第七章 自动化类专业的教学安排 - 东北大学

第七章自动化类专业

的教学安排7.1高等院校的教学任务和特点

高等教育是在基础教育的基础上，以培养社会主义现代化建设需要的各种专门人才为基本目标。具体到理工科大学教育来讲，则是以培养善于将科学技术转化为直接生产力的工程师为主要目的。7.1.1高等院校的教学任务

高等院校的教学任务主要有下列四个方面：一、系统地向受教育者传授

科学文化知识教学的首要任务是向学生传授系统的科学文化知识。中小学教育是基础教育，中小学学生接受的是一般文化科学知识，以便为他们成为合格的劳动者打下基础。

而高等教育是专业化教育，即在普通教育的基础上，进一步实施专业基础教育，以便为国家现代化建设培养各种专门人才。因此，在传授知识方面，大学教学既要向学生传授一定专业所必需的基础知识，又要向学生传授专业知识。二、有效地培养受教育者的综合能力

在传授系统科学知识的基础上，发展学生的智力，培养学生的能力，是当代高等院校非常重要的教学任务。

随着科学技术的发展，知识总量正在以极高的速度增长，要解决学习时间有限与知识无限之间的矛盾，唯一的重要办法是培养学生的综合能力，把科学的思维方法、把打开知识大门的钥匙交给学生。

大学教学主要是传授科学知识的同时，进行科学思维的训练，培养学生的自学能力、表达能力、实际操作能力、组织管理能力和创造能力等。三、积极地帮助受教育者

树立科学的世界观

教学过程是传授知识、培养能力的过程，也是传播思想、培养品德的过程。对学生来讲，没有正确的人生观、世界观，不可能对社会做出积极的贡献，不能算是合格的大学生。四、大力开展体育与美学教育体质和体能是人全面发展的重要方面，只有拥有健康的身体，才可能有效地开展工作和学习。7.1.2高等院校的教学特点

一、教学进度快、信息量大在中学六年时间，一般只讲授10来门课程。课堂里，老师围绕着课本，逐句逐页地向学生进行讲授。对所有内容，一般都要反复讲、反复练习。每堂课通常只覆盖课本上2～3页的内容，有时更少。而大学老师在教学过程中不再是对照教材逐句逐字讲解。课堂上，老师主要是提纲性、概略性地把内容的思路讲清、重点和难点讲透；教科书上的内容，有的讲，有的也可能不讲，有时一次课就概括了书中30～40页的内容，许多具体的内容要同学自己去研读。

二、教学形式多种多样在大学，课堂讲授不再是唯一形式。课堂教学还包括课堂讨论、辅导课、习题课、答疑课等，授课手段上还会更多地采用电化教学、多媒体教学及其他计算机辅助教学方法。此外，还有大量的课程实验、专题实验，有课程设计、毕业设计，还有金工实习、生产实习、军事训练等。三、教学内容有明确的方向性和系统性中学教学目的是向学生传授基础科学和普通文化知识，为广大学生将来继续深造或一般就业打好基础，基本上不考虑同学将来职业的具体要求。大学教育则不同，虽然大学教育仍不失为一种基础教育，但它是一种分专业的定向基础教育，具有明显的专业目的性。

为了把学生培养成为某一方向的专门人才，大学教学的内容是经过精心选择和组织的。一方面要让学生掌握坚实的理论基础，另一方面要让他们拥有深入的专门知识，同时还要为提高他们的实际动手能力提供必要的训练内容。所以大学设置的课程，是一个有机的整体，不可偏废。四、老师与学生的关系在中学阶段的教学过程中，由于中学生的知识水平和心理水平的限制，学生是在老师全面而又具体的指导下以简明、有序的方式来学习和掌握文化基础知识，是一种“手把手”的、注入式的被动教学。而大学的教学活动则完全不同。除了在正常的教学活动时间内，老师和学生在一起的机会和时间很少，老师和学生显得很“疏远”。五、学生拥有更多的自由中学每天的课程总是排得满满的，几乎每天都没有什么空隙，上课、做作业、自习都是集中在教室来完成的。而在大学，一般工科院校新生每周排课为23～34学时左右，每学期不一定每周都有课，每周不一定每天都有课，每一天也不是每节都有课，经常是整个上午或整个下午都没课。大学生拥有更多的自由时间和空间，但这也意味着大学生的大部分学习要在课外进行并完成。如何用好自由时间？

为了适应这一教学特点，同学们必须学会创造性地安排自已的课余时间，并根据学习任务，合理使用时间，管理安排好自己的学习，达到学习上的最高效率。提倡自主学习、自我管理大学生还应该学会利用图书馆、实验室等教学设施，积极组织、参加各种课外活动，充分利用好属于自己的宝贵时间和空间，自主学习并掌握好课堂内外的相关文化知识。

7.2工科课程的类型

大学教育是以培养高级专门人才为任务的专业教育。不同专业的课程有不同的特点，课程类型也多种多样。国外有些高校把课程分为自然科学、社会科学、人文科学、技术科学和工程科学等知识模块，并根据各专业的课程和特点，确定出各知识模块在整个教学计划中所占的比例。这种划分有利于按学科体系设置课程，形成学生合理的知识结构。

我国工科大学一般按照课程的性质和目的，将大学课程划分为公共课程、基础课程、专业基础课程和专业课程四大类。按课程的性质及目的进行的这种分类，可以反映课程之间的衔接关系和在培养专门人才过程中的地位和作用，便于编制计划和组织实施教学。这种分类方法反映了专业技术人才应该具有的金字塔型知识结构，如图7.1所示。

专业前沿知识专业知识专业基础知识基础知识图7.1金字塔型知识结构

7.2.1公共课程

公共课程是由国家统一规定设置的，是任何专业的学生必修的课程。我国大学的公共课程主要有政治理论、外语、法律基础、体育、德育、生产劳动、军训等。其目的在于使所有专业的大学生都具备马列主义基本理论知识，掌握一门外国语言，增强社会文明意识，发展社会实践技能等。

7.2.2基础课程

基础课程是根据各专业的特点和性质设置的，它没有应用背景，是学生学习知识、进行科学思维和基本技能训练、培养能力的基础，也为学生提高基本素质以及学习后续专业课程奠定良好的基础。

工科院校的基础课程主要有数学、物理、化学、生物等。基础课程一般安排在大学一年级和大学二年级阶段，这类课程的内容和标准一般比较稳定，是学习专业课程的基石。7.2.3专业基础课程

专业基础课程或称技术基础课程，是与专业理论和专业技能相联系的基础课程，包括专业理论基础课程和专业技术基础课程。专业基础课程有一定的应用背景，但不涉及具体的工程或产品，因而它的覆盖面较宽，有一定的理论深度和知识广度，还具有与工程科学密切相关的方法论。

7.2.4专业课程

专业课程是根据社会对某种高级专门人才的业务和知识结构的要求，即根据专业培养目标而专门开设的。工科专业的学生只有学习并掌握了本专业的专业课程，才有可能胜任相应的技术工作。

7.2.5必修课与选修课

按课程的学习性质，可以把高校课程分为必修课和选修课两类课程。必修课程是某一专业的学生必须学习的课程，是学生获得专业知识的根本保证。

在实行学年制的高校中，公共课程、基础课程、专业基础课程和专业课程基本上都是必修课程。选修课程是高校根据专业需要和人才培养要求设置的、可供学生自己挑选的课程。

选修课程有三方面的作用：⑴

介绍科学技术的最新研究成果；⑵

扩大学生知识面，满足学生求知欲，通过文理渗透、学科交叉来开拓学生视野；

⑶

发展学生某方面的潜能，满足学生某些方面的兴趣、爱好等。世界上许多先进国家的大学都非常重视选修课的价值。

7.3自动化类专业的课程设置

自动化类专业覆盖面较宽，加之自动化技术发展迅速，不同院校的自动化类专业课程往往侧重点不同，同一所大学在不同时期的课程设置也不尽相同。课程设置还和师资构成有关。根据目前尽量压缩学时的总要求，自动化类专业总学时一般控制在2500～2600学时之间。7.3.1自动化类专业的理论课程

一、公共课程

此类课程约占总学时的15%～20%，主要包括：

•毛泽东思想概论

•马克思主义哲学

•马克思主义政治经济学

•邓小平理论概论

•思想道德修养

•法律基础

•大学外语

•体育

•中国传统文化

二、基础课程此类课程约占总学时的15%～20%，主要包括：

•高等数学

•线性代数

•离散数学

•复变函数与积分变换

•概率论

•随机过程

•大学物理

•理论力学

•工程制图基础

•工程化学基础(限制性选修课)•现代生物学导论(限制性选修课)•工程经济学(限制性选修课)•管理学基础(限制性选修课)

三、技术基础课程此类课程约占总学时的30%左右,主要包括：

•自动化（专业）概论

•专业外语

•电路

•电磁场与电磁波（选修课）

•电子技术基础

•数字逻辑电路

•超大规模集成电路(VLSI)设计基础

•数字信号处理

•程序设计语言

•微机原理与接口技术

•数据结构与软件方法

•数据库技术（选修课）

•操作系统原理

•信号与系统

•自动控制原理

•检测技术与传感器技术

•控制电机

•单片机原理及应用(选修课)•可编程逻辑器件原理及应用(选修)•数字信号处理技术及应用(选修课)

四、专业课程与专业选修课程此类课程约占总学时的5%～10%，主要包括：

•现代控制理论

•非线性控制技术

•数字控制技术

•计算机控制技术

•工业控制课程组

(包括自动化仪表、过程控制、电力拖动系统等)•飞行控制课程组

(包括导引头、自动驾驶仪、制导系统分析与设计等)•惯性技术与导航课程组

(包括惯性器件、捷联惯导、数据融合等)•智能控制基础(选修课)

•分布式控制系统(选修课)•系统建模与仿真(选修课)•人工智能导论(选修课)•可编程控制器原理及应用(选修课)•控制系统计算机辅助设计(选修课)•系统工程与系统集成(选修)

•系统辩识(选修课)•卡尔曼滤波(选修课)•神经网络导论(选修课)•自适应控制(选修课)•图像处理与模式识别(选修课)•计算机图形学与科学计算可视化(选修课)

五、其他选修课程此类课程一般不超过总学时的5%，包括人文社科类、经济管理类、艺术类以及其他跨专业选修课程。7.3.2

自动化类专业的实践性环节

实践性环节约占总学时的15%～20%，主要包括：

•军事训练

•军事理论

•公益劳动

•金工实习

•电子实习

•生产实习

•毕业设计

•物理实验

•计算机文化基础

•电子技术课程设计

•控制理论专题设计

•检测技术与传感器实验

•计算机控制课程设计

•可编程控制器(PLC)课程设计(选修)•MATLAB专题实验(选修课)•电子线路设计训练(选修课)7.2.3

自动化类专业的课程特点

数理知识是学习后续课程的理论基础，其中尤以高等数学和工程数学占的比例最大。技术基础课程可分为三大类，即电类、计算机类和控制类。

控制类包括自动控制原理、信号与系统、检测技术与传感器技术等，是进行控制系统设计、分析和综合的基础。

本专业的理论和技术发展特别快，使得专业课程内容非常丰富，包含了大量的专业选修课。如果把不同专业方向的课程都包含进来，那更将浩瀚如烟。7.3.4

自动化专业主要教学内容的系列与分布

⑴主要课程系列

•数学课程系列高等数学概率论与随机过程复变函数与积分变换线性代数离散数学

•计算机课程系列计算机文化基础计算机网络技术(选修)数据库技术（选修课）微机原理与接口技术操作系统程序设计语言数据结构与软件方法•电类课程系列电磁场与电磁波(选修)电路控制电机电子技术基础数字逻辑电路VLSI设计基础•控制类课程系列信号与系统检测与传感器技术现代控制理论基础数字控制技术非线性控制理论计算机控制技术自动控制原理数字信号处理工业控制课程组飞行控制课程组惯性技术与导航课程组⑵主要课程设计和实验系列物理实验电路实验模拟电路与数字电路实验检测技术与传感器实验电子线路课程设计单片机实验（选修）可编程控制器(PLC)课程设计（选修）DPS实验（选修）控制理论专题设计计算机控制课程设计控制系统CAD上机实验(选修)

⑶主要实习系列金工实习电子实习生产实习

⑷主要课程和主要实践环节分布表7.1中“自动化仪表与过程控制”是针对工业控制方向列举的专业课，对其他专业方向将对应不同的课程。教学内容主要课程主要实践环节一年级上学期高等数学下学期上学期上学期上学期下学期下学期下学期高等数学复变函数与积分变换概率论与随机过程数字逻辑电路微机原理与接口技术计算机控制技术大学物理大学物理电路电子技术基础自动控制原理VLSI设计基础数字控制技术线性代数离散数学理论力学信号与系统数字信号处理现代控制理论基础非线性控制理论工程制图基础程序设计语言数据结构与软件方法操作系统原理自动化仪表与过程控制控制电机检测与传感器技术计算机文化基础金工实习电子实习课程设计生产实习课程设计毕业设计教学内容主要课程主要实践环节一年级上学期高等数学下学期上学期上学期上学期下学期下学期下学期高等数学复变函数与积分变换概率论与随机过程数字逻辑电路微机原理与接口技术计算机控制技术大学物理大学物理电路电子技术基础自动控制原理VLSI设计基础数字控制技术线性代数离散数学理论力学信号与系统数字信号处理现代控制理论基础非线性控制理论工程制图基础程序设计语言数据结构与软件方法操作系统原理自动化仪表与过程控制控制电机检测与传感器技术计算机文化基础金工实习电子实习课程设计生产实习课程设计毕业设计表7.1自动化专业主要课程和主要实践环节分布表二年级三年级四年级教学内容主要课程主要实践环节一年级上学期高等数学大学物理线性代数工程制图基础计算机文化基础下学期上学期下学期高等数学复变函数与积分变换概率论与随机过程大学物理电路电子技术基础离散数学理论力学信号与系统程序设计语言数据结构与软件方法控制电机金工实习表7.1(a)自动化专业主要课程和主要实践环节分布表二年级教学内容主要课程实践环节三年级上学期上学期计算机控制技术数字控制技术非线性控制理论毕业设计下学期下学期数字逻辑电路微机原理与接口技术自动控制原理VLSI设计基础数字信号处理现代控制理论基础操作系统原理自动化仪表与过程控制检测与传感器技术电子实习课程设计生产实习课程设计表7.1(b)自动化专业主要课程和主要实践环节分布表四年级7.4自动化类专业的教学环节

我国自动化类专业的教学环节和大多数工科专业的教学环节类似，主要有：课堂教学（包括课堂讲授、课堂讨论、习题课等）、习题和作业、辅导和答疑、实验、自学和自学指导、各种实习、社会调查、生产劳动、考试考查、课程设计和毕业设计等。7.4.1课堂讲授

课堂讲授是教学的基本形式，是理论教学的主要环节。其主要作用是通过教师讲授，使学生系统地、集中地学到科学文化知识。7.4.2习题课和课堂讨论

习题课和课堂讨论是课堂讲授的有效补充，目的是帮助学生理解、巩固和深化所学知识，是培养学生智能的重要环节。7.4.3实验

实验是重要的实践性教学环节。通过教学实验，可以帮助学生巩固和加深理解理论知识，培养学生掌握基础的科学实验技能和科学研究的方法，使学生建立起严谨、科学的治学态度和实事求是、理论联系实际的学风。7.4.4实习

自动化类专业是主要的实习是生产实习，一般安排3~4周（含路途时间）。通过实习使学生接触实际，增强感性认识，巩固所学理性知识；获得生产实际知识和技能，了解组织管理生产知识，提高独立工作能力；培养忠于职守、勤奋工作、热爱集体、遵守纪律等品格以及一丝不苟的思想作风；学习科学管理的方法。7.4.5课程设计和毕业设计(论文)

课程设计属于习作性作业，但又不同于课外作业。通过课程设计使学生面对模拟或实际的工程问题，运用所学的科技知识提出自己的技术设想和方案，并在实验室条件下具体实现的一种形式，在较大程度上提高学生的自学、组织与创新以及科学运算、制图和使用技术资料的能力。

毕业设计（论文）是专业学习总结性作业，也是作为专业工作者独立工作的开始。它培养学生综合运用所学知识和技能来分析问题和解决问题，是工程设计和科学研究基本训练最重要的环节。7.4.6社会调查

社会调查原是文科学生的必修课，后来被引进到工科教育作为了解社会，进行国情教育的一个环节。7.4.7考核

考核主要有考试和考查两种，其目的是检测与评价教学质量，为教学工作提供反馈信息，同时也是为了鉴别和发现优秀人才。7.5课外教育活动的意义和内容

教学计划内所设置的课程是传授知识、培养智能的重要途径，但不是唯一途径。课外教育活动，简称课外活动，同样可以获得知识、培养智能，是高等院校教育和教学活动不可缺少的部分，所以有人称课外活动为第二课堂。7.5.1

课外教育活动的意义

一、巩固、加深、扩展课堂教学的内容课堂教学的内容是专业培养计划(教学大纲)对学生的基本要求，但往往偏重于书本知识的传授，较少接触实际事物，较少得到感性认识。而课外活动则可以通过多种实际活动，让学生亲身参加实践，使许多书本知识得到应用或解释，从而得到进一步的巩固和加深；同时可以帮助学生了解学科的发展方向、研究动态，从而吸收更新鲜的知识、开拓更宽的视野。

二、帮助优秀人才脱颖而出、尽快成长高等院校的教学计划是针对大多数学生(中等水平学生)制定的，因而需要一个有利于优秀学生脱颖而出的环节加以补充。

课外活动恰恰可以创造优越的条件来注重学生的个性发展，为基础、兴趣、特长、能力和素质有差异的学生提供不同的机会，使优秀的、有特长的学生能够脱颖而出、尽