第6章 自动化学科、专业的知识体系与课程体系

6.1 自动化学科的知识结构与知识体系

自动化学科的研究内容

自动化学科的结构框架图

自动化学科的知识结构

维纳给出的负反馈闭环控制结构图

相应采用数字化控制器（如计算机等）时，反馈闭环控制结构

自动化学科的三层知识结构简图

知识体系由三层知识构成，包括十个知识领域：

基础知识层：三个知识领域:数理基础、机电基础、计算机基础

控制知识层：含六个知识领域，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）执行与驱动（或信息应用）对象与建模

系统知识层：含一个知识领域:系统与工程

6.2 自动化专业的知识结构与知识体系

6.2.1 自动化专业知识体系的细分

自动化学科的研究通常可分为以下三个不同的层次：

“实体控制”，突出学科的工程特征；

“信息控制”，突出学科的信息特征；

“模型控制”，突出学科的数学特征。

学科研究的不同层次反映了研究工作者不同的研究角度和研究工作范围。

目前，我国根据各大学的实力和定位，将大学分为：

♦ “研究主导型”大学

♦ “研究应用型”大学

♦ “应用主导型”大学

相应地，各大学针对不同的人才需求、不同的培养目标，其自动化专业也定位为：

▪ “研究主导型”自动化专业

▪ “研究应用型”自动化专业

▪ “应用主导型”自动化专业

华南理工大学的定位：

努力建成“研究主导型”大学

“研究应用型” 向“研究主导型”过渡

对于本科自动化专业教育，把不同的培养目标与不同的研究层次联系起来，从而得到适应不同院校、不同专业设置需要的不同类型的知识体系，分别称为：

“实体控制”类知识体系

“信息控制”类知识体系

“模型控制”类知识体系

6.2.2 “实体控制”类知识体系

实体控制”类研究的特点：—— 突出学科的工程特征

“实体控制”类知识体系的特点：

工程的特点:学习如何将自动化科学与技术的原理与方法转换为工程应用技术；同时学习如何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。

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。

例如：生产过程自动化、商业自动化、交通自动化、建筑自动化、电力自动化。

6.2.3 “信息控制”类知识体系

“信息控制”类研究的特点：—— 突出学科的信息特征

“信息控制”类知识体系的特点：

信息的特点:学习信息科学技术的许多内容，重点在信息的控制应用上。

通识自动化的特点: 学习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。

系统的特点: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。

6.2.4 “模型控制”类知识体系

“模型控制”类研究的特点：—— 突出学科的数学特征

“模型控制”类知识体系的特点：

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、改造和分析的能力。

6.3 自动化专业人才的知识、素质与能力要求

知识：知识是基础，是能力和素质的载体。

能力：是知识的综合体现，是在获取知识和应用知识过程 中，经培养训练和实践锻炼而形成的综合体现。

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。

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： 通过四年自动化专业教育的培养，使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。

对自动化专业人才的知识、素质与能力要求综合表

6.4 自动化专业的课程结构与课程体系

自动化专业课程的一般结构