自动化专业本科人才培养质量标准官方概要.docx
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自动化专业本科人才培养质量标准官方概要
自动化专业
Automation
080801
一、专业教育特色
面向各自动化应用领域，在专业培养中注重强电与弱电相结合，测量与控制相结合，生产设备与自动化控制系统相结合，节能环保与新能源开发相结合。
在专业竞赛中培育创新意识、创新精神和创新能力。
二、专业培养目标
培养掌握自动化工程领域的知识和技能并在自动化领域某一方向具有专长，在自动化生产、制造领域，从事自动化工程设计、编程、调试和自动化改造与创新，在自动化装置、装备研究开发领域，从事自动检测、控制装置与装备以及自动化生产管理技术的高级应用型自动化专业人才。
三、专业培养规格
1、知识
依据教育部“高等学校本科自动化指导性专业规范”，以现代教育思想和教育教学规律为指导，以提高人才培养质量为核心，加强专业基础教学，强化课程之间的知识联系以及学生实践能力的培养，注重学生综合素质和创新意识培养。
2、能力
从加强学生动手能力培养的角度出发，依据相关课程的相互关系，构建了一个完整的理论课程体系、实践课程与能力培养体系。
主要体现在基础课程统一规划，专业方向灵活设置，大量增加了选修课程和实践性课程。
通过学生电子、电气实训，以及参加“全国电子设计大赛”、“飞思卡尔”杯全国大学生智能汽车竞赛和“湖北省电子设计大赛”等比赛，增强学生创新精神和实践动手能力。
3、品格
培养德、智、体全面发展和知识、能力、素质协调发展，正确处理政治思想与业务、基础与专业、学习与健康、知识与能力和素质等关系。
遵纪守法，尊敬师长，树立爱国主义、集体主义和社会主义思想。
具有良好的职业道德观和思想品德。
四、专业教学
1、专业的知识体系
（1）通识课程
包括毛泽东思想、邓小平理论和三个代表重要思想概、思想道德修养与法律基础、“两课”实践-思修、中国近现代史纲要、马克思主义基本原理、“两课”实践-马原、大学生心理健康教育、大学英语、体育、毛泽东思想概论、邓小平理论概论等五门政治理论课和军事理论，法律基础，管理基础等。
（2）学科基础课程
包括线性代数、概率论与数理统计、复变函数与积分变换、大学物理、电路分析、模拟电子技术、数字电子技术、单片机原理及应用等。
（3）专业课程
包括传感器与检测技术、电机与拖动基础、自动控制原理、运动控制系统、电气与可编程序控制、计算机控制技术、自动化概论、现代控制理论、DSP技术、过程控制、供配电技术等等方面的课程。
（4）实践教学
包括暑期社会实践、模拟电子课程设计、数字电子课程设计、电气控制系统设计、计算机控制技术课程设计、器件与仪器认知、生产实习、毕业设计、创新等。
2、知识体系的课程教学
专业的知识体系与教学类别的关系表1
序号
教学类别
主要知识领域和知识单元
1
通识知识
大学英语、计算机基础、思想道德修养与法律基础、体育、军事理论与实践等
2
学科基础知识
线性代数、高等数学、概率论与数理统计、大学英语、高等数学、复变函数与积分变换、工程制图、大学物理、大学物理实验、C语言程序设计、电路分析、电路实验技术、模拟电子技术、模拟电子实验技术、Matlab与系统仿真、数字电子技术、数字电子实验技术、电子线路设计CAD、电气工程设计CAD、单片机原理及应用、单片机实验技术
3
专业知识
传感器与检测技术、电力电子技术、电机与拖动基础、自动控制原理、运动控制系统、电气与可编程序控制、计算机控制技术、自动化概论、数据结构、智能科学技术导论、数据库原理及应用、运筹学、EDA原理及应用、信号与线性系统、现代控制理论电源逆变技术、DSP技术、过程控制、智能楼宇控制工程、智能楼宇控制工程、新能源技术、工业控制网络、供配电技术、专业英语
4
创新训练与
素质拓展
暑期社会实践、C语言程序课程设计、模拟电子课程设计、数字电子课程设计、单片机课程设计、电气控制系统设计、计算机控制技术课程设计、器件与仪器认知、生产实习、控制系统综合设计、毕业设计
3、知识体系的实践教学
专业知识体系实践教学的基本设置表2
序号
实践教学类别
知识单元
基本要求或方案
1
实验
课内实验
计算机基础B
8学时、数计学院计算机实验室
自动控制原理
10学时、机械及自动化学院控制实验室
电气与可编程序控制
8学时、机械及自动化学院控制实验室
电机与拖动
10学时、机械及自动化学院电机控制与电源技术实验室
电力电子技术
6学时、机械及自动化学院电机控制与电源技术实验室
传感器与检测技术
6学时、机械及自动化学院电机控制与电源技术实验室
计算机控制技术
6学时、机械及自动化学院控制实验室
工业控制网络
24学时、机械及自动化学院控制实验室
现代控制理论
8学时、机械及自动化学院控制实验室
Matlab与系统仿真
12学时、机械及自动化学院计算机实验室
数据结构
16学时、机械及自动化学院计算机实验室
数据库原理及应用
12学时、机械及自动化学院计算机实验室
DSP技术
6学时、机械及自动化学院EDA实验室
独立设课实验
大学物理实验
16学时、电子电气学院大学物理实验室
电路实验技术
20学时、机械及自动化学院电路实验室
模拟电子技术实验
20学时、机械及自动化学院模拟电路实验室
数字电子技术实验
20学时、机械及自动化学院数字电路实验室
单片机技术实验
20学时、机械及自动化学院微机控制实验室
电气工程设计CAD
24学时、机械及自动化学院计算机实验室
电子线路设计CAD
24学时、机械及自动化学院计算机实验室
器件与仪器认知
1周、机械及自动化学院
2
课程设计
C语言程序课程设计
1周、数计学院计算机实验室
模拟电子课程设计
2周、机械及自动化学院模拟电路实验室
数字电子课程设计
2周、机械及自动化数字电路实验室
单片机课程设计
2周、机械及自动化控制实验室
电气控制课程设计
2周、机械及自动化控制实验室
计算机控制技术课程设计
2周、机械及自动化控制实验室
控制系统综合设计
2周、机械及自动化控制实验室
3
毕业设计
涉及自动化生产、运动控制系统、过程控制系统等电气工程领域相关理论研究与分析；装置、设备、系统的软、硬件设计与实现；行业生产、施工、运行、调试及管理方法研究与改进等
15周、校内或相关企业
4
实习
生产实习
电气设备生产、生产过程控制、自动化装配的工业过程及方法，电器产品及新技术认知等
2周、相关企业
毕业实习
基于毕业设计课题，亲验自动化专业相关企、事单位的组织机构、管理规章及运营模式；产品生产、调试、安装、售后等过程
2周、相关企业
5
实践
两课实践
社会角色体验、社会热点调查、专业发展调查
60学时（16学时（思修）+16学时（马原）+28学时（毛概））、校外
军训
爱国主义精神教育、革命品格与精神教育，掌握基本军事知识和技能
3周、校内+校外
社会实践
专业相关的社会调查
4周（2周+2周），校外
企业实践
专业相关的校企协作，项目开发
4周，校外
4、创新训练
面向实践的多模块多层次项目式创新训练表3
序号
创新单元
基本要求或目标
1
实验
（1）优化实验配置，实现资源共享；
（2）实验内容实现基础型、技能型、创新型3个层次相互衔接；
（3）以基础教学、专业发展、学科融合为主线，设置实验项目；
（4）向本专业学生实行开放式实验管理。
2
课程设计和毕业设计
（1）基于专业方向的设计内容的模块化；
（2）注重专业知识间的相互衔接，突出设计的综合性、专业性、实用性和创新性；
（3）以工程项目的形式推进整个设计过程，其中，“项目式”的形式分多层次递进开展，即认知层次、功能电路及简单装置层次、系统层次，真正让学生以模拟工程师的身份与视角进行独立思考，讨论学习，团队协作和创新进步；
（4）重视过程监控和质量管理，强化前期安排、中期检查、期末检查和答辩总结。
3
课外实践
（1）鼓励学生积极参与课外创新活动，如自主立项参加科研训练；参加教师科研项目；参加学科竞赛活动；听课外研学讲座；提交自主研学作品；发表科技论文。
（2）建立优秀成果奖励机制。
五、专业课程体系
1、学分制条件下的准入课程和准出课程
准入课程：
高等数学、工程数学、大学物理、电路分析、自动化概论、单片机原理及应用等。
准出课程：
模拟电子技术、数字电子技术、传感器与检测技术、自动控制原理、电力电子技术、电机与拖动基础、运动控制系统、电气与可编程序控制、计算机控制技术、控制系统综合设计。
2、专业知识体系和课程体系构建一览表
专业知识体系和课程体系的构建表4
序号
知识体系
课程体系
课程/学分
1
通识知识体系
序号
知识领域
知识单元
推荐课程
学分
1
心理素质知识
心理健康教育、中国近代史、形势与政策、马克思主义基本原理等
18
2
身体素质知识
体育、军事理论与训练、身体素质测试
6.5
3
文化素质知识
大学外语、计算机、就业指导
13
2
学科基础知识体系
1
数学
高等数学、工程数学
高等数学、线性代数、概率论与数理统计、复变函数与积分变换
16
2
物理与工程设计基础
力学、电学、电磁学，制图基础
大学物理、大学物理实验、工程制图
12
3
控制程序编程与芯片开发应用原理与方法
设计编程、MCU应用开发、系统仿真
C语言程序设计、数据结构、数据库原理及应用、Matlab与系统仿真、单片机原理及应用等
14.5
4
电路与电子原理与方法
电学理论与技术
电路分析、模拟电子技术、数字电子技术等
18.5
5
电子、电气设计方法
基本工具应用
电子线路设计CAD、电气工程设计CAD
3
3
专业知识体系
1
控制基础
控制理论、检测技术、拖动基础
自动控制原理、现代控制理论、传感器与检测技术、电机与拖动基础、电力电子技术、信号与线性系统、专业英语
19.5
2
自动控制
运动控制与过程控制
运动控制系统、过程控制、控制系统综合设计
8
3
数字控制
数字控制理论与控制技术与手段
电气与可编程序控制、DSP技术、EDA原理及应用、工业控制网络、计算机控制技术、计算机控制技术课程设计
12
4
电力、能源与自动化系统
电力基础、新能源、监控与管理
供配电技术、新能源技术、电源逆变技术、智能楼宇控制、运筹学
6.5
4
素质拓展知识体系
1
素质拓展
专业选修课、人文选修课
10
3、关键专业基础知识单元的核心知识点一览表
关键专业基础的知识单元表5
序号
知识单元
核心知识点
1
电路分析
电路模型和电路定律：
电路和电路模型；电流和电压的参考方向；电功率和能量；电路元件；电阻元件；受控电源；基尔霍夫定律。
了解：
电路和电路模型的基本概念；集总假设。
理解：
电路模型、电压和电流的参考方向以及关联方向概念；电功率和能量以及受控电源概念。
掌握：
电功率吸收或发出的判断方法；电阻元件的VCR；基尔霍夫定律。
电阻电路的等效变换：
电路的等效变换；电阻的串联和并联；电阻的星形联接和三角形联接的等效变换；电压源和电流源的串联和并联；实际电源的两种模型及其等效变换；输入电阻。
了解：
平衡电桥的概念；等电势的概念；输入电阻概念。
理解：
电路等效的概念。
掌握：
电阻的星形联接和三角形联接的等效变换方法；电阻的串联和并联、电压源和电流源的串联和并联方法；实际电源的两种模型及其等效变换；输入电阻的求解。
电阻电路的一般分析：
电路的图；KCL和KVL的独立方程数；支路电流法；网孔电流法；回路电流法；节点电压法。
掌握：
结点电压法、网孔电流法；支路电流和回路电流法。
理解：
KCL和KVL的独立方程数。
了解：
电路的图的概念；无伴电源的概念。
电路定理：
叠加定理；替代定理；戴维宁定理和诺顿定理；最大功率传输定理；特勒跟定理；互易定理；对偶原理。
掌握：
叠加定理、戴维宁定理、诺顿定理、特勒跟定理、最大功率传输定理的基本内容和使用条件，能熟练运用这些定理解决实际问题。
理解：
替代定理、互易定理。
了解：
对偶原理的概念。
含有运算放大器的电阻电路:
运算放大器的电路模型；比例电路的分析；含有理想运放的电路的分析。
掌握：
理想运算放大器电路模型的特点；含有理想运算放大器电路的分析计算。
理解：
理想运放的两个基本性质。
了解：
运算放大器的结构和应用。
储能元件:
电容元件；电感元件；电容、电感元件的串联与并联。
掌握：
电容元件、电感元件的定义、性质和特点；电容和电感的伏安关系；电容、电感元件的串联与并联。
了解：
动态元件的概念。
一阶电路和二阶电路的时域分析:
动态电路的方程及其初始条件；一阶电路的零输入响应和零状态响应；一阶电路的全响应；二阶电路的零输入相应和零状态响应；二阶电路的全响应；一阶和二阶电路的阶跃响应；一阶和二阶电路的冲激响应。
掌握：
动态电路的描述方程和求解方法；一阶电路的分析计算；一阶和二阶动态电路的阶跃响应和冲激响应计算方法。
理解：
二阶电路的分析计算。
了解：
固有频率、暂态和稳态、强制响应和固有响应、过渡过程等概念。
相量法:
复数；正弦量；相量法基础；电路定律的相量形式。
理解：
相量的概念。
掌握：
正弦量的相量表示方法；KCL、KVL、电路元件VCR的相量形式。
正弦稳态电路的分析:
阻抗和导纳；电路的相量图；正弦稳态电路的分析；正弦稳态电路的功率；复功率；最大功率传输。
掌握：
阻抗和导纳的定义；电路的相量图的画法；正弦稳态电路的功率的定义及表示方法；最大功率的计算。
理解：
动态电路阻抗和导纳的物理意义；平均功率、无功功率和复功率的物理意义。
含有耦合电感的电路：
互感；含有耦合电感电路的计算；耦合电感的功率；变压器原理；理想变压器。
理解：
互感的概念。
掌握：
含有耦合电感电路的计算；含有理想变压器电路的计算。
了解：
滤波器的原理及应用。
电路的频率响应：
网络函数；RLC串联电路的谐振；RLC串联电路的频率响应；RLC并联谐振电路。
掌握：
网络函数和频率响应概念；掌握RLC串联电路的频率响应和谐振；RLC并联电路的谐振。
了解：
波特图和滤波器。
三相电路：
三相电路概念；线电压与相电压关系；线电流与相电流关系；对称三相电路计算；不对称三相电路概念；三相电路的功率。
掌握：
三相电路的基本理论；三相电路中线电压（流）与相电压（流）的关系；对称三相电路的计算。
了解：
不对称三相电路的概念。
非正弦周期电流电路和信号的频谱：
教学内容：
非正弦周期电流信号；非正弦周期函数分解为傅里叶级数；有效值、平均值和平均功率；非正弦周期电流电路的计算。
了解：
非正弦周期信号。
掌握：
周期函数分解为傅里叶级数的方法；有效值、平均值、平均功率的计算方法；非正弦周期电流电路的计算方法。
线性动态电路的复频域分析：
拉普拉斯变换的定义；拉普拉斯变换的基本性质；拉普拉斯反变换的部分分式展开；运算电路；应用拉普拉斯变换法分析线性电路；网络函数的定义；网络函数的极点和零点。
掌握：
拉普拉斯变换的定义、基本性质、部分分式展开方法；用拉普拉斯变换法分析线性电路的方法。
了解：
极点、零点与冲激响应的关系；极点、零点与频率响应的关系；卷积的定义。
电路方程的矩阵形式：
割集；关联矩阵、回路矩阵、割集矩阵；回路电流方程的矩阵形式；结点电压方程的矩阵形式。
掌握：
割集的基本知识；关联矩阵、回路矩阵、割集矩阵的定义及表示法；回路电流方程的矩阵形式；节点电压方程的矩阵形式；割集电压方程的矩阵形式。
了解：
状态方程的表示方法。
二端口网络：
二端口网络的概念；二端口的方程与参数；二端口的等效电路。
掌握：
二端口的描述方程与Z参数、Y参数计算方法；各种参数之间转换方法；二端口的等效电路。
了解：
混合参数和传输参数模型。
2
模拟电子技术
半导体器件基础：
半导体的基本知识PN结及二极管、三极管、场效应管。
基本放大电路：
共射放大电路的组成及放大作用，图解分析法，微变等效电路分析法，放大器工作点的稳定问题，共集和共基放大电路，场效应管放大电路，差动放大电路、多级放大电路。
集成运算放大电路：
电流源，差动放大电路，集成运放的主要参数及使用注意事项。
放大电路的频率响应：
频率响应的概念、波特图、晶体管高频等效模型、单级放大电路频率响应、多级放大电路频率响应。
反馈放大器：
反馈的基本概念及分类，方框图及一般表达式，负反馈，对放大器性能的改善，负反馈电路的分析方法。
信号的运算和处理电路:
比例电路、加减法电路、微积分电路、误差分析、精密放大电路及低温漂电路、干扰与噪声、有源滤波。
波形发生与变换电路：
正弦波振荡电路、电压比较器、非正弦波发生电路、波形变换
功率放大电路：
功放的概念、甲、乙类功率放大、OCL、OTL、BTL放大电路的计算
直流电源：
整流电路，滤波电路，倍压整流电路，稳压电路，开关稳压电路原理。
3
数字电子技术
数制与码制：
理解二进制数特征、表示方式，二进制与十进制之间转换规则；理解十六进制数特征、表示方式，以及与二进制、十进制之间转换规则。
掌握原码、反码、补码概念，以及在数字系统中引入补码的原因；掌握BCD码、ASCII表示方法。
本章知识点：
二进制、十六进制；原码、反码、补码；BCD码、ASCII码。
逻辑代数基础与逻辑门电路概念：
理解逻辑关系及基本运算（逻辑与、或、非）；理解基本逻辑关系表示方法——基本逻辑门电路；理解逻辑函数、逻辑变量概念；掌握逻辑函数表示方法——逻辑代数式、真值表、卡诺图、逻辑图、波形图及其相互间转换；理解逻辑代数化简意义以及化简方法——熟练掌握4变量以内卡诺图化简法；理解逻辑函数常用的表示方法——最小项及其标准式、最大项及其性质、最简“与或”式、最简“与非-与非”式、最简“或非-或非”式、最简“与或非”式；理解反函数概念。
本章知识点：
逻辑关系、逻辑函数与变量、逻辑代数式、基本逻辑等式、真值表及其应用、逻辑函数化简、卡诺图及其应用、逻辑图及其绘制规则、波形图及其画法、最小项与标准式、最大项及应用、反函数及其应用、最简“与或”式、最简“与非-与非”式、最简“或非-或非”式、最简“与或非”式。
常见逻辑门电路：
理解MOS场效应管结构、工作原理、主要参数及特点；掌握CMOS反相器结构、工作原理、输入/输出特性、传输特性以及电源特性；理解CMOS与非门、或非门电路结构；理解OD门、三态门结构及其特征；理解CMOS传输门结构、工作原理及其应用；理解标准TTL电路结构及OC门电路特征；理解常用的74HC系列、CD40系列、CD45系列以及7406与7407标准TTL数字IC芯片的内部结构、输入/输出特性；掌握不同种类逻辑门同一单元未用输入端、未用单元输入端的处理规则。
本章知识点：
CMOS反相器、CMOS与非门、或非门、CMOS传输门、OD门、OC门、三态门、逻辑门未用单元处理、多余引脚处理。
组合逻辑电路分析与设计，掌握组合逻辑电路分析方法，理解组合逻辑电路设计规则；理解编码器、2-4译码器、3-8译码器、数字选择、加法器的工作原理及其应用；理解组合逻辑电路竞争冒险概念及其消除方法。
触发器：
理解电平触发的RS触发器电路构成、工作原理，状态转换表（图）；理解电平触发的D型触发器（即D型锁存器）电路结构、工作原理及其应用；理解主从结构的RS触发器（边沿触发）的电路结构及其特性方程、JK触发器电路及其特性方程；理解D型、T型以及T’触发器电路结构及其特性方程；理解JK触发器与D、T、T’、RS触发器之间的关系。
知识点：
电平触发的RS触发器、D型锁存器、主从RS触发器、JK触发器；D、T、T’触发器。
时序电路分析与设计：
理解时序逻辑电路种类，正确区分同步时序与异步时序电路；掌握同步时序逻辑电路分析方法、同步时序逻辑电路设计规则与流程；掌握二进制计数器电路分析与设计方法；掌握移位寄存器电路分析与设计方法。
知识点：
时序逻辑电路种类及分析、时序逻辑电路设计、二进制计数器、寄存器、移位寄存器。
半导体存储器：
理解半导体存储器种类，理解常见（PROM、OTP ROM、EEPROM；静态RAM）存储器单元结构、工作原理；存储器芯片接口类型（并行接口、I2C总线接口、SPI总线接口）及访问方法，控制信号含义以及与CPU连接方法。
知识点：
只读存储器、随机读写存储器、存储器芯片接口技术、存储器芯片控制信号含义。
脉冲信号产生与整形：
掌握施密特触发器结构、工作原理；理解单稳态电路结构、种类、特点及应用；掌握RC多谐振荡器电路结构、种类（对称多谐、非对称多谐、由施密特或滞回比较器构成的多谐振荡器）、工作原理、特点及其应用范围；掌握并联型（不是串联型）石英晶体振荡器电路结构、工作原理、输出信号特征。
知识点：
施密特触发器、单稳态电路、RC振荡器、石英晶体振荡。
数-模转换电路：
理解DA转换电路种类、结构、工作原理，掌握倒T型DA转换电路组成与工作原理，理解DA转换误差成因；理解AD转换电路组成（低通滤波、采样、保持、转换、编码等），理解常见AD转换电路结构（包括接口）、工作原理、特征及使用范围，掌握并联比较型、逐次逼近型、双积分型AD转换电路组成、工作原理与典型芯片；理解AD转换误差及构成。
知识点：
权电阻DA转换器、倒T型DA转换器、开关树DA转换器，并联比较型AD转换器、逐次逼近型AD转换器、双积分型AD转换器。
4
单片机原理及应用
MCS-51系列单片机硬件结构：
单片机的内部结构、外部引脚、片外总线、系统时钟与工作方式。
了解：
单片机内部所包含的硬件资源及其功能特点和使用方法，注意几个概念：
振荡周期、时钟周期、机器周期和指令周期的意义及它们之间的关系。
理解：
单片机时钟电路与时序、输入输出口以及引脚的使用。
注意“地址重叠”的问题，注意程序状态字PSW中各位的含义。
掌握：
单片机芯片的内部组成及存储器结构，特别是片内RAM和四个并行I/O口的使用方法。
MCS-51系列单片机编程语言：
单片机的汇编和C语言等编程语言的特点、寻址方式和使用。
了解：
单片机的寻址方式和指令系统功能。
理解：
汇编语言和C语言的位寻址功能的实现方法。
掌握：
各种寻址方式，常用指令的功能和使用方法及汇编语言程序设计方法。
注意几个中断入口地址在程序存储器中的位置，注意16位数据指针DPTR和两个8位数据R0、R1指针的使用方法。
C51的数据类型、运算符及表达式；C51语言程序的基本结构及其流程图；函数及选择语句和循环语句的用法。
MCS-51系列单片机内部资源及编程：
单片机的并行I/O口、中断系统、定时/计数器和串行接口等内部资源和应用编程。
了解：
计算机并行I/O口、定时/计数器、串行接口和中断系统的概念。
理解：
单片机定时/计数器与中断的内部联系。
掌握：
单片机中断系统的结构、中断源、中断特殊功能寄存器、中断响应过程；串行口功能与结构、工作方式及编程应用；定时/计数器系统的电路结构、特殊功能寄存器及功能和使用方法。
MCS-51系列单片机系统功能扩展：
单片机的存储器和I/O口的扩展、模/数转换、数/模转换、键盘和显示器的接口技术。
了解：
接口技术的基本概念以及存储器和I/O口的扩展、模/数转换、数/模转换、键盘和显示器的接口技术的概念。
理解：
统一编址和独立编址的概念和编址方法以及译码的方法。
注意片内RAM、输入/输出口和系统地址空间的使用分配以及一些常用扩展芯片的接口方法和访问控制方法。
掌握：
程序存储器和数据存储器及输入/输出口扩展的方法；A/D和D/A转换接口电路及其使用方法，单片机与
升级会员 