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1、本章内容本章内容u2.1 自动化教育概述自动化教育概述u2.2 国外自动化教育的现状及发展国外自动化教育的现状及发展 u2.3 我国自动化教育的发展历程和发展趋我国自动化教育的发展历程和发展趋u2.4 自动化教育的培养目标与定位自动化教育的培养目标与定位 u2.5 自动化专业的知识结构与课程体系自动化专业的知识结构与课程体系u2.6 对美英等国没有自动化专业的分析对美英等国没有自动化专业的分析u2.7 中国的自动化教育和科研机构中国的自动化教育和科研机构u2.8 控制和自动化的关系控制和自动化的关系002第1页/共62页塔科马峡谷大桥塔科马峡谷大桥 建于建于1940年年7月月1日日003第2页
2、/共62页塔科马峡谷大桥塔科马峡谷大桥 毁于毁于1940年年11月月7日日004第3页/共62页一、自动化教育概述一、自动化教育概述自动化教育主要有三种类型：自动化教育主要有三种类型：1、面向大学生的课程学习教育；面向大学生的课程学习教育；2、面向中、小学生及一般民众的体验认识教育和科面向中、小学生及一般民众的体验认识教育和科普教育；普教育；3、针对自动化工程技术人员的继续教育。针对自动化工程技术人员的继续教育。大学阶段的学习是目前自动化教育的主体，大学阶段的学习是目前自动化教育的主体，具体又可分为三种情况：自动化专业，类自动化具体又可分为三种情况：自动化专业，类自动化专业，非自动化类专业。专
3、业，非自动化类专业。005第4页/共62页大学三种自动化教育的重点大学三种自动化教育的重点1 1、自自动动化化专专业业需需要要全全面面而而系系统统地地学学习习自自动动化化的的相相关关内内容；容；2 2、对对于于类类自自动动化化专专业业，如如电电气气工工程程及及其其自自动动化化、机机械械设设计计制制造造及及其其自自动动化化、测测控控技技术术与与仪仪表表、过过程程装装备备与与控控制制工工程程、探探测测制制导导与与控控制制技技术术、农农业业机机械械化化及及其其自自动动化化等等，则则主主要要学学习习与与各各自自领领域域密密切切相相关关的的自自动动化化知知识；识；3 3、对于非自动化类的很多工科及管理、
4、经济等专业，、对于非自动化类的很多工科及管理、经济等专业，重点是学习系统、控制和优化的知识；重点是学习系统、控制和优化的知识；006第5页/共62页自动化教育内涵的变化趋势自动化教育内涵的变化趋势u由于目前很多自动化系统在由于目前很多自动化系统在“数字化数字化”的基础上实的基础上实现了现了“网络化网络化”、“智能化智能化”、“管理控制一体化管理控制一体化”以及以及“综合自动化综合自动化”，因此自动化教育的内涵也随之发生，因此自动化教育的内涵也随之发生了较大的变化。了较大的变化。u总的变化趋势是不断拓展专业口径，除了加强总的变化趋势是不断拓展专业口径，除了加强“网网络控制络控制”、“人工智能人工
5、智能”、“智能控制智能控制”等内容外，还增等内容外，还增加了复杂产品设计过程的自动化、管理与决策过程加了复杂产品设计过程的自动化、管理与决策过程的自动化、综合自动化等方面的内容，为学生今后的自动化、综合自动化等方面的内容，为学生今后的发展创造更大的空间。的发展创造更大的空间。007第6页/共62页二、二、国外自动化教育的现状及发展国外自动化教育的现状及发展 自动化教育一般有两种模式：自动化教育一般有两种模式：专门设置了自动控制或自动化的学科、系及专业；专门设置了自动控制或自动化的学科、系及专业；将控制与自动化的内容融入到相关的学科、系及将控制与自动化的内容融入到相关的学科、系及专业中，实行更宽
6、口径的培养。专业中，实行更宽口径的培养。模模式式的的典典型型代代表表有有俄俄罗罗斯斯和和中中国国，欧欧美美等等国国家家的的部部分分学学校校也也采采用用了了第第一一种种模模式式，但但大大部部分分学学校校实实行行的是模式的是模式。008第7页/共62页 在很多国家的大学中，尽管有的设置了自动化在很多国家的大学中，尽管有的设置了自动化领域的本科专业，有的没有，但在研究生教育方面，领域的本科专业，有的没有，但在研究生教育方面，普遍都独立设置有自动化领域的硕士和博士培养计普遍都独立设置有自动化领域的硕士和博士培养计划。划。009第8页/共62页国外自动化教育的主流模式国外自动化教育的主流模式l目目前前越
7、越来来越越多多的的学学校校采采用用第第2 2种种模模式式，也也就就是是将将自自动动化化教教育育融融入入到到的的更更宽宽口口径径的的学学科科和和专专业业中中，通通常常是是放放在在“电电气气工工程程”、“电电气气工工程程与与计计算算机机”、“电电气气与电子工与电子工程程”这一类系和专业中。这一类系和专业中。l这实际上反应了目前大学教育一个总的发展趋势，这实际上反应了目前大学教育一个总的发展趋势，即即专专业业面面越越来来越越宽宽，专专业业界界限限越越来来越越淡淡化化，学学科科的的交交叉叉综综合合越越来来越越明明显显，本本科科阶阶段段的的人人才才培培养养越越来来越越“通通才化才化”。010第9页/共6
8、2页l虽然欧美的大部分学校没有专门设置自动化专业，虽然欧美的大部分学校没有专门设置自动化专业，但但这这些些学学校校的的电电气气、电电子子、计计算算机机、机机械械、化化工工、航航空空等等很很多多学学科科和和专专业业都都包包含含了了自自动动化化和和自自动动控控制制的的内内容容，同同时时还还面面向向全全校校的的大大部部分分专专业业开开设设自自动动化化基基本本原原理和方法的入门课程。理和方法的入门课程。l例例 如如，美美 国国 斯斯 坦坦 福福 大大 学学（Stanford Stanford UniversityUniversity）的的电电气气工工程程系系面面向向全全校校开开设设有有很很多多自自动动
9、化化的的课课程程，既既有入门性课程，也有前沿领域和最新研究动向的课有入门性课程，也有前沿领域和最新研究动向的课程，范围几乎涵盖了自动化的所有领域。程，范围几乎涵盖了自动化的所有领域。011第10页/共62页斯坦福大学电气工程系开出的自动化课程举例斯坦福大学电气工程系开出的自动化课程举例 lSignal Processing and Linear Systems（信号处理与线性系统）（信号处理与线性系统）lFeedback Control Design（反馈控制设计）（反馈控制设计）lIntroduction to Control Design Techniques（控制设计技术概论）（控制设计
10、技术概论）lControl System Design and Simulation（控制系统设计与仿真）（控制系统设计与仿真）lOptimal Control and Hybrid Systems（最优控制与混杂系统）（最优控制与混杂系统）lModern Control Design（现代控制设计）（现代控制设计）012第11页/共62页lAnalysis and Control of Nonlinear Systems（非线性系统的分析与控制）（非线性系统的分析与控制）lIntroduction to Linear Dynamical Systems（线性动态系统概论）（线性动态系统概论）
11、lEmbedded System Design Laboratory（嵌入式系统设计实验）（嵌入式系统设计实验）lIntroduction to Computer Networks（计算机网络概论）（计算机网络概论）lIntroduction to Communication Systems（通信系统概论）（通信系统概论）013第12页/共62页lIntroduction to Digital Image Processing（数字图象处理概论）（数字图象处理概论）lAdvanced Topics in Computation for Control（关于控制计算的前沿话题）（关于控制计算的前
12、沿话题）lIntroduction to Computer Vision（计算机视觉概论）（计算机视觉概论）lMathematical Methods for Robotics,Vision and Graphics（机器人、视觉和图像的数学方法）（机器人、视觉和图像的数学方法）014第13页/共62页lDigital Processing of Speech Signals（语音信号的数字处理）（语音信号的数字处理）lDigital Video Processing（数字视觉处理）（数字视觉处理）lArtificial Intelligence:Principles&Techniques（人
13、工智能：原理和方法）（人工智能：原理和方法）lProbabilistic Models in Artificial Intelligence（人工智能中的概率模型）（人工智能中的概率模型）lMachine Learning（机器学习）（机器学习）lInformation Theory（信息理论）（信息理论）lAdaptive Signal Processing（自适应信号处理）（自适应信号处理）015第14页/共62页lAdaptive Neural Networks（自适应神经网络）（自适应神经网络）lGlobal Positioning Systems（全球定位系统）（全球定位系统）lRa
14、dar Remote Sensing（雷达遥感）（雷达遥感）lMobile and Wireless Networks and Applications（移动无线网络及其应用）（移动无线网络及其应用）lWireless Sensor Networks Concepts and Implementation（无线传感网络的概念及实现）（无线传感网络的概念及实现）lInternet Routing Protocols and Standards（互联网路由协议和标准）（互联网路由协议和标准）lDynamic Programming and Stochastic Control（动态规划与随机控制）
15、（动态规划与随机控制）016第15页/共62页lApproximate Dynamic Programming（近似动态规划）（近似动态规划）lConvex Optimization with Engineering Applications（凸优化方法及其工程应用）（凸优化方法及其工程应用）lStochastic Decision Models（随机决策模型）（随机决策模型）lBusiness Management for Electrical Engineers and Computer Scientists（针对电气工程师和计算机专家的经营管理）（针对电气工程师和计算机专家的经营管理）0
16、17第16页/共62页国外自动化教育的改革动态国外自动化教育的改革动态l具有自动化背景的工程技术人员在工程项目中常具有自动化背景的工程技术人员在工程项目中常常扮演常扮演“系统集成者系统集成者”的角色，对项目的成败至关的角色，对项目的成败至关重重要，因此很多国家的自动化教育不断加强管理方面要，因此很多国家的自动化教育不断加强管理方面的课程，培养交流、沟通、合作及协调的意识与能的课程，培养交流、沟通、合作及协调的意识与能力，提高决策水平及决策能力。力，提高决策水平及决策能力。l自动化教育虽然涉及众多领域，但普遍认为，应自动化教育虽然涉及众多领域，但普遍认为，应将广泛了解和深入学习其中一个领域相结合
17、，或者将广泛了解和深入学习其中一个领域相结合，或者讲讲“通才通才”与适当的与适当的“专才专才”相结合。只有这样，相结合。只有这样，才才能将所学的知识融会贯通，深入理解相互的关系和能将所学的知识融会贯通，深入理解相互的关系和联联系。系。018第17页/共62页l作为自动化核心的反馈控制，已经扩展到了工科作为自动化核心的反馈控制，已经扩展到了工科以以外的很多专业，因为反馈控制的原理和方法对所有外的很多专业，因为反馈控制的原理和方法对所有的的科技工作者和大部分管理人员都是必需的。科技工作者和大部分管理人员都是必需的。l为了使更多的人对自动化产生兴趣，很多国家都为了使更多的人对自动化产生兴趣，很多国家
18、都在在大力加强自动化的科普教育，例如，广泛宣传自动大力加强自动化的科普教育，例如，广泛宣传自动化化所取得的各种成就、针对不同层次的人群编写引人所取得的各种成就、针对不同层次的人群编写引人入入胜的科普书籍、在中学教材中适当地引入一些自动胜的科普书籍、在中学教材中适当地引入一些自动化化的内容、在科技馆中设置与自动化相关的互动和演的内容、在科技馆中设置与自动化相关的互动和演示示装置、举办各种科技竞赛等。装置、举办各种科技竞赛等。019第18页/共62页三、我国自动化教育的发展历程和发展趋三、我国自动化教育的发展历程和发展趋势势 l2020世纪世纪4040年代，我国的一些大学就开设了自动控制年代，我国
19、的一些大学就开设了自动控制方面的课程，但设置自动化类的专业则是方面的课程，但设置自动化类的专业则是2020世纪世纪5050年年代才开始的。代才开始的。l起步阶段主要是借鉴了前苏联的培养模式和课程设起步阶段主要是借鉴了前苏联的培养模式和课程设置，专业面比较窄，专业划分比较细，自动化对应不置，专业面比较窄，专业划分比较细，自动化对应不止一个专业，并要求学生专业对口，招生和分配都有止一个专业，并要求学生专业对口，招生和分配都有严严格格的的计计划划，学学生生毕毕业业后后绝绝大大多多数数都都能能“专专业业对对口口”。020第19页/共62页自动化本科专业的演变自动化本科专业的演变l前身是前身是“工业企业
20、电气化工业企业电气化”和和“自动控制自动控制”专业，专业，分分别别组组建建于于19521952年年和和19561956年年；前前者者在在6060年年代代改改为为“工工业业电电气气化化及及自自动动化化”，后后又又改改为为“工工业业电电气气自自动动化化”，同同时时还还衍衍生生出出“生生产产过过程程自自动动化化”、“检检测测技技术术与与自自动化仪表动化仪表”等多个专业。等多个专业。l到到了了8080年年代代，为为了了拓拓宽宽专专业业口口径径，各各高高校校将将原原有有的的多多个个自自动动化化类类专专业业合合并并为为“工工业业自自动动化化”和和“自自动动控控制制“，19981998年年又又进进一一步步合
21、合并并宽宽口口径径的的“自自动动化化”专专业，一直延续至今。业，一直延续至今。021第20页/共62页自动化学科研究生教育的演变自动化学科研究生教育的演变l2020世纪世纪5050年代，举办过一些自动化专业的研究生年代，举办过一些自动化专业的研究生班班，并并派派遣遣了了学学生生和和教教师师去去前前苏苏联联学学习习或或攻攻读读研研究究生学位，但规模都不大。生学位，但规模都不大。l2020世世纪纪60607070年年代代的的“文文化化大大革革命命”期期间间，研研究究生教育处于完全停滞状态。生教育处于完全停滞状态。l从从19781978年开始，一批重点大学开始招收自动化学年开始，一批重点大学开始招收
22、自动化学科科的的研研究究生生，在在首首次次颁颁布布的的专专业业目目录录中中，一一级级学学科科为为“自动控制自动控制”，其下设有，其下设有5 5个二级学科，分别为：个二级学科，分别为：自自动动控控制制理理论论及及应应用用、工工业业自自动动化化、自自动动化化仪仪表表及及装置、系统工程、模式识别与智能控制。装置、系统工程、模式识别与智能控制。022第21页/共62页l19971997年年重重新新修修订订了了研研究究生生的的学学科科专专业业目目录录，一一级级学学科科名名称称改改为为“控控制制科科学学与与工工程程”，由由5 5个个二二级级学科学科组组成成，分分别别是是：控控制制理理论论与与控控制制工工程
23、程、检检测测技技术术与与自自动动化化装装置置、系系统统工工程程、模模式式识识别别与与智智能能系系统统、导导航、制导与控制。航、制导与控制。l与自动化相关的研究生专业还有：与自动化相关的研究生专业还有：运筹学与控制论运筹学与控制论 系统分析与集成系统分析与集成 机械制造及其自动化机械制造及其自动化 电力系统及其自动化电力系统及其自动化 农业电气化与自动化等。农业电气化与自动化等。023第22页/共62页研究生教育的特点研究生教育的特点l专专业业划划分分比比较较细细，不不再再是是“通通才才教教育育”，硕硕士士研研究究生生属属于于“通通才才”和和“专专才才”教教育育相相结结合合，博博士士研研究究生则
24、偏重于生则偏重于“专才教育专才教育”。l硕士阶段是课程学习与研究并重，研究要求达到硕士阶段是课程学习与研究并重，研究要求达到一定深度，并培养较强的独立研究能力；一定深度，并培养较强的独立研究能力；l博士阶段则主要培养研究能力，要求研究有相当博士阶段则主要培养研究能力，要求研究有相当深度，毕业后通常就成为某个领域的专家。深度，毕业后通常就成为某个领域的专家。l硕士毕业后仍具有较强的硕士毕业后仍具有较强的“可塑性可塑性”，就业选择，就业选择面面较宽，而博士则通常会较宽，而博士则通常会“专业对口专业对口”。024第23页/共62页自动化教育的专业结构和规模自动化教育的专业结构和规模025第24页/共
25、62页026第25页/共62页l我我国国一一千千多多所所普普通通高高校校中中，全全日日制制本本科科院院校校有有600600多多所所，其其中中有有240240余余所所设设有有4 4年年制制本本科科“自自动动化化”专专业，业，每每年年招招收收3 3万万余余人人的的自自动动化化专专业业本本科科生生，在在校校生生规规模模达达1212万多人；万多人；l另外还有另外还有460460余所专科院校设有专科自动化专业，余所专科院校设有专科自动化专业，每年招生约每年招生约1 1万余人，在校生规模为万余人，在校生规模为3 3万多人；万多人；l在设有在设有“自动化自动化”本科专业的本科专业的240240余所高校中，余
26、所高校中，有有 140 140 余所可以培养自动化学科的硕士或博士研究生；余所可以培养自动化学科的硕士或博士研究生；027第26页/共62页l从层次结构上看，拥有从层次结构上看，拥有“控制科学与工程控制科学与工程”一级一级学学科科所所属属二二级级学学科科硕硕士士点点、但但没没有有博博士士点点的的高高校校共共100100余所；有相应博士点的高校余所；有相应博士点的高校4040余所，其中拥有余所，其中拥有一一级级学学科科博博士士学学位位授授予予权权的的单单位位目目前前共共1313个个（“一一级级学学科科授授予予权权”指指一一级级学学科科下下的的所所有有二二级级学学科科专专业业都可以招生、培养和授位
27、）；都可以招生、培养和授位）；l研究生的办学规模近十年增长较快，目前已达到研究生的办学规模近十年增长较快，目前已达到每年招收约每年招收约 9 9 千人的自动化学科研究生，在校生千人的自动化学科研究生，在校生规模达规模达 2 2 万多人。万多人。028第27页/共62页四、四、自动化教育的培养目标与定位自动化教育的培养目标与定位l培培养养目目标标分分政政治治培培养养目目标标和和业业务务培培养养目目标标。政政治治培培养养目目标标主主要要指指思思想想品品德德方方面面，各各个个学学校校大大同同小异。小异。l下下面面主主要要介介绍绍业业务务培培养养目目标标，综综合合了了很很多多学学校校的的情情况况，并并
28、参参照照了了普普通通高高等等学学校校本本科科专专业业目目录录和和专专业业介介绍绍、授授予予博博士士硕硕士士学学位位和和培培养养研研究究生生的的学学科科专专业业简简介介、自自动动化化学学科科专专业业发发展展战战略研究报告略研究报告等。等。029第28页/共62页本科自动化专业的业务培养目标本科自动化专业的业务培养目标l使使学学生生具具备备电电工工电电子子、控控制制理理论论、自自动动检检测测与与仪仪表表、信信息息处处理理、系系统统工工程程、计计算算机机技技术术与与应应用用和和网网络络技技术术等等较较宽宽广广领领域域的的工工程程技技术术基基础础和和一一定定的的专专业业知知识识，能能在在运运动动控控制
29、制、工工业业过过程程控控制制、电电力力电电子子技技术术、检检测测与与自自动动化化仪仪表表、电电子子与与计计算算机机技技术术、信信息息处理、管理与决策等领域从事系统分析、系统设处理、管理与决策等领域从事系统分析、系统设计、系统运行、科技开发等方面的工作。计、系统运行、科技开发等方面的工作。030第29页/共62页(1)(1)会不会去做会不会去做 是否在科学技术上掌握了必需的知识是否在科学技术上掌握了必需的知识和技能，能解决工程中遇到的难题。和技能，能解决工程中遇到的难题。(2)(2)可不可以做可不可以做 是否掌握了足够的法律知识和良好的是否掌握了足够的法律知识和良好的道德观，能在政策法规和社会公
30、德允许的条件下开展工道德观，能在政策法规和社会公德允许的条件下开展工作。作。031(3)(3)值不值得做值不值得做 是否具备了科学的判断和决策能力，是否具备了科学的判断和决策能力，能在人、财、物和时空约束下经济合理地完成任务。能在人、财、物和时空约束下经济合理地完成任务。(4)(4)应不应该做应不应该做 是否拥有了优良的前瞻和预测未来是否拥有了优良的前瞻和预测未来的能力，能的能力，能自觉地考虑生态可行性和工程持续性等自觉地考虑生态可行性和工程持续性等。第30页/共62页本科自动化专业毕业生应具备的知识和能本科自动化专业毕业生应具备的知识和能力力l在通识教育和综合素质方面，应具备坚实的数学、物理
31、等在通识教育和综合素质方面，应具备坚实的数学、物理等自然自然科学基础，较好的人文社会科学基础和外语综合应用能力；科学基础，较好的人文社会科学基础和外语综合应用能力；l在专业基础方面，应掌握电路理论、电子技术、控制理论、在专业基础方面，应掌握电路理论、电子技术、控制理论、信信息处理、计算机软硬件基础及应用等；息处理、计算机软硬件基础及应用等；l在专业知识方面，应掌握运动控制、工业过程控制、自动在专业知识方面，应掌握运动控制、工业过程控制、自动化仪化仪器仪表、电力电子技术、信息传输与处理等方面的知识和技能，器仪表、电力电子技术、信息传输与处理等方面的知识和技能，完成系统分析、设计及开发方面的工程实
32、践训练，并对本专业完成系统分析、设计及开发方面的工程实践训练，并对本专业的的学科前沿、发展动态和发展趋势有所了解；学科前沿、发展动态和发展趋势有所了解；l在专业应用及综合能力方面，应具备一定的本专业领域内在专业应用及综合能力方面，应具备一定的本专业领域内从事从事科学研究、科技开发和组织管理的能力，并有较强的工作适应科学研究、科技开发和组织管理的能力，并有较强的工作适应能能力。力。032第31页/共62页自动化学科博士研究生的业务培养目自动化学科博士研究生的业务培养目标标l具备自动化学科领域坚实的理论基础和系统的专具备自动化学科领域坚实的理论基础和系统的专门门知识，了解学科领域的国内外发展方向、
33、最新研究知识，了解学科领域的国内外发展方向、最新研究成成果及研究动态；果及研究动态；l具有很强的独立从事科学研究工作的能力，并在具有很强的独立从事科学研究工作的能力，并在某某一前沿领域和研究方向上开拓创新，做出创造性的一前沿领域和研究方向上开拓创新，做出创造性的成成果；果；l熟练掌握一门外国语，能阅读本学科的外文资料熟练掌握一门外国语，能阅读本学科的外文资料和和撰写科研论文，并具有一定的国际交流的能力。撰写科研论文，并具有一定的国际交流的能力。注：硕士研究生的业务培养目标与博士生并没有本注：硕士研究生的业务培养目标与博士生并没有本质区别，只是各方面的标准都要低一些。质区别，只是各方面的标准都要
34、低一些。033第32页/共62页自动化教育的培养定位自动化教育的培养定位l研究生的培养定位是研究生的培养定位是高层次的研究型科技人才高层次的研究型科技人才，主主要要从从事事高高水水平平的的自自动动化化研研究究、技技术术开开发发和和工工程程应应用；用；l本科生则可笼统地定位为本科生则可笼统地定位为高级工程技术人才高级工程技术人才；l专科生则定位为专科生则定位为技术技能型人才技术技能型人才；l本、专科的定位还可细分为四种类型：本、专科的定位还可细分为四种类型：研究主导型研究主导型、研究应用型研究应用型、应用主导型应用主导型、技术技能型技术技能型。034第33页/共62页五、自动化专业的知识结构与课
35、程体五、自动化专业的知识结构与课程体系系l自动化专业对数学、物理、电子技术、计算机、自动化专业对数学、物理、电子技术、计算机、信息处理等基础知识有很高的要求，着重培养传信息处理等基础知识有很高的要求，着重培养传感感器与信号检测、网络与通信、系统辨识与建模、器与信号检测、网络与通信、系统辨识与建模、控控制系统分析与设计、系统综合优化等方面的专业制系统分析与设计、系统综合优化等方面的专业知知识与技能，同时通过大量的实验和实践环节培养识与技能，同时通过大量的实验和实践环节培养学学生的实际动手能力。生的实际动手能力。l本科自动化专业的知识结构和课程体系由综合本科自动化专业的知识结构和课程体系由综合教教
36、育、公共基础、专业基础、专业核心和专业拓展育、公共基础、专业基础、专业核心和专业拓展五五大部份构成。大部份构成。035第34页/共62页（1 1）综合教育）综合教育l这一部分属于通识教育，涉及人文社会科学、经济这一部分属于通识教育，涉及人文社会科学、经济与管理、环境科学、生命科学等很多学科；与管理、环境科学、生命科学等很多学科；l课程类别有政治理论、军事理论、道德修养、法律课程类别有政治理论、军事理论、道德修养、法律基础、管理基础、经济基础、环境保护与可持续发基础、管理基础、经济基础、环境保护与可持续发展、中华文化、中外历史、音乐欣赏、体育知识等；展、中华文化、中外历史、音乐欣赏、体育知识等；
37、l 通常政治理论、军事理论、道德修养等少部分课通常政治理论、军事理论、道德修养等少部分课程程属于必修，更多的课程属于选修。属于必修，更多的课程属于选修。036第35页/共62页（2 2）公共基础）公共基础l这一部分也属于通识教育，涉及自然科学、计这一部分也属于通识教育，涉及自然科学、计算机信息技术、外语、体育等知识领域；算机信息技术、外语、体育等知识领域；l必修课程包括高等数学、大学物理、英语、体必修课程包括高等数学、大学物理、英语、体育、计算机应用基础、高级程序设计语言等；育、计算机应用基础、高级程序设计语言等；l选修课程有化学、生物等。选修课程有化学、生物等。037第36页/共62页（3
38、3）专业基础）专业基础 l工程数学基础：线性代数，复变函数与积分变工程数学基础：线性代数，复变函数与积分变换，概率与数理统计，随机过程等；换，概率与数理统计，随机过程等；l电电工工电电子子基基础础：电电路路原原理理，模模拟拟电电子子技技术术，数数字字电子技术，电机与拖动基础等；电子技术，电机与拖动基础等；l计计算算机机基基础础：微微机机原原理理与与接接口口技技术术，计计算算机机软软件件基础，数据结构与数据库等；基础，数据结构与数据库等；l信号处理基础：信号与系统，数字信号处理等；信号处理基础：信号与系统，数字信号处理等；l工程基础：工程制图。工程基础：工程制图。038第37页/共62页（4 4
39、）专业核心）专业核心 l控制理论：自动控制原理，现代控制理论，控制控制理论：自动控制原理，现代控制理论，控制系统的建模与仿真；系统的建模与仿真；l控制技术与系统：计算机控制技术，运动控制系控制技术与系统：计算机控制技术，运动控制系统，过程控制系统；统，过程控制系统；l自动化相关技术：传感器与检测技术，电力电子自动化相关技术：传感器与检测技术，电力电子技术，计算机网络与通信等；技术，计算机网络与通信等；l该部分的课程一般都是必修，但该部分的课程一般都是必修，但“控制系统的建控制系统的建模模与仿真与仿真”和和“计算机网络与通信计算机网络与通信”有些学校列为选有些学校列为选修。修。039第38页/共
40、62页（5 5）专业拓展）专业拓展l控制与优化类：智能控制，自适应控制，最优控制与优化类：智能控制，自适应控制，最优化化方法，最优控制，系统辨识，非线性控制理论，方法，最优控制，系统辨识，非线性控制理论，先先进控制理论与方法等；进控制理论与方法等；l网络控制类：集散控制系统（网络控制类：集散控制系统（DCSDCS），计算机集），计算机集成成制造系统（制造系统（CIMSCIMS），现场总线控制技术等；），现场总线控制技术等；l计算机应用与信息处理类：单片机原理及应用，计算机应用与信息处理类：单片机原理及应用，可编程控制器（可编程控制器（PLCPLC），嵌入式系统，），嵌入式系统，DSPDSP原理
41、及原理及应应用，智能仪器仪表，操作系统，软件工程，数字用，智能仪器仪表，操作系统，软件工程，数字图图象处理，多传感器信息融合，数据挖掘，电子商象处理，多传感器信息融合，数据挖掘，电子商务，网络安全，多媒体技术等；务，网络安全，多媒体技术等；l其他：机器人导论，人工智能，系统工程，自其他：机器人导论，人工智能，系统工程，自动动检测技术，管理信息系统，楼宇自动化等。检测技术，管理信息系统，楼宇自动化等。040第39页/共62页041六、对美英等国没有自动化专业的分析六、对美英等国没有自动化专业的分析19981998年，教育部公布年，教育部公布“普通高等学校本科专业目录普通高等学校本科专业目录”（强
42、制执行）专业总数由（强制执行）专业总数由504504种减少为种减少为249249种。种。“自动化自动化”专业由原专业由原“工业自动化工业自动化”与与“自动控制自动控制”专业专业合并。合并。同时，教育部公布同时，教育部公布“工科本科引导性专业目录工科本科引导性专业目录”（非（非强制执行）强制执行）”自动化自动化“专业被一分为二，部分合并到专业被一分为二，部分合并到”电气工程与自动化电气工程与自动化“专业，部分合并到专业，部分合并到”信息工程信息工程“专业。专业。第40页/共62页0421 1、目前国际主流教育体制中没有自动化专业、目前国际主流教育体制中没有自动化专业l以英美为代表的教育体制经多次
43、教育改革逐渐淡化了以英美为代表的教育体制经多次教育改革逐渐淡化了专业。专业。l没有自动化专业。没有自动化专业。l有关控制与自动化的科研与教学分散在相关的应用数有关控制与自动化的科研与教学分散在相关的应用数学系及电气电子、机械、化工等系。学系及电气电子、机械、化工等系。l我国的自动化专业难以与国际接轨。我国的自动化专业难以与国际接轨。第41页/共62页0432 2、我国的自动化专业是、我国的自动化专业是”四不象四不象“专业专业l自动化专业的面过宽，但不专。自动化专业的面过宽，但不专。l控制理论功底不如应用数学专业，计算机能力比不上控制理论功底不如应用数学专业，计算机能力比不上计算机专业，机械、电
44、力、化工知识没有机械、电气、计算机专业，机械、电力、化工知识没有机械、电气、化工专业扎实。化工专业扎实。第42页/共62页0443 3、关于美英等国没有自动化专业的原因分析、关于美英等国没有自动化专业的原因分析l美英为代表的教育体制，一直是美英为代表的教育体制，一直是”通才通才“教育、宽口教育、宽口径专业。径专业。l随着工业化的完成，到随着工业化的完成，到2020世纪初，已经形成比较系统世纪初，已经形成比较系统并基本沿用至今的工科教育体系并基本沿用至今的工科教育体系行业性的专业设行业性的专业设置，如机械系、化工系、电气电子系等。置，如机械系、化工系、电气电子系等。l基本包容了自动化专业。基本包
45、容了自动化专业。第43页/共62页0454 4、关于自动化专业、关于自动化专业”四不象四不象“的原因分析的原因分析l原因自动化学科是一门多学科交叉的高技术学科。原因自动化学科是一门多学科交叉的高技术学科。l一门学科越是与其他学科交叉多、综合性强，就越可一门学科越是与其他学科交叉多、综合性强，就越可能具有能具有”四不象四不象“的特点。的特点。5 5、美国最近对自动化（控制）教育的反省。、美国最近对自动化（控制）教育的反省。第44页/共62页046l19501950年在上海交通大学为电机系本科生和研究生开设年在上海交通大学为电机系本科生和研究生开设“伺服机构原理伺服机构原理”课程。课程。l1953
46、1953年在高等院校电机（力）系开始逐步设置了年在高等院校电机（力）系开始逐步设置了“工业工业企业电气化企业电气化”专业专业(自动化专业的前身自动化专业的前身)。l该专业的课程设置中有该专业的课程设置中有“自动调节理论自动调节理论”课程，即现在课程，即现在的的“自动控制理论自动控制理论”课程。课程。l当时类似课程在电类其他专业的教学计划中也都设置了。当时类似课程在电类其他专业的教学计划中也都设置了。七、中国的自动化教育和科研机构七、中国的自动化教育和科研机构第45页/共62页047l如在如在“发电发电”专业中设置有专业中设置有“电力系统自动化电力系统自动化”课程以课程以及及“电力系统远动学电力
47、系统远动学”(即远距离测量和控制学即远距离测量和控制学)。l19561956年起，在高等院校逐步建立自动控制专业。年起，在高等院校逐步建立自动控制专业。l19561956年开始，中国政府制定并执行科学技术发展的年开始，中国政府制定并执行科学技术发展的1212年年规划规划(1956(19561967)1967)，其中对自动控制和自动化的发展给，其中对自动控制和自动化的发展给予了高度重视。予了高度重视。l19571957年中国科学院成立了自动化研究所，年中国科学院成立了自动化研究所，2020世纪世纪6060年代年代中叶又成立了中国科学院沈阳自动化研究所。中叶又成立了中国科学院沈阳自动化研究所。第4
48、6页/共62页048l国务院有的部、委都建立自己的自动化研究机构。国务院有的部、委都建立自己的自动化研究机构。l机械电子工业部所属北京机械工业自动化研究所。机械电子工业部所属北京机械工业自动化研究所。l冶金工业部所属冶金自动化研究所。冶金工业部所属冶金自动化研究所。l机械电子工业部直属天津电气传动设计研究所。机械电子工业部直属天津电气传动设计研究所。l上海和重庆工业自动化仪表研究所。上海和重庆工业自动化仪表研究所。l19791979年成立了中国科学院系统科学研究所。年成立了中国科学院系统科学研究所。l控制论专家钱学森、张钟俊、钟士模和关肇直。控制论专家钱学森、张钟俊、钟士模和关肇直。第47页/
49、共62页八、控制和自动化的关系八、控制和自动化的关系049自动化和控制自动化和控制自动化科学和控制科学自动化科学和控制科学自动化技术和控制技术自动化技术和控制技术各自的内涵虽密切相关但不完全相同各自的内涵虽密切相关但不完全相同自动化科学与技术学科自动化科学与技术学科控制科学与技术学科控制科学与技术学科控制科学与自动化技术学科控制科学与自动化技术学科未形成统一意见未形成统一意见第48页/共62页0501 1、自动化和控制概念的内涵、自动化和控制概念的内涵自动化的含义为：自动化的含义为：指设备、过程或系统的自动运行或自动控制；指设备、过程或系统的自动运行或自动控制；用于实现自动运行或自动控制的技术
50、或设备；用于实现自动运行或自动控制的技术或设备；被自动控制或自动操作的状态。被自动控制或自动操作的状态。自动化与自动化与“设备、过程或系统等具体物理对象设备、过程或系统等具体物理对象”的的“自自动动”运行密切相关，脱离了具体物理对象谈自动化是毫运行密切相关，脱离了具体物理对象谈自动化是毫无意义的。无意义的。第49页/共62页051控制，既是名词、也是动词。控制，既是名词、也是动词。作为动词，控制是人们为实现所要达到的目标而采用作为动词，控制是人们为实现所要达到的目标而采用的方法与手段，因而可以脱离具体物理对象而去研究的方法与手段，因而可以脱离具体物理对象而去研究控制。控制。作为名词，控制同样要