第6章 自动化学科、专业的知识体系与课程体系
除了自动化，我觉得很难再找到一个专业，它的基础能覆盖这么广泛，从哲学方法论层面到数学层面、技术层面、工程层面。
吴澄，全国高校自动化系主任（院长）论坛报告 $ ^{①} $，2005
PPT6: 第6章
自动化学科、
专业的知识体系与课程体系
第6章 自动化学科、专业的知识体系与课程体系
视频公开课4：自动化（专业）知识结构——自动化专业学什么
本章回答自动化专业学什么，自动化专业学生应该具备什么样的专业知识结构？为此，本章介绍以下3部分内容：
（1）给出自动化学科的完整知识体系。了解并掌握自动化学科的知识体系结构，将有助于自动化专业学生深刻理解作为一个自动化人才必须具备的基本知识结构和必须掌握的基本知识内容。
（2）给出适应不同培养目标、适应不同院校的自动化专业的三类知识体系。了解并掌握与所在学校相对应的自动化专业的知识体系，将有助于自动化专业学生深刻理解所在学校（专业）实施的课程体系。
（3）给出适应不同培养目标、适应不同院校的自动化专业的三类课程体系。了解并掌握所在学校（专业）实施的具体课程体系，将有助于自动化专业学生初步了解四年内将要学习的课程及其课程之间的相互关系，从而制定出适合学生自己的学习目标与具体的学习计划。
6.1 自动化学科的知识结构与知识体系
构筑一个学科的知识大厦中的各部分知识之间应该是有联系的，而分析一个学科的知识结构并建立相应的知识体系就是要找出其内在的有机联系，并通过知识之间的关联表述将其清晰地给出，从而使每一位刚接触该学科的人员都能清晰地和正确地了解，需要掌握哪些知识和为什么要掌握这些知识。
虽然并不是每一门学科的知识大厦都能通过简洁的知识之间的关联表述就能清晰地给出，但对自动化学科来说，确能将其知识结构和知识体系一目了然地表述出。为了做到这一点，先对前几章的有关内容做一扼要回顾。
在第5章第5.2节对“自动化科学技术的基本内容与核心概念”的论述中以及第3、4章的介绍中，多次明确地指出，无论是对简单的自动化机器或设备，还是对大型复杂的自动化过程与系统，自动化的核心是控制与系统，而控制的核心概念是反馈。
由此，我们为自动化学科的知识大厦首先建立了这样的核心概念框架——自动化的核心是控制与系统，反馈闭环控制是自动控制的最基本形式，现代复杂系统的控制是自动化学科研究的主要问题。
为了加深对这些概念与框架的认识，更为了勾画出自动化学科的知识结构，有必要重温在第5.2中已分析过的典型的负反馈闭环控制图（见图5.2.3）。不考虑噪声与外部扰动，图5.2.3可画为图6.1.1（图中网络接口与通信中包含了A/D转换和D/A转换）。
图 6.1.1 虽然表示的仅仅是一个典型的负 $ \underline{\text{反馈}} $闭环控制的结构图，但实际上它深刻地反映了自动化学科的许多知识之间的关系与联系。下面将从三方面，对图 6.1.1 表示的负反馈闭环控制结构进行更深入的分析，分析其各部分同自动化学科的“知识域”之间的关系，为下一步构筑自动化学科的知识大厦做准备。
1. 从反馈与控制的角度看负反馈闭环控制结构
正如上面介绍的，图6.1.1给出的是“反馈”结构，实现的是“控制”功能，通过这样的负反馈闭环控制，能对被控量实行有效的控制。可以说，有相当一大部分实际运行的自动化系统（包括大型复杂系统中的许多子系统）可归纳为图6.1.1所示的典型结构。因此图6.1.1给出的负反馈闭环控制图是自动化控制的本质图、核心图。
2. 从信息与物质、能量的角度看负反馈闭环控制结构
为了比较容易地看出负反馈闭环控制图反映的信息与物质、能量的关系，对图6.1.1添加上相应的标注使其成为图6.1.2。在图6.1.2中，左面处理的都是“信息”，而右面则与“物质”、“能量”有关。
从信息与物质、能量的角度，整个负反馈闭环控制的过程又可表述为：传感器将反映被控物质世界对象状态的“物质”与“能量”转换为“信息”（此
过程就称为信息获取），经过信息传输、信息处理和信息控制，再经过执行器将“信息”转换为能对被控对象状态产生作用的“物质”与“能量”，从而改变物质世界。因此，从信息与物质、能量相互转换的角度，图6.1.2可进一步表示为图6.1.3。
3. 从数字量与模拟量的角度看负反馈闭环控制结构
采用数字计算机作为控制器，尤其是通过（数字）网络构成的控制系统，在任一个负反馈闭环控制中就存在着两种量，在时间轴上连续的“模拟量”与在时间轴上离散的“数字量”，如图6.1.4所示。在图6.1.4中，如以模/数（A/D）转换和数/模（D/A）转换为分界线，左面处理的都是数字量，而右面则与模拟量有关。
图 6.1.4 虽然只是将负反馈闭环控制划分成了数字量部分与模拟量部分，但实际上反映出了许多深层次的东西，它们是：
（1）“数字量”也就是“信息量”总是弱电——低电压（24V及以下）、小电流（毫安、微安级），而“模拟量”既有弱电，又有强电——高电压（220V及
以上）、大电流（安培级），还涉及非电量（与物理、化学过程有关的量），这些量真实地反映了被控对象的（机械、电气）状态；
（2）“数字量”对应着数字计算机（包括微处理器、PLC等）和网络，因而这样的控制常称为计算机（网络化）控制，相应的控制系统就称为 $ \underline{\text{计算机}} $（网络化）控制系统。这深刻地反映了计算机、网络（包括硬件与软件）在现代自动化系统中的重要性与突出地位。
分析到这，不难发现，几乎所有的与自动化学科有关的控制方面的知识都能从图6.1.1所示的典型负反馈闭环控制中反映出来，换句话说，完成一个基本系统的反馈控制需要用到几乎全部自动化学科知识域中的知识（虽然只是每个知识域中的部分知识）。因此，可将负反馈闭环控制结构图（图6.1.1）中的每一部分作为自动化学科中的一个知识域，图6.1.5给出了这种对应关系。在该图中，反馈控制的每一部分（每个方框）对应一个知识域，反馈控制各个方框之间的箭头代表了知识域之间的关系。其对应关系与知识域的命名分别为：
（1）控制器对应的知识域命名为“控制与智能”，增加“智能”是突出智能控制的重要性；
（2）网络接口与通信（包含了A/D转换和D/A转换）对应的知识域命
名为“网络与通信”；
（3）执行器对应的知识域命名为“执行与驱动”，增加“驱动”是强调需将“弱电”的“信息量”转换、放大成“强电”的“模拟量”，或转换成机、液等非电量，才能“执行”控制任务；
（4）对象对应的知识域命名为“对象与建模”，增加“建模”是突出建立对象模型的重要性；
（5）传感器对应的知识域命名为“传感与检测”，增加“检测”是更恰当地描述该知识域的内涵——采用传感器来检测对象被控量；
（6）信号处理对应的知识域命名为“计算与处理”，增加“计算”是突出信号处理往往需要复杂的计算。
知识体系通常由知识层、知识域、知识元和知识点四个层次组成，如图6.1.6所示。每个知识层由若干知识域组成，一个知识域包括若干个知识元，而知识元又由多个知识点组成。鉴于知识体系中具体知识点太多太多，一般将知识元作为知识体系的基本单位（不再列出下属的知识点）。知识元通常又分为核心知识元和一般（非核心）知识元。全部核心知识元组成了知识体系的最小集合。
按照知识体系的组成规则，如将图6.1.5所示的6个有机联系的知识域组成控制知识层，并表示成图6.1.7所示的简洁的形式，可以清晰地看出6个知识域之间的有机联系，这对于理解并熟悉控制知识层中6个知识域所包含的内容及其相互关系是非常有帮助的。
在控制知识层的基础上，加上构筑自动化学科知识大厦必不可少的基础知识层，和对应自动化科学技术主要研究的系统（控制）问题——系统知
识层，就得到自动化学科的整个知识结构框架，如图6.1.8所示，可进一步简化为图6.1.9。
（1）基础知识层含三个知识域，分别为数理基础、机电基础、计算机基础；
（2）控制知识层含六个知识域，分别为传感与检测（或信息获取）、网络与通信（或信息传输）、计算与处理（或信息处理）、控制与智能（或信息控制）、
由此 $ \underline{，} $，整个自动化学科的知识体系由三层知识(只考虑到知识元)构成，包括十个知识域，分别是：
执行与驱动（或信息应用，或信息能量转换）、对象与建模；
（3）系统知识层含系统与工程一个知识域。
在以上十个知识域中，反映自动化学科特点的是控制与智能、传感与检测、执行与驱动、对象与建模、系统与工程五个知识域；而控制与智能、对象与建模、系统与工程三个知识域则可视为自动化学科知识体系的核心知识域，也是自动化学科与其他学科的最大区别。
自动化学科知识体系中的各个知识域包含的知识元列举如下：
（1）“数理基础”知识域，包含的知识元有：数学基础、力学基础、物理基础、化学基础、生物学基础、生命科学基础、脑科学基础、思维科学基础、系统科学、管理科学等；
（2）“机电基础”知识域，包含的知识元有：电工基础、电子基础、机械基础、微电子基础、电力电子等；
（3）“计算机基础”知识域，包含的知识元有：计算机基础、计算机语言、微机原理等；
（4）“传感与检测”知识域，包含的知识元有：理化生等传感器、检测与诊断、遥测、遥感、抗干扰技术、测量信号处理、机器人感知等；
（5）“网络与通信”知识域，包含的知识元有：通信原理、计算机网络、多媒体、遥技术等；
（6）“计算与处理”知识域，包含的知识元有：数字信号处理、图像处理、模式识别、计算算法基础、数据结构、数据挖掘、并行处理、分布处理、操作系统、软件工程、搜索与推理等；
（7）“控制与智能”知识域，包含的知识元有：经典控制理论、现代控制理论、最优控制、自适应控制、自学习控制、鲁棒控制、可靠性与容错、人工智能、智能控制、人机控制等；
（8）“执行与驱动”知识域，包含的知识元有：机电汽液驱动与控制、自动化仪表、光机电一体化、各种遥控器等；
（9）“对象与建模”知识域，包含的知识元有：系统辨识与参数估计、各类系统建模技术、CAD仿真技术、虚拟现实技术、机器人原理、×× $ ^{①} $系统（××过程）等；
（10）“系统与工程”知识域，包含的知识元有：多变量系统、非线性系统、分布参数系统、离散事件系统、大系统、复杂系统、运动控制系统、过程控
制系统、集成自动化系统、信息物理融合系统、XX $ ^{①} $自动化系统（XX控制系统）、管理信息系统、系统工程、运筹学、云计算、可靠性工程、工业工程、智能系统、机器人系统、人机系统、多智能体等。
6.2 自动化专业的知识结构与知识体系
6.1 节给出了面向整个科学技术研究与科学工程教育的自动化学科的知识结构与知识体系（如图 6.1.8 与图 6.1.9 所示），对仅面向高等教育的自动化专业来说，其知识结构应该是一样的（如图 6.1.9 所示），知识体系是类似的，但各个知识域包含的知识元将有很大的区别（普遍会少一些），即使知识元的名称相同，包含的知识内容（知识点）也要窄得多、基础得多。
另一方面，自动化专业的知识体系将直接联系着自动化专业的课程体系、直接影响着课程的设置。而我国目前设置自动化专业的高等院校已有近500所，覆盖了工科类、综合类、师范类、农林类的“研究型”大学、“教学研究型”大学和“教学型”大学，涉及部委属院校、地方院校和民办学校。对于这些不同类型院校的自动化专业，其培养目标或任务会有很大的差别，其知识体系（对应课程体系）必须体现这些差别。
本节将从自动化学科与事业的发展需要三种不同类型的科技人员着手，针对不同的培养目标或任务，给出三类各有特色的知识体系。
6.2.1 自动化专业知识体系的细分
目前，自动化教育界比较一致的观点是，为不同培养目标（不同人才需求）的自动化专业。而细分（规划）三类不同的知识体系，既体现不同与特色，又尽可能规范。
我们知道，控制是自动化科学技术的核心概念，亦是自动化学科与其他学科最大的不同点。所谓控制，一定要有被控制的对象。从最初的机器、设备到今天的大型复杂系统或过程，对自动化科学技术来说都是被控制的对象。从实际的工程对象到抽象的模型，根据被控制的对象的不同物理、数学形态，自动化学科研究可分为以下三个不同类型：
（1）“实体控制”研究——突出学科的工程特征；
（2）“信息控制”研究——突出学科的信息特征；
扩展阅读6.2.1：自动化学科专业人才培养分类及其定位研究
（3）“模型控制”研究——突出学科的数学特征。
对应本科自动化专业教育，可得到针对不同培养目标的三种类型的知识体系，分别为：
（1）“实体控制”类知识体系；
（2）“信息控制”类知识体系；
（3）“模型控制”类知识体系。
\$6.2.2 “实体控制”类知识体系
一、 “实体控制”类研究的特点——突出学科的工程特征
从工程的观点，自动化离不开具体对象：小到日常的家用电器这样的微小系统，大到电力系统那样的人造的复杂大系统；可以是非常具体的机器、设备，也可以是相对抽象的虚拟机器、设备。
实体的控制，即工程中具体对象（实际设备）的控制，是自动化科学技术中最基本、也是最实在的控制，最充分地体现了自动化科学技术的作用是如何有效地利用信息来促进能量与物质（如能源、材料和环境资源、人力资源等）的有效利用。因此， $ \underline{\text{要}} $实现实体的控制，不仅要考虑信息，还要考虑能量、热量和效率等因素，因而直接关联到许多其他相关工程学科（如机械工程、电机工程、航空和航天工程、化学工程等）。如电力系统自动化涉及电机工程，制造系统自动化涉及机械工程，化工生产过程自动化涉及化工工程，等等。
因此，对实体控制的研究，主要从技术与工程的角度，将自动化科学技术的原理与方法转换为工程应用技术（控制工程设计方法和软件），使其适用于工程实际；同时将自动化技术应用于具体对象，使其成为自动化设备、自动化系统或自动化工程，并解决工程实际中遇到的各种实际技术问题，如特殊设备软硬件研制。
二、 “实体控制”类知识体系的特点
根据“实体控制”类研究的特点，并把握住工程中具体对象的控制是自动化中最基本的控制，可归纳出“实体控制”类知识体系的以下特点：
（1）工程的特点。学习将自动化科学技术的原理与方法转换为工程应用技术；同时学习将自动化技术如何应用于具体对象，使其成为自动化设备、自动化系统或自动化工程。
（2）专门自动化的特点。针对不同的对象（行业），形成具有专门针对性的自动化，如商业自动化、化工自动化、交通自动化，建筑自动化、电力自动化等。
“实体控制”类知识体系，适用于培养“应用型”的高级技术人才的培养，
比较适合于一般工科院校的自动化专业，学生的培养目标是，毕业后大部分毕业生从事自动化技术的具体工程应用研究与开发，少部分毕业生从事自动化科学技术的研究与继续研究生学习。
“实体控制”类知识体系，需要针对不同的行业对象，开展有特色的专业教学，包括开设更多的与行业背景有关的教学实验，真正培养出“应用型”的高级技术人才。但要注意与其他相近工程专业的区别，突出自动化学 $ \underset{\cdot}{科} $的特点与特色——信息、控制与系统。
三、 “实体控制”类知识体系例——生产过程自动化
该知识体系针对生产过程自动化，如化工、生化、石油生产过程（也适合于电力、冶金等生产过程，但要作相应的调整），适合于面向化工、生化、石油等行业自动化专门人才的培养。其知识体系中的各个知识域包含的知识元分别列举如下 $ ^{①} $：
（1）“数理基础”知识域，包含的知识元有：高等数学、线性代数、概率与随机过程、复变函数与积分变换、运筹学 $ ^{*} $、大学物理、工程化学等；
（2）“机电基础”知识域，包含的知识元有：工程制图、电路分析、电磁场 $ ^{*} $、模拟电子、数字电子、信号分析 $ ^{*} $、电机原理、机械原理 $ ^{*} $、电力电子 $ ^{*} $等；
（3）“计算机基础”知识域，包含的知识元有：计算机原理、计算机语言、微机原理、嵌入式系统等；
（4）“传感与检测”知识域，包含的知识元有：传感器、（自动）检测技术、仪表抗干扰技术、过程测量仪表、测量信号处理 $ ^{*} $、智能仪器仪表 $ ^{*} $等；
（5）“网络与通信”知识域，包含的知识元有：工业计算机网络、通信原理等；
（6）“计算与处理”知识域，包含的知识元有：数字信号处理、图像处理 $ ^{*} $、模式识别 $ ^{*} $、数据结构 $ ^{*} $、操作系统 $ ^{*} $等；
（7）“控制与智能”知识域，包含的知识元有：经典控制理论、现代控制理论、计算机控制（数字控制）、最优控制 $ ^{*} $、人工智能 $ ^{*} $、智能控制 $ ^{*} $等；
（8）“执行与驱动”知识域，包含的知识元有：过程自动化仪表、PLC、控制电机 $ ^{*} $、控制仪表及装置 $ ^{*} $等；
（9）“对象与建模”知识域，包含的知识元有：过程系统辨识、过程建模技术、过程仿真技术等；
（10）“系统与工程”知识域，包含的知识元有：过程系统原理、过程控制装置、过程控制系统及工程、现场总线技术及其应用、集散控制系统原理及应用、控制系统设计与整定、运动控制系统 $ ^{*} $、管理信息系统 $ ^{*} $、系统工程 $ ^{*} $、最优化 $ ^{*} $、智能系统 $ ^{*} $等。
\$6.2.3 “信息控制”类知识体系
一、 “信息控制”类研究的特点——突出学科的信息特征
自动化学科的奠基者维纳在他的著名的《控制论》中，首先将信息上升到与物质、能量同等重要的地位；而钱学森在《工程控制论》序言中更明确地写道：“这门新学科的一个非常突出的特点就是完全不考虑能量、热量和效率等因素，可是在其他各门自然科学中这些因素是非常重要的。控制论所讨论的主要问题是一个系统的各个不同部分之间的相互作用的定性性质以及整个系统的总的运动状态。”
由此可看出，自动化学科研的着眼点是信息与控制，可形象地称为“信息的控制”，并在信息的控制时必须要有系统的观点。
从系统的观点研究信息的控制深刻反映了自动化学科的信息特征与系统特征。因此，“信息控制”类研究应是自动化学科研究的主体，包括研究系统建模、信息获取、信息处理和信息控制的各种原理和方法，研究大型复杂系统的设计方法、控制理论和技术实现途径、自动化技术在各种工程和非工程系统的应用中所带来的跨学科理论和方法问题等。
二、 “信息控制”类知识体系的特点
根据“信息控制”类研究的特点，并把握住从系统的观点研究信息的控制，可归纳出“信息控制”类知识体系的以下特点：
（1）信息的特点。需要学习信息科学技术的许多方面内容，重点在信息的控制应用上；
（2）通识自动化的特点。学习的是带有一定普遍性或共性的对象（机器、设备、系统、过程）的信息控制问题，因而具有通识自动化的特点；
（3）系统的特点。学习从系统的观点研究信息的控制，通过“综合”与“集成”的方法，来解决信息的控制问题。
“信息控制”类知识体系适用于“科研开发型”自动化人才的培养，比较适合于研究型大学的自动化专业。学生的培养目标是，毕业后能从事宽范围的自动化科学技术的研究与应用开发，其中的很大一部分毕业生（对研究型大学）将进入研究生行列。
“信息控制”类知识体系，一般通过“过程控制”与“运动控制”这两个“通
识自动化”对象，来突出自动化学科的特点与特色——信息、控制与系统；同时可根据不同学校不同的背景（区域、行业等），开展有特色的专业教学。
三、 “信息控制”类知识体系例
“信息控制”类知识体系中的各个知识域包含的知识元分别为 $ ^{①} $:
（1）“数理基础”知识域，包含的知识元有：工科数学分析（或高等数学）、线性代数、概率与随机过程、复变函数与积分变换、大学物理、工程化学、数值分析与算法 $ ^{*} $、离散数学 $ ^{*} $、数理方程 $ ^{*} $、应用泛函分析 $ ^{*} $、运筹学、现代生物学 $ ^{*} $等；
（2）“机电基础”知识域，包含的知识元有：工程制图、电路分析、电磁场、模拟电子、数字电子、微电子学 $ ^{*} $、信号分析、电机原理、电力电子 $ ^{*} $、机械原理 $ ^{*} $等；
（3）“计算机基础”知识域，包含的知识元有：计算机原理、计算机语言、微机原理、嵌入式系统等；
（4）“传感与检测”知识域，包含的知识元有：传感器、检测技术、仪表抗干扰技术 $ ^{*} $、测量信号处理 $ ^{*} $等；
（5）“网络与通信”知识域，包含的知识元有：通信原理 $ ^{*} $、计算机网络等；
（6）“计算与处理”知识域，包含的知识元有：数字信号处理、图像处理 $ ^{*} $、模式识别 $ ^{*} $、数据结构 $ ^{*} $、操作系统 $ ^{*} $等；
（7）“控制与智能”知识域，包含的知识元有：经典控制理论、现代控制理论、计算机控制（数字控制）、最优控制 $ ^{*} $、人工智能 $ ^{*} $、智能控制 $ ^{*} $、随机控制 $ ^{*} $等；
（8）“执行与驱动”知识域，包含的知识元有：控制电机、自动化仪表、PLC等；
（9）“对象与建模”知识域，包含的知识元有：系统辨识、建模技术、计算机仿真技术、虚拟现实技术等；
（10）“系统与工程”知识域，包含的知识元有：运动控制系统、过程控制系统、×× $ ^{②} $自动化系统”（××控制系统）、集成自动化系统、现场总线技术、系统可靠性分析 $ ^{*} $、机器人控制 $ ^{*} $、管理信息系统 $ ^{*} $、系统工程 $ ^{*} $、智能系统 $ ^{*} $等。
\$6.2.4 “模型控制”类知识体系
一、 “模型控制”类研究的特点——突出学科的数学特征
回顾历史，自动化科学技术发展成为一门独立的学科，坚实的数学基础功不可没，严密的理论架构功不可没。实际上，正是因为数学家维纳的《控制论》与钱学森的《工程控制论》等巨著的先后问世，系统地揭示了控制对自动化、航空、航天、电子通信等科学技术的意义与深远影响，才真正诞生了自动化科学技术学科。也就是说，正是因为有了基于坚实数学基础之上的严密的理论架构，自动化学科才得以发展成为今天这样一门在整个科学技术体系中占有重要地位的学科，成为具有最坚实数学与理论基础的技术学科之一。因此，继续加强基础理论研究仍是自动化学科发展的重要任务。
构筑自动化学科的严密的理论架构，为实际控制提供有效的原理与方法，另一方面的基础工作也是必不可少的，那就是建立能准确反映被控对象特性的数学模型。
我们知道，模型在许多技术学科中都起着十分重要的作用，但对于自动化学科来说似乎更有它的特殊性。首先，面向控制的模型与一般模型的基本区别在于，描述子系统间的交互作用的方法不同，要求反映出系统的基本输入/输出特性以及噪声抑制能力和互联稳定性等；其次在输入/输出特性的框架下，比较容易将一个高逼真度的复杂模型降阶成为低逼真度的简单模型，从而为复杂互连系统的控制设计打下基础，这一点对大型工程系统的控制是异常关键的。
实际上，对自动化学科的理论研究来说，与其他学科的交叉更多地体现在系统建模中。因此，称其为“模型控制”类研究是合适的，它不仅反映了学科的数学特征和理论特征，而且反映了模型在控制中的突出地位。
毫无疑问，“模型控制”类研究应是自动化学科新理论的重要源泉，包括探索各种系统运动规律和控制理论及方法学，研究人类的感知、思维和决策行为机制的人工智能理论，以及设计和实现自动化系统时涉及的与理、化、生、计算机等学科有关的原理性的问题。
二、 “模型控制”类知识体系的特点
根据“模型控制”类研究的特点，“模型控制”类知识体系应突出坚实的数学基础、坚实的控制理论基础；突出对典型的控制系统进行抽象、加工、改造（使具有普适性）和分析的能力。
国内有部分理科类院校，也开设类似自动化专业的许多课程，或本身就设立自动化专业，并且其毕业生中的相当一部分或从事自动化科学技术的
研究，或继续攻读自动化学科方面的研究生学位，“模型控制”类知识体系就适合于此类院校与专业。
三、 “模型控制”类知识体系例
“模型控制”类知识体系中的各个知识域包含的知识元为 $ ^{①} $：
（1）“数理基础”知识域，包含的知识元有：数学分析、线性代数、概率论与数理统计、随机过程、复变函数、数值分析与算法、大学物理、工程化学 $ ^{*} $、运筹学、离散数学 $ ^{*} $、数理方程 $ ^{*} $、应用泛函分析 $ ^{*} $、现代生物学 $ ^{*} $等；
（2）“机电基础”知识域，包含的知识元有：电路分析、电磁场 $ ^{*} $、模拟电子、数字电子、信号分析 $ ^{*} $、电机原理 $ ^{*} $等；
（3）“计算机基础”知识域，包含的知识元有：计算机原理、计算机语言、微机原理等；
（4）“传感与检测”知识域，包含的知识元有：检测技术 $ ^{*} $、测量信号处理 $ ^{*} $等；
（5）“网络与通信”知识域，包含的知识元有：通信原理 $ ^{*} $、计算机网络 $ ^{*} $等；
（6）“计算与处理”知识域，包含的知识元有：数字信号处理、图像处理 $ ^{*} $、模式识别 $ ^{*} $、数据结构 $ ^{*} $、操作系统等；
（7）“控制与智能”知识域，包含的知识元有：经典控制理论、现代控制理论、计算机控制（数字控制）、最优控制、人工智能、自适应控制 $ ^{*} $、智能控制 $ ^{*} $等；
（8）“执行与驱动”知识域，包含的知识元有：自动化仪表 $ ^{*} $、PLC $ ^{*} $等；
（9）“对象与建模”知识域，包含的知识元有：系统辨识、建模技术、计算机仿真技术、虚拟现实技术等；
（10）“系统与工程”知识域，包含的知识元有：系统工程、大系统、非线性系统、运动控制系统 $ ^{*} $、过程控制系统 $ ^{*} $、集成自动化系统 $ ^{*} $、管理信息系统 $ ^{*} $、智能系统 $ ^{*} $等。
\$6.3 自动化专业人才的知识、素质与能力要求
上面介绍的知识结构与体系，主要是从纯学科、专业的角度，即应称为“学科、专业知识结构与体系”。作为一个合格的自动化专业人才，需要其他
方面的知识，需要全面的能力与高的素质。
本节根据自动化专业人才培养目标，规划自动化专业人才的完整知识结构，和对自动化专业人才的能力与素质要求。
6.3.1 自动化专业人才培养目标
自动化专业对本科生的培养目标是：自动化工程师或科学家的“雏形”或“毛坯”，这包含了两重意思，或者说可分解成近期目标与长远目标两部分：①长远目标，使每一位学生将来都能成为自动化工程师或科学家；②近期目标，通过四年的自动化专业的培养，每一位学生都具备自动化工程师或科学家的基本素质、基本能力和基本完整的知识结构。
我们知道，知识、能力和素质是进行高科技创新的基础。只有将三者的教育与培养有机地结合起来，并贯穿于教育的全过程，才有可能培养出高水平人才。
正确理解知识、能力和素质的内涵及其关系很重要。目前的认识是：知识是基础，是能力和素质的载体；能力是知识的综合体现，是在获取知识过程中，经培养训练 $ \underline{\text{和实践锻炼}} $而形成；素质是人在获取知识、应用知识和创造知识过程中，在社会化过程中形成的相对稳定的各种品质的总和。知识和能力可以相得益彰，而高的素质可以推动知识和能力的扩展。
依据自动化专业对本科生的培养目标，通过四年的自动化专业的培养，每一位学生都应具备工程师或科学家的基本素质、基本能力和基本完整的知识结构。具体来说，对自动化专业人才的要求包括五个方面的知识要求、四个方面的素质要求、三个方面的能力要求，见表6.3.1。
下面分小节详细介绍对知识、素质和能力的具体要求。
| 总要求 | 具体要求 |
| 知识要求 | 工具性知识、人文社会科学基础知识、自然科学基础知识、工程技术基础知识、自动化专业知识 |
| 素质要求 | 思想道德素质、科学素质、文化素质、身心素质 |
| 能力要求 | 获取知识能力、应用知识能力、创造知识（科研创新）能力 |
6.3.2 自动化专业人才的完整知识结构
自动化专业人才所需的完整知识包括五方面知识，分别为工具性知识
人文社会科学基础、自然科学基础、工程技术基础和自动化专业知识，见表6.3.2。其中自然科学基础、工程技术基础和自动化专业知识覆盖的内容与第6.2节介绍的自动化专业的知识体系覆盖的内容完全一致。
对自动化专业人才所需的完整知识，还有另一种组织法， $ \underline{\text{分为}} $通识教育、专业基础和专业知识三部分。其中：“通识教育知识”（或称“普通教育知识”、“公共基础知识”）覆盖了工具性知识、人文社会科学基础和自然科学 $ \underset{\cdot}{学} $基础等三方面知识，相应的课程常称为“通识课”或“普通课”、“公共课”；而“专业基础知识”和“专业知识”分别对应着工程技术基础知识和自动化专业知识，相应的课程分别称为“专业基础课”和“专业课”。
| 知识结构 | 知识要求 | |
|---|---|---|
| 工具性知识 | 外语 | 掌握阅读专业资料、撰写专业文章摘要、一般性交流的基本知识 |
| 计算机应用 | 掌握应用计算机进行各类计算、文字处理、编辑等工作的知识 | |
| 互联网应用 | 掌握利用互联网进行各种信息的收集和利用 | |
| 文献检索 | 掌握文献检索的多种方法，能综合文献资料 | |
| 科技方法与方法论 | 掌握演绎推理方法、归纳法，具有初步的控制论、系统论知识 | |
| 科技写作 | 掌握撰写文献综述、毕业设计论文、学术论文 $ ^{a} $的基本方法 | |
| 人文社会科学基础 | 文学 | 阅读过一定数量的文学名著，了解一些中外著名的文学作家和代表性作品，通过文学著作品味人生、了解社会、提高文学修养 |
| 历史学 | 了解中华民族几千年文明史，尤其是近代革命史，有民族责任感和使命感；了解在世界科技发展中发生的重大事件 | |
| 哲学 | 有马克思主义的立场、观点和方法，初步掌握唯物辩证法的基本思想，具有从哲学角度看待世界、分析问题的视野 | |
| 政治学 | 较系统地学习毛泽东思想、邓小平理论、“三个代表”思想的主要内容，并联系实际深刻领会，自觉实践 | |
| 艺术学 | 了解基本的音乐、美术知识 |
续表
| 知识结构 | 知识要求 | |
| 人文社会科学基础 | 法学 | 较系统的法律基本知识 |
| 社会学 | 初步的社会学知识 | |
| 经济学 | 较系统地学习马克思主义政治经济学的基本概念、基本原理、基本方法，能正确认识社会主义市场经济体制下的经济规律 | |
| 管理学 | 具有一定的管理学基础知识 | |
| 心理学 | 基本的心理学知识，能够进行自我心理调整 | |
| 自然科学基础 | 数学 | 较系统的数学知识，较强的数学素养 |
| 物理学 | 完整的大学物理知识，实验技能强，有一定现代物理学的知识 | |
| 化学 | 大学化学的初步知识 | |
| 生命科学 | 生命科学的初步知识 | |
| 地球科学 | 具有节约资源、保护环境的意识和基本知识 | |
| 工程技术基础 | 工程制图与机械原理 | 了解机械学的最基本的原理和方法，具有工程制图的基本知识，能绘制简单的工程图，能读懂一般的工程图纸 |
| 电工电子学 | 具有完整的电路理论、模拟和数字电子技术等知识，能分析较复杂的电子电路，具有设计、调试电子电路的能力 | |
| 计算机技术 | 具有计算机软硬件知识，掌握将计算机作为核心对系统进行控制和管理的知识 | |
| 工程实践 | 熟悉工程中常用物理量的测试方法和表示方法，熟悉控制系统的设计和调试方法 | |
| 自动化专业知识 | 参考具体的自动化专业“知识体系” | |
注：打“ $ ^{*} $”的为提高要求。
6.3.3 自动化专业人才的素质、能力要求
素质要求是人才培养的整体要求，一般包括思想道德素质、科学素质、文化素质与身心素质这四个方面。对自动化专业人才的素质结构与具体要求见表6.3.3。
对自动化专业人才的能力结构与具体要求见表6.3.4，包括获取知识能力、应用知识能力和创造知识（科研创新）能力。
| 素质结构 | 素质要求 | |
| 思想道德素质 | 政治素质 | 坚持四项基本原则，热爱祖国，热爱社会主义 |
| 思想素质 | 积极向上的世界观、人生观和价值观，初步掌握辩证唯物主义 | |
| 道德品质 | 社会主义的道德品质和文明的行为习惯，敬业精神和职业道德 | |
| 法制意识 | 较强的法制意识和观念，以法律为准绳，按法律办事 | |
| 诚信意识 | 诚信做人、做事、做学问 | |
| 团队意识 | 协调配合的团队精神和能力，善于与人交往，乐于助人 | |
| 文化素质 | 文化素养 | 一定的人文科学知识，传承和弘扬民族文化传统 |
| 艺术修养 | 一定的音乐、美术、艺术的鉴赏力和品位 | |
| 现代意识 | 较强的创新意识、竞争意识等 | |
| 理性意识 | 自我控制能力，理性的处理生活、工作和学习中发生的各项事情 | |
| 科学素质 | 科学素养 | 求实、求真精神，了解自然科学的重要发现和主要进展 |
| 科学思维方法 | 较强的逻辑思维、辩证思维、形象思维能力，理性的批判意识 | |
| 科学研究方法 | 较好地掌握自动化及其相关学科的科学研究方法 | |
| 综合分析素养 | 较强的综合分析与协调、处理实际技术问题的能力 | |
| 求实创新精神 | 在实践中敢于和善于使用新技术、新理论、新观点和新思想 | |
| 工程实践意识 | 较强的工程实践意识、质量意识、节约资源和保护环境意识 | |
| 价值效益意识 | 在科技和工程实践中具有市场意识和价值效益意识 | |
| 身心素质 | 身体素质 | 健康的身体，良好的体魄 |
| 心理素质 | 健康的心理，正确的自我认识，健全的人格，坚忍不拔的毅力 | |
| 能力结构 | 能力要求 | |
| 获取知识能力 | 学习能力 | 自主的学习能力，高效的学习方法 |
| 合作交流能力 | 良好的（外语）交流、社交能力和合作、协调能力 | |
| 文献检索能力 | 搜集资料、信息和文献检索能力 | |
| 应用知识能力 | 综合实验能力 | 熟练使用仪器，较强的实验方案的设计和选择能力 |
| 工程实践能力 | 能综合分析（工程）实际中出现的问题，具备初步的解决实际（工程）问题的能力 | |
| 总结与表达能力 | 良好的书面总结和口头表达能力 | |
| 科研创新能力 | 创新实验能力 | 一定的自主设计实验的能力，验证、探索已有结论 |
| 创新思维能力 | 一定的创新思维能力，思想活跃、思路较开阔 | |
| 科研开发能力 | 初步的科研和开发能力，较强的钻研精神 | |
§6.4 自动化专业的课程结构与课程体系
我们知道，知识是能力和素质的载体，对学生来说，知识的扩展、素质与能力（尤其是专业素质与专业能力）的提高主要是通过课程（理论课、实践课、讨论课、自学课等）和活动（社会活动、科技活动、文体活动等）来完成的，其中课程起着决定性的作用。
因此，明确了自动化专业人才所需的知识结构、素质和能力要求之后，就能构建出一个完整的自动化专业高等教育的课程结构与相应的课程体系。对此，本节作详细介绍。
\$6.4.1 自动化专业的课程体系结构
课程是学校组织教学的基本单位，由一个或多个知识元组成，包含了若干个（一般不少于5个）知识点；而课程体系是以课程为基本单位（单元）的、相互间有机联系的一个整体。
前已介绍，知识体系是以知识元为基本单位、相互间有机联系的一个整体，其结构依次分成知识层、知识域和知识元。作为知识体系中的基本单位，知识元又分为核心知识元和一般（非核心）知识元。核心知识元组成了知识体系的最小集合。
对应地，课程体系的结构依次分成课程类、课程组和课程，而课程又分
为核心课程和一般（非核心）课程，核心课程组成了课程体系的最小集合，核心课程应能覆盖知识体系中的全部核心知识元。
课程与知识的关系、课程体系与知识体系的关系是：学生通过课程学习、掌握知识，学校构筑课程体系让学生的知识“覆盖”知识体系。
自动化专业的课程体系可分为三个课程类，分别为“通识教育类”（或称“普通教育类”、“公共基础类”）课程（简称通识教育课）、“专业基础类”课程（简称专业基础课）和“专业类”课程（简称专业课）。每类课程又可分为若干个课程组，每个课程组又由若干课程组成。
图6.4.1给出了自动化专业的课程体系的完整结构，包括三个课程类和十五个课程组，分别为：
（1）通识教育课：含六个课程组，分别为人文科学基础组、社会科学基础组、自然科学基础组、信息基础组、外语组、文体组；
（2）专业基础课：含五个课程组，分别为电工电子组、机械与工程组、计算机原理组（或计算机与网络组）、控制基础组（或检测与控制组）、专业基础实践组；
（3）专业课：含四个课程组，分别
为（基本）控制组、专业方向组、专业实践组、专业前沿组。
根据《自动化类专业教学质量国家标准（试行）》 $ ^{①} $，自动化专业本科为四年制，总学分要求140~180学分。
上已介绍，课程又可分为核心课程和非核心课程两大类，其中核心课程覆盖了知识体系中的全部核心知识元，组成了课程体系的最小集合。因此，核心课程是学生必须学习的课程，故常称为必修课，而非核心课程则称为选修课（不少高校还将反映学科前沿和反映学校特色的课程列为选修课）。
有关十五个课程组包含的具体课程将在下面具体的课程体系中给出。需要提醒的是，学习与了解所在学校（专业）实施的具体课程体系，将有助于自动化专业学生初步了解四年内将要学习的课程及其课程之间的相互关系，从而制定出适合学生自己的学习目标与具体的学习计划。
§6.4.2 “实体控制”类课程体系
在介绍“实体控制”类知识体系时已指出，针对不同的行业对象，“实体控制”类知识体系也有一定的区别。当充分考虑到生源与培养目标的差异和制订教学计划者们的见仁见智，课程体系间的差别就更大。换言之，当学生学习时发现，自己所在的学校、专业的课程体系与本书给出的参考体系有较大差别，这一点也不奇怪。
作为参考，针对生产过程自动化，表6.4.1列出了相应的课程体系。
§6.4.3 “信息控制”类课程体系
在介绍“信息控制”类知识体系时已指出，通识自动化是其重要特点，表明该体系的知识覆盖面很宽。因此，“信息控制”类自动化专业的课程体系中常常包含了较多、有较大难度的选修课，这给学生提供了拓宽知识面的机会和选择（专业方向）的机会，但也要求学校有足够的师资来开出足够的、高层次的选修课。
不同的学校，“信息控制”类课程体系间的差别同样很大，表6.4.2与表6.4.3分别列出了两种有较大差别的“信息控制”类课程体系。其中表6.4.2中包含了许多高层次的选修课，并且将“专业方向”课程组分为“专业方向1”课程组、“专业方向2”课程组、“专业方向3”课程组和“专业方向4”课程组 $ ^{①} $，每位学生可选修1~2个“专业方向”课程组，从而给学生提供了非常大的选择空间。
§6.4.4 “模型控制”类课程体系
“模型控制”类课程体系见表6.4.4，供参考。
| 课程结构 | 一年级 | 二年级 | 三年级 | 四年级 | |||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 秋季学期 | 春季学期 | 秋季学期 | 春季学期 | 秋季学期 | 春季学期 | 秋季学期 | 春季学期 | ||
| 通识教育课 | 自然科学 | 高等数学大学物理 | 高等数学线性代数大学物理 | 复变函数概率统计大学化学 $ ^{{*}} $ | 数值分析 $ ^{{*}} $ | 随机过程 $ ^{{*}} $ | 运筹学 $ ^{{*}} $ | ||
| 信息基础 | 计算机文化 | 程序设计语言 | 多媒体技术 $ ^{{*}} $ | ||||||
| 其他组（略） | |||||||||
| 专业基础课 | 电工与电子 | 电路 | 模拟电子技术电磁场 $ ^{{*}} $ | 数字电子技术信号与系统电力电子 $ ^{{*}} $ | |||||
| 机械与工程 | 工程制图 | 机械原理 | |||||||
| 计算机原理 | 软件技术 | 微机原理 | 工业计算机网络PLC技术 $ ^{{*}} $\n单片机原理 $ ^{{*}} $ | 嵌入式系统 $ ^{{*}} $ | |||||
| 控制基础 | 自动化概论 | 自动控制原理 | 现代控制理论检测与传感 | ||||||
| 专业基础实践 | 机械实习电路实验 | 电子实验 | 电子实验自动控制实验电力电子实验 | 微机原理实验现代控制实验检测实验 |
续表
| 课程结构 | 一年级 | 二年级 | 三年级 | 四年级 | |||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 秋季学期 | 春季学期 | 秋季学期 | 春季学期 | 秋季学期 | 春季学期 | 秋季学期 | 春季学期 | ||
| 专业课 | 基本控制 | - | 自动化仪表\n过程系统辨识\n控制电机 | 过程控制系统\n计算机控制\n运动控制系统 $ ^{{*}} $ | |||||
| 专业方向 | 控制系统\n设计 $ ^{{*}} $\n管理信息\n系统 $ ^{{*}} $ | 集散控制系统\n现场总线技术\n仪表抗干扰 | 人工智能 $ ^{{*}} $\n最优控制 $ ^{{*}} $ | ||||||
| 专业前沿 | 过程仿真 $ ^{{*}} $ | 智能控制 $ ^{{*}} $ | |||||||
| 专业实践 | 电机拖动实验 | 专业课实验 | 生产实习\n课程设计 | 毕业设计 |
注：打“*”的课一般为选修课。
| 课程结构 | 一年级 | 二年级 | 三年级 | 四年级 | |||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 秋季学期 | 春季学期 | 秋季学期 | 春季学期 | 秋季学期 | 春季学期 | 秋季学期 | 春季学期 | ||
| 通识教育课 | 自然科学 | 工科数学分析\n大学物理 | 工科数学分析\n线性代数\n大学物理 | 复变函数\n概率统计\n工程力学 $ ^{{*}} $\n大学化学 $ ^{{*}} $ | 数值分析\n数理方程\n近代物理 $ ^{{*}} $\n现代生物学 $ ^{{*}} $ | 随机过程 $ ^{{*}} $ | 运筹学\n离散数学 $ ^{{*}} $ | ||
| 信息基础 | 计算机文化 | 程序设计语言 | 电子商务 $ ^{{*}} $\n多媒体技术 $ ^{{*}} $ | ||||||
| 其他组(略) | |||||||||
| 专业基础课 | 电工与电子 | 电路 | 模拟电子技术\n电磁场 | 数字电子技术\n信号与系统\n电力电子 $ ^{{*}} $ | |||||
| 机械与工程 | 工程制图 | 机械原理 | 工业工程 $ ^{{*}} $ | ||||||
| 计算机原理 | 数据结构 $ ^{{*}} $ | 微机原理\n操作系统 $ ^{{*}} $ | 工业计算机网络\nPLC技术 $ ^{{*}} $\n单片机原理 $ ^{{*}} $ | 嵌入式系统 $ ^{{*}} $\nDSP $ ^{{*}} $ | |||||
| 控制基础 | 自动化概论 | 自动控制原理 | 现代控制理论\n检测与传感\n控制系统仿真 | ||||||
| 专业基础实践 | 机械实习\n电路实验 | 电子实验 | 电子实验\n自动控制实验\n电力电子实验 | 微机原理实验\n现代控制实验\n检测实验 |
续表
| 课程结构 | 一年级 | 二年级 | 三年级 | 四年级 | |||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 秋季学期 | 春季学期 | 秋季学期 | 春季学期 | 秋季学期 | 春季学期 | 秋季学期 | 春季学期 | ||
| 专业课 | 基本控制 | - | 电机与拖动 | 运动控制系统过程控制系统计算机控制 | |||||
| 专业方向1 | 现代检测技术 $ ^{{*}} $ | 仪表抗干扰 $ ^{{*}} $智能仪器仪表 $ ^{{*}} $ | |||||||
| 专业方向2 | 数字信号处理 $ ^{{*}} $ | 数字图像处理 $ ^{{*}} $模式识别 $ ^{{*}} $ | |||||||
| 专业方向3 | 系统建模 $ ^{{*}} $ | 人工智能 $ ^{{*}} $最优控制 $ ^{{*}} $ | |||||||
| 专业方向4 | 管理信息系统 $ ^{{*}} $系统工程 $ ^{{*}} $ | 集散控制系统 $ ^{{*}} $CIM系统 $ ^{{*}} $现场总线 $ ^{{*}} $楼宇自动化 $ ^{{*}} $系统的可靠性 $ ^{{*}} $ | |||||||
| 专业前沿 | 智能控制 $ ^{{*}} $ | 机器人控制 $ ^{{*}} $虚拟现实技术 $ ^{{*}} $信息融合 $ ^{{*}} $ | |||||||
| 专业实践 | 电机拖动实验 | 专业课实验 | 生产实习课程设计 | 毕业设计 |
| 课程结构 | 一年级 | 二年级 | 三年级 | 四年级 | |||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 秋季学期 | 春季学期 | 秋季学期 | 春季学期 | 秋季学期 | 春季学期 | 秋季学期 | 春季学期 | ||
| 通识教育课 | 自然科学 | 工科数学分析\n大学物理 | 工科数学分析\n线性代数\n大学物理 | 复变函数\n概率统计\n大学化学 $ ^{{*}} $ | 数值分析 | 随机过程 $ ^{{*}} $ | 运筹学 | ||
| 信息基础 | 计算机文化 | 程序设计语言 | 多媒体技术 $ ^{{*}} $ | ||||||
| 其他组(略) | |||||||||
| 专业基础课 | 电工与电子 | 电路 | 模拟电子技术\n电磁场 | 数字电子技术\n信号与系统\n电力电子 $ ^{{*}} $ | |||||
| 机械与工程 | 工程制图 | 机械原理 | |||||||
| 计算机原理 | 软件技术 | 微机原理 | 工业计算机网络PLC技术 $ ^{{*}} $\n单片机原理 $ ^{{*}} $ | 嵌入式系统 $ ^{{*}} $\nDSP $ ^{{*}} $ | |||||
| 控制基础 | 自动化概论 | 自动控制原理 | 现代控制理论检测与传感控制系统仿真 | ||||||
| 专业基础实践 | 机械实习\n电路实验 | 电子实验 | 电子实验\n自动控制实验\n电力电子实验 | 微机原理实验\n现代控制实验\n检测实验 $ ^{{*}} $ | - |
续表
| 课程结构 | 一年级 | 二年级 | 三年级 | 四年级 | |||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 秋季学期 | 春季学期 | 秋季学期 | 春季学期 | 秋季学期 | 春季学期 | 秋季学期 | 春季学期 | ||
| 专业课 | 基本控制 | - | 电机与拖动 | 运动控制系统\n过程控制系统\n计算机控制 | |||||
| 专业方向 | 现代检测技术*\n数字信号处理*\n管理信息系统*\n系统工程 $ ^{{*}} $ | 人工智能*\n最优控制*\nCIM系统*\n楼宇自动化 $ ^{{*}} $ | |||||||
| 专业前沿 | 智能控制 $ ^{{*}} $ | 机器人控制*\n信息融合 $ ^{{*}} $ | |||||||
| 专业实践 | 电机拖动实验 | 专业课实验 | 生产实习\n课程设计 | 毕业设计 |
| 课程结构 | 一年级 | 二年级 | 三年级 | 四年级 | |||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 秋季学期 | 春季学期 | 秋季学期 | 春季学期 | 秋季学期 | 春季学期 | 秋季学期 | 春季学期 | ||
| 通识教育课 | 自然科学 | 数学分析\n大学物理 | 数学分析\n线性代数\n大学物理 | 复变函数\n概率统计\n数值分析\n现代生物学 $ ^{{*}} $ | 数理方程\n近代物理 $ ^{{*}} $ | 随机过程 | 运筹学\n离散数学 $ ^{{*}} $ | 泛函分析 $ ^{{*}} $ | |
| 信息基础 | 计算机文化 | 程序设计语言 | 电子商务 $ ^{{*}} $\n多媒体技术 $ ^{{*}} $ | ||||||
| 其他组(略) | |||||||||
| 专业基础课 | 电工与电子 | 电路 | 模拟电子技术 | 数字电子技术 | |||||
| 机械与工程 | 工程制图 | ||||||||
| 计算机原理 | 软件技术 | 微机原理 | 计算机网络 | ||||||
| 控制基础 | 自动化概论 | 自动控制原理 | 现代控制理论\n检测与传感 $ ^{{*}} $\n控制系统仿真 | ||||||
| 专业基础实践 | 电路实验 | 电子实验 | 电子实验\n自动控制实验 | 微机原理实验\n现代控制实验 | |||||
| 专业课 | 基本控制 | 系统建模 | 人工智能\n计算机控制 | 最优控制系统工程 $ ^{{*}} $ | |||||
| 专业方向 | 数字信号处理 | 运动控制系统 $ ^{{*}} $\n过程控制系统 $ ^{{*}} $\n管理信息系统 $ ^{{*}} $ | |||||||
| 专业前沿 | 智能控制 $ ^{{*}} $\n信息融合 $ ^{{*}} $ | ||||||||
| 专业实践 | 专业课实验 | 课程设计 | 毕业设计 |
思考题
- 知识体系包含哪几个层次？
- 自动化学科知识体系的核心知识域是哪三个？为什么？
- 用你自己的语言，试述控制知识层中各知识域间的关系。
- 为什么说，不同人才需要不同类型的专业知识体系？
- 就你所知，你所在的自动化专业选择的是哪一类型（“实体控制”类、“信息控制”类和“模型控制”类）的专业知识体系？
- “实体控制”类(或“信息控制”类、“模型控制”类)知识 $ \underline{\text{体系}} $的特点是什么？
- 用你自己的语言，试述知识、能力和素质之间的关系。
- 自动化专业人才需要哪五个方面的知识？哪四个方面的素质？哪三个方面的能力？
- 通识教育课、专业基础课和专业课各是哪种类型的课程？
- 用你自己的语言，试述课程与知识、课程体系与知识体系之间的关系。
- 何为必修课？何为选修课？
- 你认为，在通识教育课、专业基础课和专业课中，各有哪几门课程最重要？你准备如何学好这些课程？