吴刚面向智能制造的自动化专业课程体系改革Word文件下载.docx

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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）。

那时美国已经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，而扬基们自己则是比较粗鄙的。

二战中，扬基们走遍世界，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的高等教育是先进的，至少工程教育是领先世界的。

五十年代,苏联军事专家在南京军事学院讲宽正面,

大纵深”的坦克集群突击，讲十次打击，这的确是二战前后苏军在实战中总结的先进军事理论，但是完全脱离当时中

国的国家背景和能力，而对于我军几十年建军和作战经验的研究却严重不足。

等到中国终于有了这个工业能力，时

代变了，谁还敢搞坦克集群突击？

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苏军十次斯大林突

击”这些先进理论”的条件，即使是本土防御，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，发达国家多是燃油、燃气，即使烧煤，也是固定的煤矿生产的煤；

而我们国家依然以燃煤为主，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，我们许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：

BeatdownPIDcontroller。

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养。

后来，我们大多数同学、师兄弟、师姐妹都出国留学了。

从八十年代末开始，传回来一句话：

Controlisdead。

有些人说的更具体：

ControlisdeadinAmerica。

现在我们比较清楚了，美国从六十年代开始制造业逐步转移，后来

出现OEM，甚至OED，最终制造业空心化，自动化成为了隐技术”。

但是，在中国大陆，在实现国家工业化的进程中，居然出现了一股潮流，要取消自动化专业，取消自动化教育，理由很荒唐：

美国没有自动化专业，ControlisdeadinAmerica。

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，谈何国家工业化？

取消自动化，如何实现下一步的国家现代化？

当前我们面临着第四次工业革命，智能制造、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。

对于人才，我曾经回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，咱们就用保定军校生，保定军校毕业的不跟咱走，云南讲武堂、湖南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，咱们就不革命啦？

！

国外大学的情况各不相同。

有些发达国家制造业转

移、产业空心化已经几十年，国家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、优化理论。

有些发达国家则不同，例如德国，他们要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。

2008年经

济危机以来，德国实业在西方也是一枝独秀。

我们国家在工业化的进程中，培育出一大批有丰富实践经验的教员，

他们也许写不出SCI论文，但是他们在教学和教学改革、科学研究和工程应用方面能够屡战屡胜，他们恰恰是中国大陆大学工科教育中最可宝贵的人才。

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、也只能建立在广大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，特别是工程和产业，具有丰富经验的普通教师身上。

我个人认为，清华大学其实已经是世界一流大学了，

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，

尤其需要自信，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”，这句老话可能比较刺耳。

郭沫若创校校长给科技大学制订、并经严济慈老校长大力倡导的科大校训，非常有特色，红专并进，理实交融”，一听就知道是科技大学，红旗下的蛋”，绝非旧朝余孽。

现在大多数大陆大学的校训同质化严重，毫无特色，甚至不知所云。

如果理实交融”也比较刺耳，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围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，但现在国家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；

保定的华北电力大学自动化专业在教学改革试验中，不但不讲复频域法，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，分析和设计都很不方便，反倒是在时域中研究更容易理解，分

析、设计更加方便、直接。

清华大学自动化系方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。

许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内容，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，直接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，但相比于微控制器MCU，对于自动化技术，哪一个更重要？

微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？

”，如果说成是嵌入式系统”，似乎就好听一点。

科技大学自动化系原来是偏向弱电的，许多工科大学

的自动化专业是偏向强电的。

现在技术发展，强电控制、弱电控制在同一个系统中出现，新能源汽车、纯电动汽车

就是范例：

既有CAN总线通信（2.5伏，1.5伏、3.5伏），也有1〜5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伏左右电压、400安培左右电流的强电控制，全部安装在一张床大小的空间里，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而不见。

归根结底，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、自动控制是不是构成世界观，可以探讨。

但我认为，自动化、自动控制首先是工程，是技术。

既然是首先是工程、是技术,就更加必须强调知行合一一、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了国家工业化，下一步的任务是国家现代化。

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

程工业和制造业，推动自动化技术发展的主要是电子技术、计算机技术。

现代化国家的信息技术、自动化技术要经历数字化、网络化、智能化。

我们国家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。

今天已经是网络时代，各个产业也已经初步实现网络化，正在走向智能化。

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。

尤其是无线移动通信，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、智能制造无

处不在，可穿戴，可植入。

4、预测和预测控制。

自动化的方法论，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、生态系统中同样存在。

只有反馈控制，没有预测和预测控制，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。

特别是新能源汽车，尤其是电动汽车、汽车智能与智能汽车，标志性成果是自动驾驶的电动汽车。

2015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。

这些技术是构成智能自动化系统、知识自动化系统的使能技术，这些领域是智能自动化系统、知识自动化系统的主要应用领域。

为什么强调十五年？

我认为十五年之后，超导技术实用化，量子通信、量子计算可能开始实用化，许多新材料、新能源技术实用化，我们的自动化技术将有内在的、本质的、深刻的变化。

好在那时候我已经退休了。

我们这一代人实现了国家工业化，建成了世界第一大工业国，但也造成严重的环境污染和一系列社会问题。

今

后我们在教育、教学中，必须重视绿色产品、绿色制造和工程伦理，重视对下一代工程师在这些方面的培养，希望

他们能够建设成绿色制造体系，生产绿色产品，在建成智

能制造体系中，完成人与环境的和谐发展。

90后、95后，以及马上要来的00后，他们对环境保护的重视程度要超过我们，很有可能是他们反过来教育我们。

四、课程体系改革和建设要志存高远，路在脚下

课程体系改革和建设必须也只能依靠全体教员和学生，从教的角度讲，主要是依靠广大的普通教员，的的确确是人民群众创造历史。

但是，现行的教员师评价体系和与之配套的薪酬体系，不利于调动广大教员投身教学和教学改革的积极性。

在一流大学，这一点尤其严重。

我们在推动课程体系改革和建设时，至少不能损害广大普通教员们的积极性,不能损害他们的利益。

人民对高等教育的主要期望是什么？

国家交给大学的

主要任务是什么？

人民和国家为什么要办大学？

现在一流大学建设都强调教学、科研双中心”，这到底是不是人民和国家的期望？

即使是双中心”，哪一个才是大学的核心任务和核心价值？

但是，我们也要清醒地认识到，这只是暂时现象。

教员之间，几十倍近百倍的薪酬差距，薪酬最高的一部分教授往往并不从事教学，更不从事本科教学。

世界一流大学是这样吗？

社会主义大学是这样吗？

反常为妖”。

我们的目标是要建设世界一流大学，建设社会主义一流大学。

所以大家要在困难的时候坚定我们的信心和决心，团结广大教

员去克服困难，朝着新常态努力奋斗。

要把革命的浪漫主义与革命的现实主义相结合，课程

体系改革和建设要有远大目标和长远规划，又要结合现实的可能性，脚踏实地的一步步推动工作。