第4章自动化教育

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,*,第4章 自动化教育的内涵与体系,本章内容,自动化教育,概,概述,国外自动化,教,教育的现状,及,及发展,我国自动化,教,教育的发展,历,历程和发展,趋,趋势,自动化教育,的,的培养目标,与,与定位,自动化专业,的,的知识结构,与,与课程体系,一、自动化,教,教育概述,自动化教育,主,主要有三种,类,类型：,面向大学生,的,的课程学习,教,教育；,面向中、小,学,学生及一般,民,民众的体验,认,认识教育和,科,科普教育；,针对自动,化,化工程技,术,术人员的,继,继续教育,。,。,大学阶段,的,的学习是,目,目前自动,化,化教育的,主,主体，具,体,体又可分,为,为三种情,况,况：自动,化,化专业，,类,类自动化,专,专业，非,自,自动化类,专,专业。,大学三种,自,自动化教,育,育的重点,自动化专,业,业需要全,面,面而系统,地,地学习自,动,动化的相,关,关内容；,对于类自,动,动化专业,，,，如电气,工,工程及其,自,自动化、,机,机械设计,制,制造及其,自,自动化、,测,测控技术,与,与仪表、,过,过程装备,与,与控制工,程,程、探测,制,制导与控,制,制技术、,农,农业机械,化,化及其自,动,动化等，,则,则主要学,习,习与各自,领,领域密切,相,相关的自,动,动化知识,；,；,对于非自,动,动化类的,很,很多工科,及,及管理、,经,经济等专,业,业，重点,是,是学习系,统,统、控制,和,和优化的,知,知识；,自动化教,育,育内涵的,变,变化趋势,由于目前,很,很多自动,化,化系统在,“,“数字化,”,”的基础,上,上实现了,“,“网络化,”,”、“智,能,能化”、,“,“管理控,制,制一体化,”,”以及“,综,综合自动,化,化”，因,此,此自动化,教,教育的内,涵,涵也随之,发,发生了较,大,大的变化,。,。,总的变化,趋,趋势是不,断,断拓展专,业,业口径，,除,除了加强,“,“网络控,制,制”、“,人,人工智能,”,”、“智,能,能控制”,等,等内容外,，,，还增加,了,了复杂产,品,品设计过,程,程的自动,化,化、管理,与,与决策过,程,程的自动,化,化、综合,自,自动化等,方,方面的内,容,容，为学,生,生今后的,发,发展创造,更,更大的空,间,间。,二、国,外,外自动化,教,教育的现,状,状及发展,自动化教,育,育一般有,两,两种模式,：,：,专门设置,了,了自动控,制,制或自动,化,化的学科,、,、系及专,业,业；,将控制与,自,自动化的,内,内容融入,到,到相关的,学,学科、系,及,及专业中,，,，实行更,宽,宽口径的,培,培养。,模式的,典,典型代表,有,有俄罗斯,和,和中国，,欧,欧美等国,家,家的部分,学,学校也采,用,用了第一,种,种模式，,但,但大部分,学,学校实行,的,的是模式,。,在很多国,家,家的大学,中,中，尽管,有,有的设置,了,了自动化,领,领域的本,科,科专业，,有,有的没有,，,，但在研,究,究生教育,方,方面，普,遍,遍都独立,设,设置有自,动,动化领域,的,的硕士和,博,博士培养,计,计划。,国外自动,化,化教育的,主,主流模式,目前越来,越,越多的学,校,校采用第2种模式,，,，也就是,将,将自动化,教,教育融入,到,到的更宽,口,口径的学,科,科和专业,中,中，通常,是,是放在“,电,电气工程,”,”、“电,气,气工程与,计,计算机”,、,、“电气,与,与电子工,程,程”这一,类,类系和专,业,业中。,这实际上,反,反应了目,前,前大学教,育,育一个总,的,的发展趋,势,势，即专,业,业面越来,越,越宽，专,业,业界限越,来,来越淡化,，,，学科的,交,交叉综合,越,越来越明,显,显，本科,阶,阶段的人,才,才培养越,来,来越“通,才,才化”。,虽然欧美,的,的大部分,学,学校没有,专,专门设置,自,自动化专,业,业，但这,些,些学校的,电,电气、电,子,子、计算,机,机、机械,、,、化工、,航,航空等很,多,多学科和,专,专业都包,含,含了自动,化,化和自动,控,控制的内,容,容，同时,还,还面向全,校,校的大部,分,分专业开,设,设自动化,基,基本原理,和,和方法的,入,入门课程,。,。,例如，美,国,国斯坦福,大,大学（StanfordUniversity）的,电,电气工程,系,系面向全,校,校开设有,很,很多自动,化,化的课程,，,，既有入,门,门性课程,，,，也有前,沿,沿领域和,最,最新研究,动,动向的课,程,程，范围,几,几乎涵盖,了,了自动化,的,的所有领,域,域。,斯坦福大,学,学电气工,程,程系开出,的,的自动化,课,课程举例,Signal Processing and LinearSystems,（,（信号,处,处理与线,性,性系统）,FeedbackControlDesign（,反,反馈控制,设,设计）,IntroductiontoControlDesign Techniques（控,制,制设计技,术,术概论）,ControlSystem Design and Simulation,（,（控制,系,系统设计,与,与仿真）,OptimalControlandHybrid Systems（,最,最优控制,与,与混杂系,统,统）,Modern Control Design（现代,控,控制设计,）,）,AnalysisandControlofNonlinear Systems（非,线,线性系统,的,的分析与,控,控制）,IntroductiontoLinear DynamicalSystems,（,（线性,动,动态系统,概,概论）,EmbeddedSystemDesign Laboratory（嵌,入,入式系统,设,设计实验,）,）,IntroductiontoComputerNetworks（计,算,算机网络,概,概论）,IntroductiontoCommunication Systems（通,信,信系统概,论,论）,IntroductiontoCommunication Systems（通,信,信系统概,论,论）,IntroductiontoDigitalImage Processing,（,（数字,图,图象处理,概,概论）,AdvancedTopicsin Computation for Control（,关,关于控制,计,计算的前,沿,沿话题）,IntroductiontoComputerVision,（,（计算机,视,视觉概论,）,）,MathematicalMethodsforRobotics,Vision and Graphics（机,器,器人、视,觉,觉和图像,的,的数学方,法,法）,DigitalProcessing of SpeechSignals,（,（语音,信,信号的数,字,字处理）,DigitalVideo Processing,（,（数字视,觉,觉处理）,Artificial Intelligence:Principles&Techniques,（,（人工智,能,能：原理,和,和方法）,Probabilistic ModelsinArtificial Intelligence（,人,人工智能,中,中的概率,模,模型）,MachineLearning,（,（机器学,习,习）,InformationTheory（信,息,息理论）,AdaptiveSignalProcessing（自,适,适应信号,处,处理）,AdaptiveNeuralNetworks,（,（自适应,神,神经网络,）,）,Global Positioning Systems（全,球,球定位系,统,统）,Radar RemoteSensing,（,（雷达遥,感,感）,Mobile and WirelessNetworksandApplications（移动,无,无线网络,及,及其应用,）,）,WirelessSensorNetworksConcepts and Implementation,（,（无线传,感,感网络的,概,概念及实,现,现）,InternetRoutingProtocols and Standards,（,（互联,网,网路由协,议,议和标准,）,）,DynamicProgrammingandStochastic Control（动,态,态规划与,随,随机控制,）,）,ApproximateDynamicProgramming,（,（近似动,态,态规划）,Convex OptimizationwithEngineeringApplications（凸优,化,化方法及,其,其工程应,用,用）,Stochastic DecisionModels（随,机,机决策模,型,型）,BusinessManagementforElectrical EngineersandComputer Scientists,（,（针对,电,电气工程,师,师和计算,机,机专家的,经,经营管理,）,）,国外自动,化,化教育的,改,改革动态,具有自动,化,化背景的,工,工程技术,人,人员在工,程,程项目中,常,常常扮演,“,“系统集,成,成者”的,角,角色，对,项,项目的成,败,败至关重,要,要，因此,很,很多国家,的,的自动化,教,教育不断,加,加强管理,方,方面的课,程,程，培养,交,交流、沟,通,通、合作,及,及协调的,意,意识与能,力,力，提高,决,决策水平,及,及决策能,力,力。,自动化教育虽然,涉,涉及众多领域，,但,但普遍认为，应,将,将广泛了解和深,入,入学习其中一个,领,领域相结合，或,者,者讲“通才”与,适,适当的“专才”,相,相结合。只有这,样,样，才能将所学,的,的知识融会贯通,，,，深入理解相互,的,的关系和联系。,作为自动化核心,的,的反馈控制，已,经,经扩展到了工科,以,以外的很多专业,，,，因为反馈控制,的,的原理和方法对,所,所有的科技工作,者,者和大部分管理,人,人员都是必需的,。,。,为了使更多的人,对,对自动化产生兴,趣,趣，很多国家都,在,在大力加强自动,化,化的科普教育，,例,例如，广泛宣传,自,自动化所取得的,各,各种成就、针对,不,不同层次的人群,编,编写引人入胜的,科,科普书籍、在中,学,学教材中适当,地,地引入一些自动,化,化的内容、在,科,科技馆中设置,与,与自动化相关的,互,互动和演示装,置,置、举办各种科,技,技竞赛等。,三、我国自动化,教,教育的发展历程,和,和发展趋势,20世纪40年,代,代，我国的一些,大,大学就开设了自,动,动控制方面的课,程,程，但设置自动,化,化类的专业则是20世纪50年,代,代才开始的。,起步阶段主要是,借,借鉴了前苏联的,培,培养模式和课程,设,设置，专业面比,较,较窄，专业划分,比,比较细，自动化,对,对应不止一个专,业,业，并要求学生,专,专业对口，招生,和,和分配都有严格,的,的计划，学生毕,业,业后绝大多数都,能,能“专业对口”,。,。,自动化本科专业,的,的演变,前身是“工业企,业,业电气化”和“,自,自动控制”专业,，,，分别组建于1952年和1956年；前者在60年代改为“,工,工业电气化及自,动,动化”，后又改,为,为“工业电气自,动,动化”，同时还,衍,衍生出“生产过,程,程自动化”、“,检,检测技术与自动,化,化仪表”等多个,专,专业。,到了80年代，,为,为了拓宽专业口,径,径，各高校将原,有,有的多个自动化,类,类专业合并为“,工,工业自动化”,和,和“自动控制”,，,，1998年,又,又进一步合并宽,口,口径的“自动化,”,”专业，一直延,续,续至今。,自动化学科研究,生,生教育的演变,20世纪50年,代,代，举办过一些,自,自动化专业的研,究,究生班，并派遣,了,了学生和教师去,前,前苏联学习或攻,读,读研究生学位，,但,但规模都不大。,20世纪6070年代的“文,化,化大