面向智能制造的自动化专业课程体系改革.docx

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1、刚：面向智能创造的自动化专业课程体系改革面向智能创造的自动化专业课程体系改革一一在清华大学自动化系课程体系改革与建设会议上的发言清华大学自动化系的课程体系改革和建设，从教与学的两个面，具有两个优势：一是你们有一批德高望重、具有丰富的教学和科研经验、具有丰富工程和技术经验的老先生、老前辈，你们有一批具有深厚理论素质和工程经验、具有国际化背景和视野的教授，你们有一支忠诚中华民族教育事业频师队伍；二是你们的学生综合素质高，没有考研的压力，教学改革不需要考虑考研指挥棒。下面谈四点个人意见。一、要在自信的基础上学习先进大学的教学改革经验清华大学自动化系在中国自动化专业中的地位是举足轻重、众望所归。国其他

2、大学自动化专业在研讨教学改革时，-定会参考你们的课程体系、课程设置、教学计划，相当多的学校并以此对标。我相信，清华大学自动化系在研讨教学改革案时，除了学习国其他大学的先进经验，更多的是参考国际先进大学的教学改革经验，并从中选择对标学校、专业和课程体系。从上世纪五十年代开始，中国大陆的高等教育先是学习联，后是学习西，主要是美国。在学习和实践的过程中，也形成为了一些自己的成果和成就，但是缺乏系统的认识和总结。今天的中国社会和公众，对本土的教育特殊是高等教育有多意见。精英们，和稍微有一点办法的家庭，都会千百计把子女送往国外学习，甚至去读中学、小学。我们作为高校教师，也都深刻体味和认识到我们的高等教育

3、存在的弊病。但这里需要有一个最基本的判断。我年轻时想象不到，中国的工业化会在我们这一代人手中完成，我根本想象不到，在我们手中居然建设成世界第一大工业国。在此过程中,技术上主要依靠的是本土培养的工程师和总工程师。建设、支撑世界第一大工业国、第二大经济体的工程教育，包括自动化专业教育，绝不可能一无是处。据说在二战之前，美国的大学毕业生流行一句话，打起背包去欧洲（去欧洲留学）0那时美国已是世界第一大工业国、第一大经济体。但在扬基们心中，老欧洲依然是世界文化与文明的中心，而扬埴门自己则是比较粗鄙的。二战中，扬圜门走遍世界，二战后，心态变了，自信到自大的地步，充满傲慢与偏见。今天看来，二十世纪前半叶美国

4、的高等教育是先进的，至少工程教育是率先世界的。五十年代，联军事专家在军事学院讲宽正面，大纵深的坦克集群袭击，讲十次打击，这的确是二战先后军在实战中总结的先进军事理论，但是彻底脱离当时中国的背景和能力，而对于我军几十年建军和作战经验的研究却重不足。等到中国终于有了这个工业能力，时代变了，谁还敢搞坦克集群袭击？今天我们回过头去看一看，中国历史上真的就不存在实际应用军十;斓?大林袭击这些先进理论”的条件，即使是本土谨防，恐怕也是无用武之地。所以说，学习先进大学教学改革经验的过程中，必须结合自己的实际情况。教条主义害死人”。工程实践也是如此。同样的电站锅炉，发达多是燃油、燃气，即使烧煤，也是固定的煤矿

5、责的煤;而我们依然以燃煤为主，并且烧的是不同煤矿、不同煤井、品质差异很大的煤。锅炉控制系统、优化系统设计能一样吗？八十年代初期，我在科技大学读本科，我们多专业课老师刚刚从国外学习回来，给我们开设了大量的现代控制理论课程，但几乎不讲传统的PID调节器，因为美国的控制理论界流行一句话：BeatdownPIDController0我大学同班同学有人到大学毕业都不知道PID调节器。我到若干年以后才知道，我的导师自己就是PID专家，具有丰富的控制工程经验和控制理论素质。,我们大多数同学、师兄弟、师姐妹都出国留学了。从71十年代末开始，传回来一句话：Controlisdeado有些人说的更具体：Contr

6、olisdeadinAmericao现在我们上匕较清晰了，美国从六十年代开始创造业逐步转移，后来浮现OEM,甚至OED,最终创造业空心化，自动化成为了隐技术。但是，在中国大陆，在实现工业化的进程中，居然出现了一股潮流，要取销自动化专业，取销自动化教育，理由很荒唐：美国没有自动化专业，ControlisdeadinAmericao就在前不久，科技大学新创校友基金会还有人公开呼吁（忽悠），撤销科技大学自动化专业。离开自动化，谈工业化？取销自动化，如实现下一步的班弋化？当前我们面临着第四次工业革命，智能创造、智能自动化、知识自动化是第四次工业革命的标准特征。革命是什么？形势比人强。对于人材，我曾经回

7、答过一家央企的董事长：中国革命中没有西点军校毕业生，咱们就用日本陆军士官学校毕业生，陆士毕业的不革命，咱们就用军校生，军校毕业的不跟咱走，讲武堂、讲武堂毕业的就是宝贝疙瘩，这个那个讲武堂毕业的不革命，就办黄埔军校，军校毕业生不跟咱们走，嘀i僦不革命啦？!国外大学的情况各不相同。有些发达创造业转移、产业空心化已经几十年，发展主要依靠金融业、服务业，工科的教授们很少有机会接触产业，他们的成果主要是论文，这些教授反倒非常羡慕我们能够在实践中提炼、发展和检验控制理论、优tt三仑。有些发达则同，例如德国，他彳i三求工科教授必须有若干年工业界的从业经验，所以德国教授的工作往往比较靠谱。2022转济危机以来

8、，德国实业在西也是一枝独秀。我们在工业化的进程中，哺育出一大批有丰富实践经验的教员，他们也写不出SCI论文，但是他们在教学和教学改革、科学研究和工程应用面能够屡战屡胜，他们恰恰是中国大陆大学工科教育中最可珍贵的人材。因此，自动化专业的教育改革、教学改革，必须在自信的基础上学习国际先进大学的教育、教学改革经验。这种自信，必须、也只能建立在泛博的具有长期本土教育、教学、科研和工程实践，对本土的教育、教学、科研，特殊是工程和产业，具有丰富经验的普通教师身上。我个人认为，清华大学其实已是世界一流大学了，再经过一代人的努力，清华大学会成为世界最著名的几所大学之一。到那时，你们自动化系会找不到对标的学校，

9、特SU需要自信，但不能自大。二、要坚持教育与生产实践相结合，为生产实践服务教育与生产实践相结合，这句老话可能匕瞰刺耳。郭沫若创校校长给科技大学制订、并经济慈老校长大力倡导的科大校训，三席有特色，红专并进，理双融，TO矢健寿!技大学，缅野的蛋，簿目朦余孽。现在大多数大陆大学的校训同质化重，毫无特色，甚至不知所云。如果理实交融也I：阵喇耳，咱们就说更老的老话，知行合一。实际上，美国人、美国的高等教育是比较务实的。课程体系改革与建设必须紧紧环绕中国产业发展实践，依托中国工业化的经验，前瞻中国现代化的未来。一切从实践出发；始于市场、终于市场；从实践中来、到实践中去；从群众中来，到群众中去。以自动控制原

10、理”为例，现在大多数大学已经不讲“信号流图模型了，这是有道理的，确实用处不大，似乎仅限于出考题；多数大学也不讲根轨迹法，也是有道理的，中国曾经有三十多年不造飞机，卫星、导弹有一段时间也很少打，大家都不用根轨迹了，但现在已经开始大力发展航空、航天事业，航空、航天类大学和学院还是需要讲根轨迹，其他大学则未必需要；的华北电力大学自动化专业在教学改革试验中,非但不讲复频域法，连频域法都很少讲，也是有道理的，这是过程控制行业的特色，过程控制系统的动力学特性都有纯滞后，甚至是大纯滞后，怎么画根轨迹图、Bode图？即使用计算机仿真技术做出根轨迹图、BOde图、奈氏图、对数幅相图、NiCholS图，分闹口设计

11、都很不便，反倒是在时域中研究更容易理解,分析、设计更施更、直接。清华大学自动化系崇智等老师二十多年前翻译过一本书，美国著名过程控制专家欣斯基的过程控制，是Foxboro公司的培训教材，全部都是在时间域中分析、设计过程控制系统。我们的大学在本科阶段开设了一系列现代控制理论课程。多理论已经经过半个多世纪的发展，进入大陆大学课堂也有三十多年。哪些是实践证明能够解决问题的？哪些至今没有、或者很少有成功应用的案例？是不是有必要在本科阶段开设？值得考虑。以状态空间法为例，我们的大学是本科必修课，美国的大学本科阶段只讲几章导论性容，哪一种更符合过去半个多世纪的控制工程实践？更进一步，现在都是计算机控制了，我

12、们的课程设置依然是先在连续时域中讲授自动控制原理，然后在离散时域中讲授计算机控制。可否将自动控制原理与计算机控制结合，同妾在离散时域中讲授控制原理？计算机教学也是同样的。四分之一世纪之前，十六位微机原理教学是必要的、先进的，今天呢？哪里还能买的到十六位PC机？基于工业PC的控制系统虽有广泛应用，但相比于符控制器MCU,对于自动化技术，哪T更重要？得控制器已经无处不在了，但人们的习惯思维还是不就是单片机吗？，女腺说成是嵌入式系充，似乎就好明一点。科技大学自动化系原来是偏向弱电的，多工科大学的自动化专业是偏向强电的。现在技术发展，强电控制、弱电控制在同T系统中浮现，新能源汽车、纯电动汽车就是例：既

13、有CAN总线通信Q.5伏，1.5伏、3.5伏），也有15伏（0-5伏）的弱电信号，12伏或者24伏的弱电控制设备，还有500伏摆布电压、400安培摆布电流的强电控制，全部安装在一床大小的空间里，构成一个完整的系统。弱电、强电应当兼顾，已经不能偏废。这一点，你们清华大学自动化系处理的很好。作为工程学科，我们有必要几十年如一日地给本科生开设一些从来没有成功应用、或者很少有成功应用、或者曾经有过应用但现在已经淘汰的课程？我们更不能对已经具有广泛应用或者具有广泛应用前景的技术视若无睹。归根结柢，自动化是工程技术，还是科学？我们的研究生一级学科叫控制科学与工程，科学是一种世界观，自动化、自动控制是不是构

14、成世界观，可以探讨。但我认为，自动化、自媚制首先是工程，是技术。既想首先是工程、是技术，就更加必须强调知行合一、理实交融、自动化教育与自动化生产实践相结合。三、一流大学自动化系的课程设置，要有前瞻性我们这一代人已经完成为了工业化，下一步的任务是现代化。第一仗已经打胜了，应即整顿队伍打第二仗，争取全胜。过去的半个多世纪，中国自动化的主要应用领域是流程工业和创造业，推动自动化技术发展的主要是电子技术、计算机技术。现代化的信息技术、自动化技术整历数字化、网络化、智能化。我们自动化仪表产业在八十年代、九十年代没有能够实现数字化，因此整体被淘汰了。今天已是网络时代，各个产业也已经初步实现网络化，正在走向

15、智能化。如果我们自动化专业教学不能跟上时代潮流（对一流大学应当是引领时代潮流），同样也会被淘汰。我个人认为，今后十五年，推动中国自动化发展的技术：1、网络通信。特别是无线挪移通信，标志性成果是物联网、车联网。2、人工智能。标志性成果是智慧城市、智能交通、智能汽车乃至自动汽车。3、微系统。基于微控制器、微机电技术的智能微系统。不久的将来微系统将无处不在，MCU无处不在，智能技术无处不在，最终智能控制、智能自动化、智能创造无处不在，可穿戴，可植入。4、预测和预测控制。自动化的法论，除了反馈，还有预测。预测和预测控制不仅仅在自动化系统中成立，在工程、经济、社会、生命、生态辍中同样存在。悔反蜀翱，没有

16、预测和预测控制，智能机器人、智能汽车、自动汽车是无法想象的。5、新媒体。以视觉和语音技术为代表的新的媒体技术，或者说反馈手段。以前的反馈是建立在信号基础上的，今后的智能机器人、智能汽车将更多的采用视觉和语音，以及其他新的媒体技术。我个人认为，今后十五年，中国自动化的主要应用领域：1、汽车。特殊是新能源汽车，特别是电动汽车、汽车智能与智能汽车，标志性成果是自动驾驶的电动汽车。2022年中国GDP的六分之一来自汽车及相关行业，而全世界污染物排放的六分之一来自汽车。2、机器人。产业转型、升级，必须利用机器人技术尤其是智能机器人技术，提高产品的一致性，降低生产成本。标志性成功是无人工厂，黑灯工厂。一台机器人如果只代替一个工人，成本控制在15万元，今天中国的企业就乐意接受。我们的课程体系改革和建设应当重视以上领域与技术。这些技术是构成智