Study on the Course System and Textbook Construction for the Discipline of

Intelligence Science and Technology

YANG Peng1, ZHANG Jian-xun2, LIU Ji-wei3, ZHANG Lei1

(1. Hebei University of Technology, Tianjin 300130, China; 2.Nankai University, Tianjin 300071, China;

3. University of Science and Technology Beijing, Beijing 100083, China)