卓越控制工程师培养计划浙江大学控制科学与工程学院.docx

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卓越控制工程师培养计划浙江大学控制科学与工程学院

浙江大学

卓越工程师教育培养计划

自动化专业应用型卓越工程师

（本科生）专业培养方案

浙江大学控制科学与工程学系

DepartmentofControlScienceandEngineering

ZhejiangUniversity

2010年4月19日

（四）课程核心知识点（教学大纲）………………………………………………………单列

一、前言

（一）计划背景

提高自主创新能力、建设创新型国家是国家发展战略的核心，是提高综合国力的关键。

从现在起到2020年是中国发展的重要战略机遇期，我们迫切需要培养造就一大批创新能力强、适应经济社会发展需要的各类优秀工程师。

转变经济发展方式，提高我国的科技创新能力，迫切需要培养一大批卓越工程师；打造制造业强国，迫切需要培养一大批卓越工程师；加强民生建设，提高大学生就业能力，迫切需要培养一大批卓越工程师；创造有利于中国发展的国际环境，迫切需要培养一大批卓越工程师；提高中国高等工程教育的国际影响力，……

高等工程教育是建设高等教育强国的重要组成部分，因此，培养卓越工程师已经成为新时期高等教育发展的一项重要任务，是我们坚持科教兴国战略和建设创新型国家的一项重要工程教育改革，是事关国家发展的一项重要举措。

（二）指导思想

卓越工程师教育培养计划的指导思想将以邓小平理论和“三个代表”重要思想为指导，深入贯彻落实科学发展观，全面贯彻党的教育方针。

树立“面向工业界、面向未来、面向世界”的工程教育理念。

以社会需求为导向，以实际工程为背景，以工程技术为主线，着力提高学生的工程意识、工程素质和工程实践能力。

主动服务我国“走中国特色新型工业化道路”的战略，主动服务依靠科技进步转变经济发展方式的战略，主动服务“走出去”战略，主动服务行业和企业的需求。

（三）培养目标

工程教育以培养各类工程型人才为主旨，为此本计划根据浙江大学的人才培养目标定位，紧密围绕以下两大战略目标，合理制定本科工程型“卓越工程师培养计划”，开展自动化（控制工程）专业卓越工程师的教育培养。

（1）“面向工业界、面向未来、面向世界”培养造就一大批创新能力强、适合经济社会发展需要的自动化类优秀后备工程师，为建设创新型国家，实现工业化和现代化奠定坚实的人力资源优势。

（2）以实施“卓越工程师教育培养计划”为突破口，促进自动化类专业的工程教育改革，努力建设具有世界先进水平中国特色社会主义现代高等工程教育体系，促进我国从工程教育大国走向工程教育强国，增强我国的核心竞争力。

二、总体要求和专业特征目标

（一）总体要求

本培养标准在国家通用标准的指导下，按照行业专业标准的基本要求，结合浙江大学特色、办学理念和人才培养定位，制定浙江大学自动化（控制工程）专业的卓越工程师教育培养计划。

浙江大学自动化（控制工程）专业卓越工程师教育培养计划以“重基础、重设计、重工程、重创造”为根本，以“夯实基础、拓宽口径、重视设计、突出综合、强化实践”为教学实践目标，构筑通识基础教育、专业工程教育、综合工程教育和创新创业教育四位一体的培养模式，强化通识教育、基础教育与工程设计、工程实践、工程应用、工程研究以及创新创业的有机结合和匹配互动。

浙江大学自动化（控制工程）专业将按照此标准培养学生，学生主要学习控制科学和自动化技术的基本理论与知识，强化本学科的工程意识和实践能力，掌握自动控制系统分析与设计、开发与应用、运行与维护、管理与决策等基本理论和知识，在工业控制、系统工程、自动化仪表、计算机应用、两化融合等方面受到专门知识和技术的基本训练。

按照本标准培养的自动化专业的工学学士，要求能达到见习控制工程师、仪表工程师技术能力要求，可获得见习控制工程师、仪表工程师技术资格。

（二）专业特征目标

本专业以过程自动化、装备自动化、电气自动化等传统产业以及新能源、精密制造、绿色工业、低碳经济和两化融合等新兴战略产业和战略发展方向为背景，培养学生具有自动控制、系统工程、仪表与装置、计算机应用、机器人、信息化技术等专业知识和工程技术能力，树立较为全面的系统观念，具备在自动化及相关领域进行技术设计、技术开发、技术应用、技术管理和技术创新的综合能力，造就具有扎实的自然科学基础、较高的人文社会科学素质、较强的工程实践能力和宽广的专业知识的复合型高级技术和管理人才。

其具体目标分列如下：

（1）具备并能应用与自动化专业相关的科学、数学、工程科学基础知识；

（2）具有自动化专业分析问题与解决问题的能力，并掌握与本专业相关的个人能力和专业能力；

（3）能在实际多学科合作团队里工作并进行有效的交流；

（4）具备一定的企业和社会环境下的综合工程实践经验；

（5）具备一定的终身学习能力。

三、培养标准

（一）通识和专业基础知识

掌握一般性和专门的工程技术知识，应能使用现有技术，掌握并了解本学科新兴技术，奠定自然科学和人文科学的基本素质。

1、具有从事工程工作所需的工程科学技术知识以及一定的人文和社科知识：

（1）人文和社会科学：

具备较丰富的工程经济、管理、社会学、情报交流、法律、环境等人文与社会学的知识。

（2）外语：

熟练掌握一门外语，可运用其进行技术相关的沟通和交流。

（3）工程科学基础：

包括数学（含微积分、线性代数、数值计算等）、物理学、工程图学等基础知识。

（4）工程技术基础：

包括流体力学基础，电工学、电子学、计算机技术基础等相关学科的知识，侧重于应用工程技术知识解决实际工程问题。

2、掌握扎实的工程基础知识和本专业的基本理论知识，拥有解决工程技术问题的操作技能，了解本专业的发展现状和趋势：

（1）自动控制原理与方法

1掌握控制系统分析应用的基本知识与技能；

2掌握控制系统实用设计方法，了解控制系统现代设计方法；

3学习与掌握计算机辅助分析和设计的基本方法与技术；

4具备设计开发常规自动控制系统的基本技能。

（2）控制工程原理与技术

1掌握常用过程装置、自动化设备的种类、性能及特性，具备控制系统的集成应用基本方法和技能；

2掌握过程控制系统的基本知识与技能；

3熟悉过程控制系统与装置的工艺范围、设计原则与程序，以及技术经济评价指标，熟悉过程控制系统与装备验证的有关知识；

4熟练掌握过程控制系统的调试和运行的基本技能。

5熟悉过程控制工艺的基本技术内容、方法和特点，熟练进行过程控制方案设计和优化；

6了解控制系统的发展概况。

（3）检测技术及自动化仪表技术

1熟悉工程变量的检测技术及检测方法。

如位移、速度等机械量，温度、流量等过程变量，物位、灰分等物料量，电流、磁通等电磁量；

2熟练掌握自动检测系统的基本原理、设计方法和技能；

3熟练掌握常用自动化仪表的使用方法和基本技能；

4了解自动化仪表一般的设计与实现手段；

5了解检测技术与自动化仪表的发展概况。

（4）单片机及其应用技术

1掌握微型计算机的基本组成和工作原理；

2熟悉微机的汇编指令体系及汇编程序设计方法；

3熟悉常用接口技术及其软硬件设计方法；

4具有一定的微机应用系统及智能仪表和控制设备的软硬件设计、开发能力。

（5）计算机应用及网络技术

1熟悉本岗位计算机应用的相关基本知识；

2掌握计算机网络的基本结构和常用软件的特点及应用；

3掌握计算机网络系统的构成、作用，能够进行工业控制计算机网络系统的编程、调试和维护；

4掌握计算机网络常用软件的特点及应用；

5熟练掌握常用工业控制软件和实时数据库软件的设计和使用方法；

6熟练掌握计算机控制系统的调试和运行的基本技能。

（6）系统工程原理与方法

1掌握系统工程的基本原理和方法；

2掌握系统分析、建模和仿真的基本方法；

3掌握系统集成技术，能够参与大型自动化系统的设计和实施工作；

4掌握工程系统优化的基本方法及应用。

3、了解本专业领域技术标准

（1）工业自动化仪表技术标准

1了解流量、压力、温度等过程变量检测的相关技术标准；

2了解位移、速度、应变等机械变量检测的相关技术标准；

3了解电量、功率、磁通等电量检测的相关技术标准。

（2）自动控制系统技术标准

1了解自动控制系统设计的相关技术标准；

2了解自动控制系统可靠性的相关技术标准。

（3）工业自动化系统实时通信技术标准

1了解EPA标准的内涵和技术要求；

2基本掌握EPA标准的特点及应用；

3能够运用EPA标准进行工业控制计算机网络系统设计、调试和维护；

4了解HART、FF、Profibus、DeviceNet等其它现场总线标准特点及应用。

（二）工程实践能力

掌握选用适当的理论和实践方法解决工程实际问题的能力，并经历过生产运作系统的设计、运行和维护或解决实际工程问题的系统化训练。

1.学习提升应用设计型自动化工程师的工程实践能力，主要包括：

（1）计算机控制系统理论、功能和工程应用知识，包括DCS、PLC系统架构、系统组态、控制策略、工艺流程图绘制、报表制作、实时监控及操作、工程实施规范、工程实验等内容，使学生能够掌握DCS系统的基本功能，并初步具有实际工程实施的能力。

（2）仪控系统抗干扰基础理论知识和应用技术，包括噪声的传播途径和其基本的抑制方法、控制系统的CMRR和SMRR、控制系统的电磁兼容性、接地在抗干扰中的应用、I/O信号的处理和隔离、控制室的抗干扰设计、雷害分析和防雷设计、供电系统的抗干扰设计、控制工程的防爆设计、控制系统的接地技术、控制系统的防雷技术、控制系统的抗干扰维护等内容。

（3）仪控系统故障诊断、维护等相关知识的学习，包括仪控系统综合维护与常见问题处理，控制系统故障诊断与排除，维护案例研讨、维护综合实验、维护技能扩展等内容。

使学生初步具备对生产过程中的仪控系统的故障判断、维修等能力。

（4）异构系统集成技术，包括协议转换技术、I/ODriver设备互联技术、DDE动态数据交换技术、OPC技术、数据库技术、多系统集成平台、异构系统集成实验等内容。

2.了解市场、用户的需求变化以及技术发展，能够编制支持产品形成过程的策划和改进方案；

3.参与工程解决方案的设计、开发，考虑成本、质量、环保性、安全性、可靠性、外形、适应性以及对环境的影响，找出、评估和选择完成工程任务所需的技术、工艺和方法，确定解决方案；

4.参与制定实施计划；实施解决方案，完成工程任务，并参与相关评价；

5.参与改进建议的提出，并主动从结果反馈中学习；

6.具有较强的创新意识和进行产品开发设计、技术改造与创新的初步能力。

（三）工程管理能力

1.具有一定的质量、环境、职业健康安全和法律意识，在法律法规规定的范畴内，按确定的相关标准和程序要求开展工作；

2.使用合适的管理方法，管理计划和预算，组织任务、人力和资源；

3.了解自动化工程项目管理体系，了解工程项目实施程序，质量控制标准；

4.学习项目组织、实施过程各环节具体工作，包括协调组织任务、人力资源安排、工作结点设置和检查、工程验收等；

5.参与实际工程，在具体工程中，在有经验的工程师带领下参与项目的具体实施，了解项目实施的全过程。

6.具备应对危机与突发事件的初步能力，能够发现质量标准、程序和预算的变化，并采取恰当的行动；

7.参与管理、协调工作、团队，确保工作进度；

8.参与评估项目，提出改进建议。

（四）沟通交流能力

1.能够使用技术语言，在跨文化环境下进行沟通与表达：

2.能够进行工程文件的编纂，如：

可行性分析报告、项目任务书、投标书等，并可进行说明、阐释。

3.具备较强的人际交往能力，能够控制自我并了解、理解他人需求和意愿；

4.具备较强的适应能力，自信、灵活地处理新的和不断变化的人际环境和工作环境；

5.能够跟踪本领域最新技术发展趋势，具备收集、分析、判断、归纳和选择国内外相关技术信息的能力；

6.具备团队合作精神，并具备一定的协调、管理、竞争与合作的初步能力。

（五）职业道德和社会责任

具备良好的职业道德，体现对职业、社会、环境的责任。

1、掌握一定的职业健康安全、环境的法律法规、标准知识，以及应遵守的职业道德规范。

遵守所属职业体系的职业行为准则；

2、具有良好的质量、安全、服务和环保意识，并承担有关健康、安全、福利等事务的责任；

3、为保持和增强其职业能力，检查自身的发展需求，制定并实施继续职业发展计划。

四、培养方案

（一）培养要求

本专业本科毕业生应具备以下几方面的知识和能力：

1.具备良好的人文社会科学素质；

2.具有系统的自动控制科学与技术知识体系；

3.具有全面的系统观念和分析问题、解决问题的基本能力；

4.具有较强的设计、开发、工程应用、技术创新等工程实践能力；

5.具有良好的团队合作意识和能力；

6.具有较强的工作适应能力和组织管理能力。

（二）学制与学分

所依托一级学科控制科学与工程

学科专业类别电气信息类

计划学制4年（3＋1）

3年在校学习（含在校参加必要的科研和工程训练）

1年（累计）在企业学习、实习及毕业设计

毕业最低学分160+4+5

授予学位工学学士

（三）课程设置与学分分布

1.大类培养模块91.5+5学分

⑴通识类课程47.5+5学分

▪思政类（11.5+2学分）

思想道德修养与法律基础2.5一秋冬

中国近现代史纲要2.5一春夏

毛泽东思想和中国特色社会主义理论体系概论4.0三秋冬、春夏

马克思主义基本原理概论2.5二秋冬、春夏

形势与政策+2.0每学期

▪军体类（5.5+3学分）

军事理论1.5二秋冬、春夏

体育Ⅰ1.0一秋冬

体育Ⅱ1.0一春夏

体育Ⅲ1.0二秋冬

体育Ⅳ1.0二春夏

军训+2.0

体质测试I+0.5三年级

体质测试II+0.5四年级

▪外语类（9学分）

大学英语Ⅱ3.0一秋冬

大学英语Ⅲ3.0一春夏

大学英语Ⅳ3.0二秋冬

▪计算机类（5学分，允许以考代修）

1）在以下课程中选修一门3.0一春夏

C++程序设计基础与实验3.0

C程序设计基础与实验3.0

Java程序设计基础与实验3.0

VB程序设计基础与实验3.0

2）在以下课程中选修一门2.0一秋冬

大学计算机基础2.0

计算机技术创新与社会文明2.0

▪通识教育实践（1学分）

通识教育实践1.0一夏

▪通识选修课程（15.5学分）

“人文社科组”中最低修读学分为6学分。

含人文社科类、文学与艺术类、沟通与领导类、经济与社会类课程。

其它学分由学生自行在通识选修课程（包括导论课和新生研讨课）中选择修读。

⑵大类课程44学分

▪⑴数理类25学分

微积分I4.5一秋冬

微积分II2.0一春

微积分III1.5一夏

线性代数2.5一秋冬

大学物理（甲）I4.0一春夏

大学物理（甲）II4.0二秋冬

工程图学2.5一秋冬

常微分方程1.0一春夏

工程训练1.5一春夏秋冬

大学物理实验1.5二秋冬

▪⑵电工类及其它基础课程19学分

概率论与数理统计2.5二秋冬

电路原理（乙）3.0二秋冬

电路原理实验（乙）1.0二秋冬

数字电子技术基础3.0二秋冬

复变函数与积分变换1.5二春

数字电子技术基础实验1.0二春

模拟电子技术基础3.0二春夏

信号与系统（乙）3.0二春夏

模拟电子技术基础实验1.0二夏

2.专业课程模块42.5学分

⑴专业必修课程（23.0学分）

自动控制理论Ⅰ4.0二春夏

自动控制理论Ⅱ2.5三秋

过程工程原理（乙）4.0三秋冬

微机原理与接口技术3.5三秋冬

现代传感技术和过程检测系统3.0三秋冬

过程控制工程3.0三春夏

控制仪表与计算机控制装置3.0三春夏

⑵综合实验（4.0学分）

过程工程原理实验（乙）1.0三秋冬

过程检测与传感技术综合实验1.0三冬

控制仪表与装置实验1.0三夏

控制工程综合实验1.0四秋

⑶专业选修课（15.5学分）

数学建模与仿真2.5二秋冬

软件技术基础2.0二春

信号与系统实验0.5二春夏

通信原理（乙）3.0三秋冬

人工智能概论2.0三冬

数值计算方法1.5三冬

数字信号处理2.0三春

面向对象的编程技术2.0三春

DSP系统设计2.0三春

电气控制技术2.5三春

控制系统仿真2.0三夏

系统工程导论2.0三夏

机器人技术2.0三春

自动化专业英语和科技文献阅读2.0三夏

无线传感器网络2.0四秋

嵌入式系统设计2.0四秋

运筹学2.0四秋

以下为限选课程

工业通信网络（校/企联合开设）3.0三秋

可编程控制基础及应用（校/企联合开设）2.0三夏

自动化技术专题讲座（校/企联合开设）2.0四秋

计算机控制系统设计（校/企联合开设）2.5四秋

控制工程设计（企业）1.0四冬

控制工程应用与服务（企业）1.0四冬

工程管理专题讲座（企业）1.0四冬

3.实习和实践训练模块14学分

认识实习（企业）2.0二短学期（4周）

生产实习（企业）3.0三短学期（6周）

生产实践（企业）8.0四冬（9周）

科研训练（学校）1.0

4.毕业设计12学分

毕业设计（企业）12.0四春夏（17周）

5.第二课堂+4学分

（四）

过程控制工程

系统工程导论

现代传感技术与过程检测系统

自动控制理论

培养方案课程体系拓扑图

计算机控制系统设计

控制系统仿真

过程工程原理

控制仪表与计算机控制装置

常微分方程

数学建模与仿真

复变函数与积分变换

微积分/数学分析

控制工程设计

工程应用与服务

认识实习

工业通信网络

可编程控制基础及应用

嵌入式系统应用

DSP原理及应用

通信原理

工程管理专题讲座

生产实践

第二课堂

生产实习

智能控制技术

面向对象的编程技术

毕业设计

自动化专题讲座

运筹学

专业英语与文献阅读

数字信号处理

电气控制技术

无线传感网络

微机原理与接口技术

数值计算方法

机器人技术

人工智能

软件技术基础

信号与系统

数字电子技术

模拟电子技术

电路原理

大学物理

概率论与数理统计

工程训练

工程图学

线性代数

通识教育实践

跨学科导论

科学技术类

计算机类通识

人文社科类

外语类通识课程

军体类通识课程

思政类通识课程

（五）培养方案知识体系拓扑图

（六）主要课程培养矩阵

矩阵采用介绍（I）、讲授（T）和应用（A）表示某一知识或能力在各具体教学环节的培养方式。

课程名称

自动控制理论Ⅰ

自动控制理论II

过程工程原理

微机原理与接口技术

现代传感和过程检测

过程控制工程

控制仪表与计算机控制

数学建模与仿真

软件技术基础

面向对象的编程技术

工业通信网络*

通信原理乙

人工智能概论

数值计算方法

数字信号处理

DSP系统设计

电气控制技术

控制系统仿真

系统工程导论

机器人技术

可编程控制器基础应用*

自控控制专题讲座*

计算机控制系统设计*

工程设计**

工程应用服务**

工程管理**

认识实习

生产实习

生产实践

毕业设计

1专业知识及其应用

1.1基础科学与数学知识

ITA

1.2工程科学与技术基础知识

ITA

1.3交叉知识与学科前沿

ITA

1.4专业工程应用

ITA

2个人能力、职业能力和态度

2.1工程推理和解决问题的能力

ITA

2.2实验和发现知识

ITA

2.3系统的思维方法

ITA

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