時間：2023-08-20 14:39:19
緒論：在尋找寫作靈感嗎？愛發(fā)表網(wǎng)為您精選了8篇航空航天測控技術，愿這些內(nèi)容能夠啟迪您的思維，激發(fā)您的創(chuàng)作熱情，歡迎您的閱讀與分享！
關鍵詞：XML；數(shù)據(jù)體制；統(tǒng)一標準化；航天測控網(wǎng)統(tǒng)一系統(tǒng)；綜合服務應用平臺
中圖分類號：TN915.4—34文獻標識碼：A文章編號：1004—373X（2012）18—0099—03
數(shù)據(jù)是航天測控系統(tǒng)處理和應用的核心[1]。隨著我國航天測控事業(yè)的不斷發(fā)展，整個航天測控系統(tǒng)將發(fā)展成為以中繼衛(wèi)星為中心的天基測控網(wǎng)，以陸地測站為中心的陸基測控網(wǎng)和以測量船站為中心的海基測控網(wǎng)三個相對獨立的測控系統(tǒng)[2—3]，而且各方用戶對整個系統(tǒng)提供綜合應用服務的需求也不斷提高。現(xiàn)有傳統(tǒng)的航天測控數(shù)據(jù)體制，采用約定字段數(shù)據(jù)包結構的數(shù)據(jù)處理和應用模式，使得的數(shù)據(jù)處理及應用都較受限制。為此，構建一個統(tǒng)一化、標準化的數(shù)據(jù)體制，實現(xiàn)整個測控系統(tǒng)數(shù)據(jù)的統(tǒng)一標準化處理和應用，將對我國航天測控事業(yè)的進一步發(fā)展具有重要意義。隨著XML（eXtensibleMarkupLanguage）相關協(xié)議標準和應用技術的不斷成熟，使XML逐漸成為一種處理應用系統(tǒng)間數(shù)據(jù)交換的標準[4—5]。
1現(xiàn)有傳統(tǒng)航天測控數(shù)據(jù)體制分析
現(xiàn)有傳統(tǒng)的航天測控系統(tǒng)采用約定字段數(shù)據(jù)包結構的數(shù)據(jù)體制，這種體制在數(shù)據(jù)處理和應用方面，都有其自身的局限性。
1.1數(shù)據(jù)處理方面
在以約定字段數(shù)據(jù)包為核心的數(shù)據(jù)處理中，數(shù)據(jù)的生產(chǎn)者需要按照約定的格式填寫各個字段，建立完整的數(shù)據(jù)包并發(fā)送給數(shù)據(jù)的消費者。數(shù)據(jù)的消費者首先要按照約定的格式，從數(shù)據(jù)包中分解出各個數(shù)據(jù)字段，最終得到各個應用數(shù)據(jù)，然后才能對這些數(shù)據(jù)進行處理[6]。這種數(shù)據(jù)處理方式有幾個明顯的不足：一是數(shù)據(jù)處理的代碼耦合度高，為針對不同任務而進行的軟件維護設計將要求對軟件代碼的重新修改與測試，從而影響了軟件的可重用性和模塊化；二是不同數(shù)據(jù)處理單元之間的接口復雜，標準不統(tǒng)一。假設有n個模塊要進行信息交互，則會存在Cn2個接口，這使得數(shù)據(jù)的交互和集成變得十分困難。
此外，傳統(tǒng)數(shù)據(jù)體制對數(shù)據(jù)的處理不能有效區(qū)分實時與非實時數(shù)據(jù)，實際可用數(shù)據(jù)處理資源無法實現(xiàn)合理分配，傳輸帶寬的彈性較小。
1.2數(shù)據(jù)應用方面
數(shù)據(jù)應用以數(shù)據(jù)處理為基礎。一方面基于約定字段數(shù)據(jù)包結構的傳統(tǒng)數(shù)據(jù)體制限制了系統(tǒng)對底層數(shù)據(jù)的處理方式和處理能力，從而影響了數(shù)據(jù)應用的可實現(xiàn)行和豐富性；另一方面，在傳統(tǒng)的航天測控數(shù)據(jù)體制下，不同測控網(wǎng)之間的數(shù)據(jù)交互僅僅只解決了基本的數(shù)據(jù)鏈路和數(shù)據(jù)傳輸?shù)膯栴}，對數(shù)據(jù)網(wǎng)絡層與應用層的設計與處理較少。同時，數(shù)據(jù)的傳輸與網(wǎng)絡特性單一，使得系統(tǒng)對通信資源的分配和利用力不從心，系統(tǒng)可統(tǒng)一應用的數(shù)據(jù)范圍和綜合性較受限制，不利于系統(tǒng)的適應性和拓展性發(fā)展。
2基于XML的航天測控數(shù)據(jù)體制
2.1XML的特點
XML是由W3C（WorldWideWebConsortium）的一種標準，是標準通用標記語言（StandardGeneralizedMarkupLanguage，SGML）的一個簡化子集。它具有以下幾個傳統(tǒng)約定數(shù)據(jù)包結構數(shù)據(jù)不具有的顯著特點[7—8]：
（1）數(shù)據(jù)的自描述性，適用于特定領域的數(shù)據(jù)處理和應用。
（2）結構化的數(shù)據(jù)模型，為數(shù)據(jù)顯示和處理提供標準的處理方式。
（3）豐富的網(wǎng)絡傳輸特性，可作為性能良好的通信協(xié)議。
（4）成熟的XML應用標準與處理技術，如XSL，DOM，SAX，WML，XLink和XPointer等為XML的應用拓展提供了技術支持。
此外，航天測控網(wǎng)的IP化改造，也為XML的技術實現(xiàn)提供了硬件平臺。
2.2基于XML的航天測控數(shù)據(jù)體制
航天測控數(shù)據(jù)處理按時間的要求不同可分為實時數(shù)據(jù)處理和非實時數(shù)據(jù)處理。實時數(shù)據(jù)處理要求處理速度快，時間短，方法簡單，所使用的數(shù)據(jù)為流數(shù)據(jù)，大多不會重復使用。非實時數(shù)據(jù)處理流程多，方法精細、復雜，所使用的數(shù)據(jù)為積累數(shù)據(jù)，大多需要重復使用。
傳統(tǒng)約定字段數(shù)據(jù)包結構的數(shù)據(jù)處理方式具有實時性強，效率高的特點，而基于XML的數(shù)據(jù)處理模型，標準統(tǒng)一，具有良好的傳輸與網(wǎng)絡特性。基于此，對于測控網(wǎng)中要求實時處理的數(shù)據(jù)（大部分為單個測控網(wǎng)內(nèi)部的設備數(shù)據(jù)），采用傳統(tǒng)數(shù)據(jù)的處理機制；而對于非實時處理數(shù)據(jù)（一般包括單個測控網(wǎng)內(nèi)部與測控網(wǎng)之間的交互數(shù)據(jù)），使用XML數(shù)據(jù)格式進行統(tǒng)一標準化的封裝、處理和交互。為此，基于XML的航天測控數(shù)據(jù)體制的測控網(wǎng)信息交互框架如圖1所示。
“旅行者”號的計算機內(nèi)存僅有68Kb，裝配著8軌磁帶機，而新近發(fā)射的航天器已裝配數(shù)碼設備；“旅行者”號與地面工作人員建立聯(lián)系需要花費很長時間，如果地面發(fā)出的信號以光速出發(fā)，單程抵達“旅行者1”號需要17小時，單程抵達“旅行者2”號需要14小時；此外，“旅行者”號的發(fā)射功率較弱，是通過一個23瓦發(fā)射器與地面進行聯(lián)系，這種功率僅相當于電冰箱保鮮柜的燈泡。
“旅行者”號的主要載荷包括10個儀器，除了“旅行者1”號搭載的等離子勘測儀外，所有載荷設備均運行正常。
行星射電天文儀和“旅行者1”號紫外線光譜儀負責數(shù)據(jù)收集，飛行數(shù)據(jù)子系統(tǒng)和一個8軌磁帶機提供數(shù)據(jù)處理功能。飛行數(shù)據(jù)子系統(tǒng)配置每個儀器和控制操作儀器，同時收集工程和科學數(shù)據(jù)，形成用于傳輸?shù)臄?shù)據(jù)格式。8軌數(shù)字磁帶機用于記錄高等級PWS數(shù)據(jù)，每隔6個月對這些數(shù)據(jù)進行回放。指令計算機子系統(tǒng)提供序列和控制功能，包括固定程序操作，例如指令解碼、故障檢測、常規(guī)性校正、天線位置信息以及航天器序列信息。位置和銜接控制子系統(tǒng)控制航天器方位，維持高增益天線朝向地球，控制位置調(diào)遣和定位掃描平臺。
上行通信系統(tǒng)是通過S-波段進行傳輸，而X-波段發(fā)射器提供下行遙感勘測，并提供高等級等離子體波數(shù)據(jù)回放。探測器所有數(shù)據(jù)的傳播和接收是通過3.7米高增益天線實現(xiàn)的。
“旅行者”號的電源是由三個放射性同位素熱電發(fā)電機提供的，每個探測器當前的功率等級約為315瓦。
目前，兩艘“旅行者”號飛船都依賴美國航空航天局深空網(wǎng)與地球保持聯(lián)系。美國航空航天局深空網(wǎng)是一個覆蓋全球的巨型測控站網(wǎng)絡，用以支持開展行星際探測，并可以執(zhí)行雷達或射電天文觀測項目。有時深空網(wǎng)也會被用于支持地球軌道衛(wèi)星的測控任務。
目前深空網(wǎng)共包括三座經(jīng)度間隔120°的大型測控站，分別是設在美國加利福尼亞州莫哈維沙漠的戈德斯通測控站、西班牙境內(nèi)的馬德里測控站以及設在澳大利亞堪培拉附近的澳洲測控站。這種覆蓋全球的分布位置讓深空網(wǎng)在開展探測器測控時，隨著地球的轉動仍然能夠?qū)δ繕吮３植婚g斷的監(jiān)控。優(yōu)越的地理位置和先進的技術使美國航空航天局深空網(wǎng)成為目前世界上科學領域規(guī)模最大、靈敏度最高的深空通信測控系統(tǒng)。
美國航空航天局對太陽系展開的探測行動基本上都是由無人自動探測器完成的，而在此過程中，深空網(wǎng)系統(tǒng)便提供了至關重要的雙向通信和測控支持，并負責將探測器獲得的寶貴圖像和其他數(shù)據(jù)資料下載下來。所有的深空網(wǎng)天線都是高靈敏度且可轉動的，可以自由調(diào)節(jié)測控角度。
航空航天技術是信息、能源、制造等綜合性尖端技術的集合，是一個國家綜合科技實力的象征和衡量標志，在國家的軍事國防中起著中流砥柱的作用。近幾年“神舟”系列載人飛船的成功飛行，以及我國首架具有自主知識產(chǎn)權的噴氣式支線飛機ARJ21總裝下線等，引發(fā)了人們對航空航天技術領域的極大關注，而航空航天類專業(yè)更是吸引了不少同學和家長的眼球，被同樣懷揣飛天夢想的考生所追捧。
學科優(yōu)勢助推人才起飛
航空航天類專業(yè)主要研究飛行器的結構、性能和運動規(guī)律，培養(yǎng)如何把飛行器設計制造出來并送上太空的工程技術專業(yè)人才。從狹義上講，航空航天類專業(yè)包括飛行器設計與工程、飛行器動力工程、飛行器制造工程、飛行器環(huán)境與生命保障工程、探測制導與控制技術等主體學科專業(yè)。然而，無論是飛機還是航天飛行器，都是綜合科學技術的結晶，涉及材料、電子通訊設備、儀器儀表、遙控遙測、導航、遙感等諸方面。因此從廣義上講，材料科學與工程、電子信息工程、自動化、計算機、交通運輸、質(zhì)量與可靠性工程等都是航空航天技術不可或缺的學科專業(yè)。隨著航空航天事業(yè)的迅猛發(fā)展，近年來又催生出航天運輸與控制、遙感科學與技術等新興專業(yè)。
航空航天類專業(yè)對同學們的要求是“厚基礎、強能力，高素質(zhì)、重創(chuàng)新”。同學們要學習和掌握航空航天技術的基礎理論和知識，接受航空航天飛行器工程方面的系統(tǒng)訓練，通過各種實踐性教學環(huán)節(jié)，可具備堅實的理論基礎，良好的實踐能力和分析、解決問題的能力，以及創(chuàng)新能力。畢業(yè)生在數(shù)學、物理、力學、計算機等方面的基礎比較扎實，在邏輯、分析、空間想象力、推理等思維上優(yōu)勢明顯，知識面寬，適應力強，發(fā)展?jié)摿Υ蟆１究飘厴I(yè)生考取研究生的比例很高，申請國外大學獎學金的成功率也較高。
有同學認為航空航天類專業(yè)就業(yè)覆蓋面窄，如果畢業(yè)后不能進入航空航天類企業(yè)，就很難找到專業(yè)對口的工作。其實不然，航空航天高科技輻射國民經(jīng)濟各個部門，航空航天類專業(yè)扎實的工程技術理論與實踐基礎平臺，促成了其拓展性寬、應用性強、適用面廣的專業(yè)特點。可供畢業(yè)生選擇的對口職業(yè)有很多，如飛行器設計、制造人員，科研機構研究人員，國防部門研究管理人員，各級政府部門負責航空航天相關工作的研究管理人員，民航企事業(yè)單位的技術管理人員等。畢業(yè)生不僅可從事航空航天等領域的設計、制造、研發(fā)、管理等工作，還可在民航、船舶、能源、交通、信息、輕工等其他國民經(jīng)濟領域施展才華，像微軟、IBM、貝爾、方正、海爾等知名企業(yè)都曾紛紛到航空航天院校招賢納才。很多民用部門也都點名要航空航天類專業(yè)的畢業(yè)生，認為他們基礎扎實、學以致用。
行業(yè)繁榮點燃人才需求
航空航天科技工業(yè)是知識密集和技術密集的高技術領域，航空航天技術的廣泛應用影響到政治、經(jīng)濟、軍事、科技、文化及通信、氣象、能源、探測等領域，成為社會進步的強大動力。從世界范圍來看，航空航天科技工業(yè)是朝陽產(chǎn)業(yè)，在提升國家整體科技水平和綜合國力方面起著龍頭的作用。
我國經(jīng)濟的快速發(fā)展為航空航天工業(yè)提供了廣闊的發(fā)展空間。國務院公布的《國家中長期科學和技術發(fā)展規(guī)劃綱要》中，關于大型飛機、高分辨率對地觀測系統(tǒng)、載人航天工程與探月工程等航空航天領域范疇的工程便占到16個重大專項中的4項。未來我國航空航天發(fā)展將重點開發(fā)大型飛機設計與制造成套技術，載人航天實現(xiàn)航天員出艙進行航天器交會對接試驗活動，直至實現(xiàn)登月計劃等。2007年大飛機項目正式上馬，給我國的航空業(yè)帶來了空前繁榮，帶活了一批航空類企業(yè)，也為航空航天類專業(yè)畢業(yè)生帶來了良好的機遇。
航空航天科技工業(yè)極具發(fā)展前景，對人才的需求會持續(xù)旺盛。據(jù)統(tǒng)計，2011年最被看好的12類專業(yè)之航空航天產(chǎn)業(yè)將引發(fā)對航空航天人才的巨大需求，包括航空航天經(jīng)營管理，航空航天飛機總體設計與研發(fā)、發(fā)動機研發(fā)與制造，零部件研發(fā)與設計，航空航天新材料研發(fā)、制造及總裝技術、計量檢測技術、航空航天電子電器設備設計開發(fā)、信息及測控技術，航空航天生物技術、航空適航管理、航空維修改裝，以及航空航天產(chǎn)品光電通信技術、能源系統(tǒng)設計、力學及環(huán)境工程、計算機、仿真、可靠性技術等領域在內(nèi)的專業(yè)人才缺口巨大。有關人士根據(jù)教育部公布的相關信息歸納出的“最出人意料的十個高就業(yè)專業(yè)”，便將航空航天類專業(yè)列入其中。
上海作為我國新支線飛機和未來大型民用飛機設計總裝基地和重要的航天基地，舉辦了“上海航展”，展會上舉行了航空航天人才大型招聘會。據(jù)航展招聘組負責人介紹，目前航空航天項目需要大量人才，僅空客A380一個項目組的技術人員需求數(shù)量就超過六千人，而我國這方面人才缺口非常大。
近年來，以航天科技，科工集團，航空一、二集團等為代表的航空航天類企事業(yè)單位生產(chǎn)和科研任務飽滿，條件大為改善，待遇提高很快，一些單位的員工年薪可達十幾萬，稍差一些的單位其員工薪資待遇也可達到當?shù)刂猩纤健：娇蘸教焓聵I(yè)的迅猛發(fā)展，無異于為年輕學子的成長搭建了理想的平臺。像航天空間設計研究院、航空材料研究院等單位都炙手可熱，受到重點院校畢業(yè)生的青睞。畢業(yè)生就業(yè)地域以北京、上海、西安、成都、沈陽、哈爾濱、深圳等省會及核心城市為主。
從個人長遠發(fā)展來看，在航空航天類企事業(yè)單位工作，發(fā)展前景好，待遇高，成長快。隨著載人飛船、探月工程、大飛機等重大項目的深入實施，必將有越來越多的青年才俊在鍛煉中脫穎而出。
報考提示
我國目前開設航空航天類專業(yè)的重點院校有北京航空航天大學、南京航空航天大學、哈爾濱工業(yè)大學、北京理工大學、西北工業(yè)大學、南京理工大學、哈爾濱工程大學等。近年來，清華大學、復旦大學、上海交通大學、廈門大學等也相繼設置了此類專業(yè)。開設航空航天類專業(yè)的普通院校有南昌航空工業(yè)學院、沈陽航空工業(yè)學院、鄭州航空工業(yè)管理學院、中北大學、中國民航大學等。由于各個院校的發(fā)展歷史、層次、實力不同，學科專業(yè)水平差異也較大，同學們應注意了解自己感興趣的院校，根據(jù)自身實力，準確定位，合理選擇。
學習航空航天類專業(yè)以及將來從事航空航天技術工作，需要具備較強的學習鉆研及動手能力，要求同學們的數(shù)理化基礎扎實，邏輯思維能力較強，嚴謹求實，樂于鉆研。同學們應從實際出發(fā)，量體裁衣。
一些考生和家長誤以為報考航空航天類專業(yè)，體檢的標準要按照軍檢的標準來進行，其實不然。航空航天類專業(yè)主要是培養(yǎng)航空航天領域的專業(yè)技術人才，對考生的身體狀況沒有特殊要求，同學們只要符合《普通高等學校招生體檢指導意見》，就可放心報考。
關鍵詞:LED點陣;串行接口;單片機
中圖分類號:TM938 文獻標識碼:B
The Circuit Design of LED Lattice Screen Driven by CH451
GE Chao1, WANG Lei2
(1. College of Information Hebei Polytechnic University, Tangshan Hebei 063009,China;
2. Department of Information Engineering Tangshan College, Tangshan Hebei 063009,China)
Abstract: 64-bit LED lattice or 8-bit digital tube can be driven dynamically by CH451. The chip can easily be adopted by 1 line or cascade of 4-wire serial interface to exchange data with the SCM. It has the characteristic of fast speed, small power consumption and simple operation. The characteristic and the using method of CH451 were introduced, and the examples of hardware and software design were given.
Keywords:LED lattice; serial interface; single chip microcomputer
引 言
LED點陣顯示是集微電子技術、計算機技術、信息處理技術于一體的新型顯示方式,由于其具有壽命長、動態(tài)范圍廣、工作穩(wěn)定可靠、低功耗和響應快速等優(yōu)點,成為眾多顯示媒體中的佼佼者,是戶外顯示的理想選擇。用CH451芯片驅(qū)動LED點陣有以下特點:速度快、功耗小、動態(tài)顯示掃描控制、直接驅(qū)動64位LED點陣,并可以軟件控制LED的亮度,以減小功耗。CH451可以通過1線或者可以級聯(lián)的4線串行接口與單片機等控制器交換數(shù)據(jù)。CH451的串行接口是由硬件實現(xiàn)的,控制器可以頻繁地通過串行接口進行高速操作,而絕對不會降低CH451的工作效率。用它設計的電路,不僅軟硬件設計簡單,而且功耗低、響應速度快、驅(qū)動能力強、占用的I/O口線較少,是一種性價比高、應用靈活的設計方案。
1 CH451的使用說明
CH451內(nèi)部具有8個8位的數(shù)據(jù)寄存器,用于保存8個字數(shù)據(jù),分別對應于CH451所驅(qū)動的8組、每組8個發(fā)光二極管,并且支持數(shù)據(jù)寄存器中的字數(shù)據(jù)左移、右移、左循環(huán)、右循環(huán),支持各數(shù)碼管的獨立閃爍控制,在字數(shù)據(jù)左右移動或者左右循環(huán)移動的過程中,閃爍控制的屬性不受影響。CH451具有硬件實現(xiàn)的高速4 線串行接口,包括4 根信號線:串行數(shù)據(jù)輸入線DIN、串行數(shù)據(jù)時鐘線DCLK、串行數(shù)據(jù)加載線LOAD、串行數(shù)據(jù)輸出線DOUT。DIN 用于提供串行數(shù)據(jù),高電平表示位數(shù)據(jù)1,低電平表示位數(shù)據(jù)0,串行數(shù)據(jù)輸入的順序是低位在前,高位在后;DCLK 用于提供串行時鐘,CH451 在其上升沿從DIN 輸入數(shù)據(jù),在其下降沿從DOUT輸出數(shù)據(jù)。CH451 內(nèi)部具有12 位移位寄存器,在DCLK 的上升沿,DIN 上的位數(shù)據(jù)被移入移位寄存器的最高位寄存器,以此類推,原次低位數(shù)據(jù)移入最低位寄存器,在該上升沿后的第一個下降沿,原次低位數(shù)據(jù)從DOUT 輸出。CH451 允許DCLK 引腳的串行時鐘頻率大于10MHz,從而可以實現(xiàn)高速串行輸入輸出;LOAD 用于加載串行數(shù)據(jù),CH451 在其上升沿加載移位寄存器中的12 位數(shù)據(jù),作為操作命令分析并處理。CH451可以動態(tài)驅(qū)動8×8的LED點陣,點陣的所有列通過串接的限流電阻R1 連接CH451的列驅(qū)動引腳SEG0～7,點陣的所有行分別由CH451的DIG0～7引腳進行驅(qū)動。串接限流電阻R1 的阻值越大則段驅(qū)動電流越小,數(shù)碼管的顯示亮度越低。R1 的阻值一般在60~400Ω之間,在其它條件相同的情況下,應該優(yōu)先選擇較大的阻值。
2 軟硬件設計實例
2.1 硬件電路
P1口的P1.5、P1.6、P1.7用來控制LED點陣的顯示,分別接到LOAD、DIN和DCLK腳。4個8×8 LED陣列組成16×16的點陣屏模塊,如果要顯示一個漢字,只要將32字節(jié)的點陣數(shù)據(jù)通過8次48位的加載字數(shù)據(jù)命令送給CH451就可以了。由于是4個CH451 級聯(lián),所以每個操作命令都必須是48 位數(shù)據(jù),最后由LOAD 信號線輸出上升沿通知所有的CH451加載各自的命令數(shù)據(jù)。
2.2 顯示驅(qū)動程序
定義數(shù)組存放顯示數(shù)據(jù),CPU復位后,調(diào)用CH451_Write函數(shù)對CH451進行寫命令數(shù)據(jù)操作。
寫12bit控制字函數(shù):
void CH451_Write(unsigned short cmd)
{unsigned char i;
CH452_LOAD_CLR;//命令開始,LOAD=0
for(i=0;i!=12;i++) //送入12位數(shù)據(jù),低位在前,
{CH452_DCLK_CLR;
CH452_DIN=cmd&1;//“&”按位左移
CH452_DCLK_SET; //上升沿有效
cmd=cmd>>1;//“>>”按位右移
}
CH452_LOAD_SET; //加載數(shù)據(jù),LOAD上升沿
}
3 結 論
從以上例子可以看出,用CH451設計LED點陣驅(qū)動電路,硬件和軟件的設計都不存在復雜的技術問題,特別是軟件設計。因此,在I/O口線較為緊張的情況下,這不失為一種解決方案,且具有很好的性價比。
參考文獻
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[2] 李 華. MCS-51 系列單片機實用接口技術[M]. 北京:北京航空航天大學出版社,1999.
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[4] AT89系列單片機技術手冊.北京威立姆電子技術有限公司, 1996.
關鍵詞：測控類；課程群；綜合實驗；設計型實驗；自主實驗
作者簡介：王揚揚（1979-），女，遼寧海城人，沈陽航空航天大學自動化學院，工程師；許謹（1977-），男，陜西禮泉人，沈陽航空航天大學自動化學院，工程師。（遼寧 沈陽 110136）
基金項目：本文系沈陽航空航天大學教學改革項目（項目編號：JG120702EZ）的研究成果。
中圖分類號：G642.423 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2013）19-0145-02
我國的高等教育正進一步強調(diào)加強本科工程技術型人才的培養(yǎng)，提高學生的自主創(chuàng)新能力。沈陽航空航天大學針對新形勢要求及自身的辦學特點，加大了改革的力度。通過課程改革，設立創(chuàng)新班，實施創(chuàng)新訓練計劃，增加課外實踐訓練學分等多種靈活措施，因材施教，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新實踐能力。這些措施必須依靠實驗教學實現(xiàn)，原有的實驗教學模式已不能適應現(xiàn)代大學的教學需求。
因此，針對自動化學院的主要專業(yè)方向測試控制，研究和開發(fā)測控類課程群的綜合實驗教學模式，通過實驗教學的改革，引導學生的興趣愛好，提高他們的實踐能力，實現(xiàn)校門到廠門的完美對接，增強就業(yè)競爭力并擴大就業(yè)領域。
一、現(xiàn)有綜合性、設計性實驗存在的問題
目前國內(nèi)各高校的實驗教學均非常注重學生設計能力、創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，在保留一定比例的驗證性實驗的基礎上，普遍加大了綜合性設計實驗的比重。[1-3]
綜合性設計實驗的最大特點是，教師只給出實驗任務和目的，學生結合一門課程的若干理論知識獨立自主地設計實驗方案和實驗步驟。教師評定學生的方案，并指導學生完成實驗。例如測控技術課程中的溫度閉環(huán)控制實驗，要求學生利用課堂中學習的PWM驅(qū)動、ADC0809工作原理、PID控制算法、數(shù)據(jù)預處理和監(jiān)控程序設計等理論設計和搭建實驗線路，獨立設計單片機控制程序并進行實驗調(diào)試。
這類實驗雖然在一定程度上體現(xiàn)了學生的自主性，但目前在實際操作中仍存在下列問題。
1.缺少課程間的聯(lián)系，無法從系統(tǒng)的高度把握所學知識
在生產(chǎn)實踐中，一個測試系統(tǒng)包括傳感器、測量電路、計算機數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、信號分析處理系統(tǒng)、顯示和記錄系統(tǒng)，并與被測對象的專業(yè)知識、生產(chǎn)工藝、機械原理、系統(tǒng)動力學等緊密結合，需要多門課程的理論支撐。但是現(xiàn)有的綜合性設計實驗隸屬于單門課程，只涉及其中的一個或兩個模塊，系統(tǒng)各模塊之間的聯(lián)系被割裂，學生不能全面了解設計的根本目的。
2.實驗設備落后，制約實驗效果
因為實驗依托傳統(tǒng)的實驗箱，所以試件選擇、方案設計受到實驗箱本身的固化模塊和設計指標的限制，方案設計的選擇余地不大。此外，實驗設備的更新較慢，不能適應新技術和新方法的應用。
3.實驗對象抽象，實驗結果不直觀
以溫度閉環(huán)控制實驗為例，實驗元器件被封裝在實驗箱中，學生只能通過引出的部分排線引腳搭接模擬電路，通過改變控制程序中的PID參數(shù)，由上位機的溫度變化曲線反映溫度控制效果。雖然在實驗電路和實驗程序的設計上，實現(xiàn)了學生的自主設計，但是與實際生產(chǎn)環(huán)節(jié)的聯(lián)系不緊密，學生對完整測控系統(tǒng)的實際運行情況沒有直觀感受，難以激發(fā)興趣。
4.自主學習的空間受到限制
由于實驗學時有限，使自主學習的空間受到限制，教師的講解和指導仍在綜合設計實驗中占很大比重，限制了學生的發(fā)散性思維。如果實驗過程中出現(xiàn)問題，學生的依賴性較強，缺少分析解決問題的動力，不利于培養(yǎng)獨立工作的能力。
5.實驗考核體系單一
傳統(tǒng)的實驗報告多是填空式的形式，學生機械地抄寫實驗目的、實驗原理、實驗方案和步驟、實驗結果等，與工程實際的技術文件有很大區(qū)別。不能深入總結實驗過程，分析實驗結果并形成工程技術文件。
針對上述問題，對測控類課程群的實驗課程進行改革研究，探討更貼近生產(chǎn)實踐的綜合實驗教學模式。
二、基于課程群的綜合實驗教學模式
1.基于課程群的綜合實驗課程的目的和配置方式
研究測控類課程群的綜合實驗教學模式，打破單門課程的界線，培養(yǎng)學生綜合應用多門課程（電子電路，工業(yè)企業(yè)自動化，微機原理及其應用，傳感器與測試技術，工程力學，工程制圖等）的背景知識，獨立設計小型工程系統(tǒng)的能力。
以課程群為基礎設計實驗課程，根據(jù)理論課課程群的培養(yǎng)方案，整合實驗課程。對只涉及單門課程基本理論的基礎類實驗，列為課內(nèi)實驗，實驗成績作為平時表現(xiàn)計入最后的課程總成績。課內(nèi)實驗以驗證實驗為主，主要引導學生入門，訓練使用實驗器材的基本技能并且培養(yǎng)嚴謹?shù)膶嶒炞黠L。
對綜合多門課程知識的實驗，建立實驗課課程群培養(yǎng)模式，以創(chuàng)新訓練課或課外實踐訓練課的形式單獨設置學分。根據(jù)一個實際生產(chǎn)測控系統(tǒng)的生產(chǎn)流程分解成若干模塊，采取模塊化逐段教學方式，開設時間和開設內(nèi)容不必受單門理論課程的限制，可跨課程、跨學年開設，[4]實驗學分以學分制方式統(tǒng)計，完成一個模塊，教師給出一個成績，最終在規(guī)定時間內(nèi)完成規(guī)定的學分要求。
2.實驗課課程群的具體實施方法
（1）實驗內(nèi)容設計。設計若干系統(tǒng)項目，例如流程工業(yè)的軋機控制，汽車生產(chǎn)裝配線控制，橋梁、機車等設備的結構應力分析和振動測試，智能小車的控制等等。學生可根據(jù)興趣自由選擇一個題目。另外，增開工程制圖、電子制作技能和虛擬軟件等實踐課，使學生熟練掌握虛擬器件的設計和電氣原理圖、電氣接線圖和電氣安裝圖等完整工程圖樣的繪制；學會電子元件選擇和檢測，電路版的設計與制作，進行組立調(diào)試及試運轉實驗。要求學生根據(jù)所選題目，按照工程實際項目的要求，進行仿真設計驗證，實際制作相應的電源、放大電路、檢測、控制、接口、通訊和傳動等一系列模塊，有步驟地完成系統(tǒng)的設計、安裝、施工、調(diào)試與測試，技術文件的編制。通過各種實驗模塊的開發(fā)，既鍛煉了學生的動手能力，又增加了實驗設備的數(shù)量和使用范圍，學生可靈活組合各模塊，用于不同的實驗項目。這種直觀具體的學習成果會極大地激發(fā)學生的興趣。
（2）教學模式。實驗教學模式以學生自主學習為主，教師可以做啟發(fā)式的答疑解惑。例如原有的PID控制實驗，學生只是簡單調(diào)整控制參數(shù)，通過觀察控制曲線的變化驗證經(jīng)典的PID控制口訣，而自主式實驗教學要求學生將PID控制應用到一個真實的對象上，學生可以用PID控制小車按某一規(guī)定路線行走，也可以用PID控制一個密閉容器內(nèi)的溫度變化。通過直觀的實驗結果加深理論理解，了解控制環(huán)節(jié)對系統(tǒng)整體性能的影響，學會從系統(tǒng)角度設計實驗方案。此外，還要學會自主分析實驗過程中出現(xiàn)的問題，引導學生利用專業(yè)知識分析問題，根據(jù)系統(tǒng)要實現(xiàn)的功能，分模塊逐段檢測，并能使用專用工具和各種檢測設備（數(shù)顯萬用表、示波器等）確定問題的位置和原因。通過實驗失敗和成功的切身體驗，掌握科學研究、生產(chǎn)實踐的一般規(guī)律和方法，真正做到授之以“漁”。
（3）改革實驗考查方法。以工程技術文件撰寫和答辯的方式評定學生的實驗成績，同時培養(yǎng)學生的表達能力和編制工程技術文件的能力。
（4）實驗改革的模式。根據(jù)學生培養(yǎng)計劃的不同，在沈陽航空航天大學自動化學院，選擇部分學生分兩種模式進行實驗改革的嘗試。
第一種模式的研究對象為大二大三課外興趣活動學習小組的學生。這些學生已經(jīng)過主干專業(yè)課和多項基礎實驗的學習，按傳統(tǒng)的培養(yǎng)計劃完成了大部分學分要求，并且通過興趣小組的培訓掌握了基本實踐技能，因此對他們直接進行工程系統(tǒng)綜合實踐的訓練。依托大綱中的實踐環(huán)節(jié)“綜合能力培養(yǎng)和創(chuàng)新思維訓練”，教師或者學生自主設計一些與工程應用結合較緊密的題目，如“智能機器人避障”，“車輛載荷測試”等，幾個學生為一組完成任務，具體過程分為以下幾個階段：第一階段，系統(tǒng)需求分析；第二階段，總體方案設計；第三階段，系統(tǒng)安裝施工；第四階段，調(diào)試與測試；最后，答辯和技術文件的編制。經(jīng)過近一年的教學改革實踐，在2012年的飛思卡爾杯智能車大賽上，三組學生分別取得了二、三等獎在2013年的沈陽市第四屆“福田杯”智能機器人大賽中取得了第一名的好成績。
第二種模式以2012年9月1日入學的自動化學院創(chuàng)新班為實施改革的對象。第一階段，緊密結合新的培養(yǎng)計劃，進行專業(yè)技術基礎理論課的基礎類實驗訓練，認知電子元器件的使用檢測；第二階段，訓練工程制圖和電子制作技能，通過簡單電路的設計制作，加深基礎理論的理解，提高動手能力；第三階段，加入高年級學生的興趣小組，參加大學生競賽、[5]課外實踐訓練等活動，了解開發(fā)工程系統(tǒng)的工作流程；最終，自己獨立承擔一個小型工程項目的設計開發(fā)。這些學生由于接受培訓的時間較短，目前還不能最終檢驗基于課程群的綜合實驗教學的改革成果，但通過新教學模式的學習，學生們已進入高年級學生負責的興趣小組，開始參與學校的智能拉力車比賽，其接受新知識的能力和速度都較往屆學生有大幅度提高，工程意識和動手能力都顯著增強。
三、結論
這種課程群綜合實驗的教學模式把工程技術的總體思想滲透給學生，使他們在實驗中形成團隊意識、創(chuàng)新意識、科研意識和工程意識，了解現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)流程，接受工業(yè)生產(chǎn)的基本訓練，增加工程實踐能力和創(chuàng)新能力，使學生的知識和技能適應于生產(chǎn)和科學研究的很多領域，例如航空、石化、鋼鐵、汽車和輕工業(yè)生產(chǎn)的流程控制；橋梁、建筑、航空和機車等設備的應力或結構動力學分析；設備的安全檢測和故障診斷，空氣壓縮機和汽輪機等大型回轉機械的振動監(jiān)測等等。學生動手開發(fā)的設備也為實驗室設備的更新改造作出貢獻。
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泛華恒興與泛華測控
談到泛華恒興，圈內(nèi)人第一個想到的是成立已經(jīng)15年的北京中科泛華測控技術有限公司（簡稱泛華測控），兩家公司之間其實保持著密切又獨立的關系。與專注產(chǎn)品銷售和業(yè)務的泛華測控不同，作為一家獨立的企業(yè)，泛華恒興致力于為各行業(yè)用戶，尤其是“航空、航天和軍工領域”高科技企業(yè)提供自己設計研發(fā)的專業(yè)測試測量解決方案和成套檢測設備。高向東對兩家企業(yè)的關系描述比較直接，泛華恒興的主要任務就是設計和生產(chǎn)產(chǎn)品，而泛華測控則負責原來的產(chǎn)品業(yè)務，兩家企業(yè)的定位和分工有著明顯的不同。
作為一個技術和經(jīng)驗的傳承者，泛華恒興的業(yè)務立足于測試測量領域，其產(chǎn)品涵蓋機、電、軟件和系統(tǒng)級自主產(chǎn)品及環(huán)境試驗設備；涉及的行業(yè)包括：ATE產(chǎn)品、旋轉機械（發(fā)動機故障檢測）、遙測遙控和數(shù)傳、工程教育產(chǎn)品、系統(tǒng)及工具級軟件、硬件產(chǎn)品及技術。泛華恒興提供的專業(yè)和完善的測控產(chǎn)品開發(fā)、銷售、集成、校準和培訓等服務，有助于用戶實現(xiàn)更精準、更高要求的測試測量任務。
技術先導，質(zhì)量為本，服務取勝
測試測控市場的準入門檻很高，這也是中國企業(yè)很難進入該行業(yè)并生存下來的原因之一。“沒有核心技術的支撐，在這個市場根本沒有一點競爭力”，作為自動化專業(yè)畢業(yè)的高向東對技術實力有著清醒的認識，泛華恒興在成立之初，就建立了陣容強大的技術研發(fā)團隊，致力于“柔性測試”技術的研發(fā)，以虛擬儀器技術為核心，以PXI平臺為基礎，針對市場的現(xiàn)狀，特別是行業(yè)市場的特點和國防航空航天應用的特殊需求，泛華恒興融合了測試測量、機電一體化、網(wǎng)絡通信及平臺軟件等多種技術，實現(xiàn)測試系統(tǒng)的精確性、可靠性、適應性、靈活性和拓展性，推動現(xiàn)代測試技術在實際應用中的快速發(fā)展。高向東認為，基于軟件和虛擬儀器技術的測試方案與PXI高速總線平臺技術，在未來很長一段時間內(nèi)，將成為自動測試和測控市場的主流，而這也是泛華恒興最大的技術優(yōu)勢所在，因此，“在未來一段時間內(nèi)，集中優(yōu)勢力量在快速成長的廣闊市場，才能擁有更大的成功機會。”
泛華恒興對技術的重視，更體現(xiàn)在公司對人才的渴求上，泛華恒興為了提升自己的技術實力，組建了上百人的技術研發(fā)團隊，更是廣泛利用在行業(yè)內(nèi)的各種資源，誠意邀請各個領域的出色人才加盟泛華恒興，“只有擁有了自己的研發(fā)團隊，才能在自己產(chǎn)品開發(fā)上掌控話語權，更好地滿足客戶提出的要求”，高向東很推崇喬布斯的饑餓營銷策略，也坦言測試行業(yè)需要這樣的危機感給企業(yè)發(fā)展提供動力，“特別是對泛華恒興這樣的新興企業(yè)，我們要對先進技術永遠保持一種饑餓感”。
當然，對于測試和測控系統(tǒng)來說，僅僅在技術上有優(yōu)勢是遠遠不夠的，系統(tǒng)的穩(wěn)定性在測試過程中與技術領先性同樣重要。“對于我們自己的產(chǎn)品，質(zhì)量才是第一位的，質(zhì)量是客戶最看重也是一個企業(yè)長期生存的根本。特別是我們的許多用戶屬于國防軍工這樣的領域，有時候質(zhì)量不僅僅影響產(chǎn)品和測試結果，在戰(zhàn)場和某些場合下，意味著任務的成敗以及是否犧牲。，泛華人心中其實還有一個更美好的夢想，那就是用泛華恒興的產(chǎn)品幫助國家的航空航天和國防電子產(chǎn)業(yè)更快追趕上國際先進水平，而為了實現(xiàn)這一夢想，可靠的質(zhì)量和技術積累一個都不能少。
服務，是外資企業(yè)進入中國后，讓中國人感觸最深的觀念變化。服務意識，是泛華測控從成立開始就一直在學習外資企業(yè)，并且因此培育了一批忠實的老用戶。作為曾經(jīng)在外資企業(yè)工作多年的職業(yè)經(jīng)理人，高向東認為他在外資企業(yè)最大的收獲就是如何為客戶提供貼心的服務。測試測控是個毛利率較高的行業(yè)之一，其中很大一部分用于服務成本的支出。“做這個領域，泛華恒興致力于為客戶提供更貼心的服務”，面對國內(nèi)企業(yè)的競爭，高向東特別強調(diào)了服務這個競爭優(yōu)勢。 當然，對于服務的理解并不僅僅是一個營銷策略的問題，“服務是一個公司整體實力的集中體現(xiàn)”，高向東認為服務的提升，涉及企業(yè)技術、管理和產(chǎn)品質(zhì)量等多個方面的問題，而貼心的服務是收集客戶信息，滿足客戶需求，為客戶開發(fā)定制化的產(chǎn)品，并提供涉及項目實施、維護和售后咨詢等全方位的一個體系，缺少其中任何一環(huán)，都不能讓客戶真正滿意或者成為回頭客。
技術先導，質(zhì)量為本，服務取勝，這是在高向東眼中相輔相成的三個重要理念，也是泛華恒興未來實現(xiàn)夢想的重要依托，“缺少任何一環(huán)，不可能在激烈的市場競爭中取得成功。”
個人與企業(yè)一起騰飛
人才是創(chuàng)造技術優(yōu)勢的根本，也是企業(yè)成功的核心，在高向東的眼中，泛華恒興對高技術專業(yè)人才的渴求是永不滿足的。筆者采訪的當天，正值泛華恒興的新員工入職，在入職儀式上，高向東向新員工們表達了自己對他們成長的期待，“個人的成長與企業(yè)的成長是同步的，我們期待的是個人與企業(yè)一起騰飛！”
泛華恒興現(xiàn)在各個業(yè)務部門的帶頭人和骨干多是從原來各個行業(yè)的高級人才，也有部分是之前泛華測控多年培養(yǎng)出來的，而人才的作用是高向東最愿意和大家分享的。“如果我們沒有請來兩位專門管理生產(chǎn)線的專業(yè)人才，可能到現(xiàn)在為止，我依然會強調(diào)將生產(chǎn)外包，而不是自己組建生產(chǎn)線”高向東對人才的理解就是這么直接，“對于泛華恒興而言，在開始之初，沒有人管理過生產(chǎn)線，不知道怎樣把設計轉化成真正的生產(chǎn)過程，可以說投入生產(chǎn)線的錢并不是問題，如何實現(xiàn)設計到生產(chǎn)的轉化和控制生產(chǎn)產(chǎn)品的合格率只有專業(yè)的人才才能實現(xiàn)，這一點我們這些做測試設計的人是很難在短期內(nèi)掌握的。”
高向東對人才的渴求體現(xiàn)在他無時無刻不在關注對泛華恒興有價值人才的挖掘上，經(jīng)常思考對專業(yè)性很強的人才，如何發(fā)揮他們的特長，讓他們的研究能夠轉化為實際應用價值強的產(chǎn)品，最終增強泛華恒興的產(chǎn)品競爭力。當然更重要的是，他要為吸引和留住人才尋找一條合適的解決之道。
關鍵詞 課程教學改革；航空航天類專業(yè)；自動控制原理
中圖分類號 G642.0
文獻標識碼 A
文章編號 1005-4634（2012）05-0048-05
0 引言
《自動控制原理》是航空航天類本科專業(yè)一門重要的專業(yè)基礎課。以筆者所在的北京理工大學為例，航空宇航科學與技術一級學科下屬的飛行器設計與工程、航天運輸與控制、飛行器動力工程、武器系統(tǒng)與發(fā)射工程、探測制導與控制技術等專業(yè)的本科生，均在大三第一學期必修《自動控制原理》經(jīng)典控制理論部分，包括54個理論課時和10個實驗課時，其任務是通過對自動控制理論知識的學習，培養(yǎng)學生對控制系統(tǒng)的分析設計能力、工程實踐能力和創(chuàng)新能力。同時，《自動控制原理》還是學習測試技術、飛行器制導與控制技術、飛行器總體設計、航天器測控原理等諸多專業(yè)課程的先修課，在航空航天類專業(yè)的本科生培養(yǎng)計劃中占據(jù)著非常重要的地位。
《自動控制原理》的授課模式一般有兩種：一是將經(jīng)典控制理論部分和現(xiàn)代控制理論部分分開講述，先講授經(jīng)典控制后講授現(xiàn)代控制，目前國內(nèi)大部分高等院校均是采用的這種授課模式；二是將經(jīng)典控制和現(xiàn)代控制融合講授，這種授課模式有助于培養(yǎng)學生從系統(tǒng)角度、全局高度來思考問題的能力，更利于掌握控制理論的實質(zhì)。由于授課模式的沿襲性及單學期課時數(shù)的限制，北京理工大學航空航天類專業(yè)的《自動控制原理》采用了前一種授課模式。授課教師采用A、B角的方式，教師隊伍中有授課近20年的教師，還有剛剛博士畢業(yè)踏上工作崗位的年輕教師，更難能可貴的是，所有授課教師均有出國留學或訪問的經(jīng)歷，兼通中西教學模式之長，融蓬勃朝氣與豐富經(jīng)驗于一體。
本文主要是以《教育部關于全面提高高等教育質(zhì)量的若干意見》（教高[2012]4號）中“堅持內(nèi)涵式發(fā)展”、“促進高校辦出特色”、“創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式”、“提升國際交流與合作水平”等內(nèi)容為指導，結合北京理工大學的學校定位和辦學特色，以筆者在《自動控制原理》經(jīng)典控制理論部分本科教學過程中的思考和認識為基礎，對北京理工大學航空航天類專業(yè)在《自動控制原理》本科教學改革中的若干有效措施進行總結和探討。
1 授課內(nèi)容及學習過程中存在的問題
1.1《自動控制原理》的授課內(nèi)容
筆者主要講授《自動控制原理》中的經(jīng)典控制理論部分，授課內(nèi)容分為八章，分別是：自動控制系統(tǒng)導論、自動控制系統(tǒng)的數(shù)學模型、自動控制系統(tǒng)的時域分析、根軌跡法、頻率法分析、控制系統(tǒng)校正、非線性系統(tǒng)和線性離散系統(tǒng)。其中，前六章和第八章是重點講授內(nèi)容，第七章是一般講授內(nèi)容。就總的講授內(nèi)容來說，有理論性強、新概念多、系統(tǒng)性強、與工程尤其是航空航天工程聯(lián)系緊密的特點，如已列裝或在研的大部分導彈飛行器，其自動駕駛儀的設計仍主要是在經(jīng)典控制理論的框架下完成的。學習過程是先了解控制系統(tǒng)的組成尤其是強調(diào)“反饋”的概念，再根據(jù)實際的控制系統(tǒng)建立數(shù)學模型，然后通過時域法、根軌跡法、頻率法等分析系統(tǒng)性能的優(yōu)劣對比，最后對系統(tǒng)整體性能進行校正和設計，可以說，整個過程是一個完整的體系，更是一個循序漸進的過程。
1.2《自動控制原理》學習過程中的幾點問題
無論哪門課程，講授目的均是希望學習者能夠掌握相關知識的基本原理、分析方法并最終做到靈活運用。考試成績是評價學習者是否達到上述標準的一個參考，但考試成績并不能表明一個學生是否真正達到了上述標準。為了準確評估《自動控制原理》的講授效果，真正了解該門課程學習中可能存在的問題，不但要時刻注意本專業(yè)學生在修習過程中的反饋意見，而且要廣泛調(diào)研和閱讀其它學校和專業(yè)的教師在該門課程上的經(jīng)驗總結。在此基礎上，結合筆者的親身體驗和思考，認為航空航天類專業(yè)的學生在學習《自動控制原理》過程中可能面對的主要問題包括：（1）部分學生由于數(shù)學基礎不夠扎實，對課程中涉及到的數(shù)學知識產(chǎn)生畏難情緒，進而無法很好地掌握控制系統(tǒng)的分析方法；（2）不能將所學的控制理論知識與自己專業(yè)的實際案例充分地聯(lián)系起來，這主要是在學習過程中接觸專業(yè)案例少造成的；（3）閱讀英文文獻的能力不足，而且這種不足突出表現(xiàn)在缺乏對專業(yè)詞匯的正確理解上，這說明《自動控制原理》需要適度地推進雙語教學改革；（4）無法將基本理論和計算機輔助設計軟件MATLAB結合起來進行更有效地控制系統(tǒng)設計，即割裂了基本理論和計算機輔助軟件相輔相成、互相印證、互相促進的關系；（5）從系統(tǒng)角度理解控制系統(tǒng)核心思想的能力不足，即無法做到融會貫通，更談不上靈活運用，這需要授課過程中注意前后串聯(lián)，幫助學生建立起系統(tǒng)概念。針對上述問題，結合北京理工大學辦學定位和航空航天類專業(yè)《自動控制原理》的授課特色，授課教師均提出了有針對性的改革措施。多年來的教學實踐證明，這些措施很好地解決了北京理工大學航空航天類專業(yè)本科生在《自動控制原理》課程中的學習問題，增強了學生對該門課程的學習興趣和“自主學習”能力。
2 教學改革的若干舉措
2.1從數(shù)學基礎抓起
“工欲善其事，必先利其器。”《自動控制原理》課程涉及大量的數(shù)學知識，如拉氏變換及其逆變換、微分方程、差分方程、復變函數(shù)理論、Z變換等。毫不夸張地說，扎實的數(shù)學功底是學好該課程的基礎。如果學生缺乏必要的數(shù)學知識，教師又不能適時補上這個不足的話，很容易造成學生在學習過程中的畏難情緒，不可避免地會影響教學效果。
北京理工大學授課教師的做法是在《自動控制原理》開課伊始，就給學生列出所有需要用到的基礎數(shù)學知識。一方面引導學生重新復習這些已經(jīng)學過的數(shù)學知識；另一方面，授課教師還會抽出專門的課時來對這些數(shù)學知識進行復習和重點講授。為了不斷加深學生對這些數(shù)學知識的理解，在用到相應的數(shù)學工具時，授課教師都會結合具體的實例進行更詳細地講述。為了盡可能減少學生在學習中的畏難情緒，北京理工大學授課教師在考試中堅持“注重概念，弱化計算”的理念，只要學生思路正確，僅僅是計算錯誤的情況下，盡量少扣或不扣分。
2.2雙語教學，與國際接軌
開展雙語教學有助于我國高等教育與國際接軌，是當前教育改革的熱點和重點，同時也得到了教育部等相關部門的大力支持。在雙語教學的改革中，有一點需要明確的是，專業(yè)課雙語教學的目的并不是為了增加學生的詞匯量，也不是為了提高學生外語的寫作水平，更不是為了教學生外語語法，而是為了增強學生閱讀專業(yè)外文文獻的能力和對專業(yè)知識的理解能力。近年來，英語已經(jīng)逐漸發(fā)展成為全世界通用的語言，最新的科研成果更主要是以英文形式發(fā)表。所以，我國高等教育中大部分的雙語教學均是采用中文和英文的雙語授課模式。
由于《自動控制原理》涉及到的諸多基本理論和分析方法大都是從國外引進和翻譯過來的，加上國外學術界習慣用人名來命名定理的做法，給國內(nèi)學生記憶和理解這些理論和方法增加了額外的困難。如用于判定線性系統(tǒng)穩(wěn)定與否的勞斯判據(jù)就是以英國數(shù)學家Edward John Routh的名字命名的，類似這樣的例子還有很多，這對于習慣望文生義的國內(nèi)學生來說，想僅僅從字面意思來理解勞斯判據(jù)本身幾乎是不可能的。有鑒于此，基于航空航天類專業(yè)《自動控制原理》雙語教學改革的目的主要是為了增加學生對專業(yè)詞匯認知這一基本的出發(fā)點，決定了航空航天類專業(yè)《自動控制原理》雙語教學的授課方針應以中文為主、英語為輔。具體做法是，每當?shù)谝淮纬霈F(xiàn)新的名詞、原理和方法時，授課教師先用中文進行詳細講解，然后告訴大家這些名詞、原理和方法在英文中的表示方法和來源，并在以后遇到這些名詞、原理和方法時，更多地采用英文表述。如傳遞函數(shù)（Transfer Function）、勞斯判據(jù)（Routh Criterion）、階躍響應（Step Response）、脈沖響應（Impulse Response）、根軌跡（RootLocus）等，都可以采用這種處理方式。此外，還需要注意引導學生適量閱讀英文參考書和專業(yè)文獻，由于Katsuhiko Ogata所著《Modern Control Engineer-ing》一書在世界范圍內(nèi)的廣泛被接受性，北京理工大學同樣推薦學生將這本書作為英文參考書。
2.3融科研于教學
隨著我國高等教育改革的不斷實施和深入，昔日的“填鴨式”教學已逐步被更能激發(fā)學生“自主學習”能力的“啟發(fā)式”、“案例式”教學所取代。在《自動控制原理》的教學中，如果只是講授一般的數(shù)學公式和物理定理，而與實際工程割裂開來的話，很可能出現(xiàn)的后果就是學生學習后不知道用在什么地方，更不知道如何用，更糟糕的情況是學生在考試后就把所學的東西全忘掉了。為了避免這一狀況的發(fā)生，有必要將專業(yè)案例、授課教師的科研項目融入日常的教學工作中去，讓科研帶動教學、教學促進科研。
如在第一章講授自動控制系統(tǒng)定義和基本組成的時候，通用的教材是舉一些工業(yè)上常見的例子，像室溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)和水位調(diào)節(jié)系統(tǒng)來引入自動控制的專業(yè)術語和反饋的概念。這種講授方法是很好的，有利于學生建立對控制系統(tǒng)組成的直觀概念，并認識到自動控制的核心思想所在。對于航空航天類專業(yè)的學生來說，在講述通用案例的同時，還可以結合航空航天領域的應用案例，如引入圖1所示的導彈攻擊飛機的案例。在這個案例中，導彈根據(jù)自己探測到的目標機動特性，依據(jù)一定的制導律生成最佳攻擊曲線，當彈上的測試設備探測到實際飛行路線和預定飛行路線出現(xiàn)偏差的時候，彈載計算機會依據(jù)一定的法則生成控制指令，氣動舵機來執(zhí)行這一控制指令，從而達到控制導彈回到預定飛行路線的目的。按照這一描述可以畫出它的系統(tǒng)方塊圖，如圖2所示，和基本的負反饋閉環(huán)控制系統(tǒng)（如圖3所示）對應起來，預定飛行路線對應給定輸入、彈載計算機對應控制器、氣動舵機對應執(zhí)行機構、導彈就是被控對象、實際飛行路線即是實際輸出、彈載測試設備即對應測量輸出的傳感器。這樣講授下來，由于比較貼近專業(yè)方向，同學們就很容易理解控制系統(tǒng)的結構，并對輸入、輸出、被控對象、執(zhí)行機構、控制器的作用及反饋的概念有了更為直觀和深刻的認識。
在講述控制系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)性能和動態(tài)性能的時候，大量引入航空航天的專業(yè)案例，尤其是一些因為控制系統(tǒng)設計失誤或控制系統(tǒng)未能正常工作產(chǎn)生重大損失的失敗案例，對引發(fā)學生的學習興趣頗有幫助。從教學的效果看，這些案例的引入，不僅加深了學生對《自動控制原理》重要性的認識，激發(fā)了他們學習的熱情，同時，還培養(yǎng)了他們對所學專業(yè)的興趣。在此基礎上，可以注意吸收一些對自動控制理論或應用感興趣的學生提前進入實驗室，并挑選與任課教師負責項目相關或者處于航空航天控制前沿的研究方向，如臨近空間飛行器的制導與控制技術，讓他們自由發(fā)揮，思考和創(chuàng)新，切實培養(yǎng)他們的動手能力。
此外，授課教師要非常注重“基于書本、超越書本”。比如香農(nóng)（Shannon）采樣定理認為：對于一個連續(xù)信號來說，當采樣角頻率是該連續(xù)信號所含最高次諧波頻率兩倍以上的話，即能做到一個周期內(nèi)采樣兩次以上的話，那么經(jīng)采樣后所得到的脈沖序列，就包含了原連續(xù)信號的全部信息，可通過理想濾波器把原信號毫無失真地恢復出來。這一表述在數(shù)學理論上是沒有任何問題的，但在實際工程項目中往往是行不通的，比如一個正弦曲線的測試，一個周期里只采樣兩三個點的情況下，幾乎沒有可能復現(xiàn)原信號。類似于這樣的問題，授課教師需要在授課過程中向?qū)W生特別強調(diào)。
2.4計算機輔助教學
由于《自動控制原理》在授課過程中涉及到的數(shù)學公式、圖形（結構圖、框圖、根軌跡圖、伯德圖等）比較多，非常不方便在課堂上進行直接板書，一旦板書不清楚會直接影響學生的學習效果。而這些公式和圖形是非常適合以幻燈片（PPT）的形式來進行表述的，學生也更樂意看到這種方式。北京理工大學授課教師同樣采用了以PPT為主的授課模式，配以適當?shù)膭赢嫞o學生一個更為直觀的展示。如在講授動態(tài)性能指標的時候，延遲時間、上升時間、峰值時間、超調(diào)量、調(diào)節(jié)時間等名詞的定義并不是那么容易理解，但通過動畫的形式就可以很清楚、明了地向同學們展示這些概念的不同，學生反映良好。再比如在講授不同阻尼比情況下二階系統(tǒng)單位階躍響應特性的時候，只靠文字表述“隨著阻尼比的增大，系統(tǒng)的響應越快，但超調(diào)量越大”的話，大部分學生是比較茫然的。如果換成通過PPT展示給同學們?nèi)鐖D4所示的響應曲線時，就會一目了然，同時，還有助于同學們掌握零阻尼、欠阻尼、臨界阻尼、過阻尼等情況下單位階躍響應特性的不同。
MATLAB是學習《自動控制原理》的學生必須掌握的一個計算機輔助分析工具。實際上，一個令人引以為傲的事實是，北京理工大學航空航天類專業(yè)本科生的MATLAB基礎知識都是在《自動控制原理》的課堂上學到的。由于年輕學生對新鮮事物天生的好奇感，當他們看到教材上一幅幅精美的圖片是通過MATLAB展示在自己面前的時候，不但會加深他們對所學知識的理解，更會激發(fā)他們學習這門課的熱情。比如講二階欠阻尼系統(tǒng)階躍響應的時候，可以首先引導學生思考一個問題：“既然阻尼比越小，系統(tǒng)響應越快，超調(diào)量越大，那怎么來選擇合適的阻尼比呢？”然后再用教學計算機上裝載的MATLAB畫出圖5，這是阻尼比位于[0.10.9]之間，以上升時間為橫坐標、超調(diào)量為縱坐標的Pareto圖，同時在圖中標示阻尼比分別為0.4、0.707和0.8所對應的點。以這個直觀的示意圖做基礎，同學們就很容易理解為什么工程上一般要求阻尼比在[0.4 0.8]范圍內(nèi)了，再告訴同學們阻尼比為0.707時控制系統(tǒng)效果最佳，他們也就明白了因果來源。如果更進一步畫出阻尼比分別為0.6、0.707和0.8時候的單位階躍響應曲線來，如圖6所示，同學們就會有一個更加明確和直觀的印象。此外，授課教師還可以通過課下作業(yè)的形式，引導學生利用課堂所學知識編程實現(xiàn)更復雜的響應曲線，使學生可以親身感受到響應曲線隨不同參數(shù)變化的規(guī)律，不但可以加深學生所學的理論知識，還有助于學生掌握輔助軟件的用法。
用MATLAB輔助教學可能會帶來的一個副作用就是，同學們可能覺得只要掌握MATLAB就可以了，而忽略了自動控制本身的基本原理和定性的分析方法。這是授課教師在教學過程中需要重點留意并刻意避免的問題之一，北京理工大學授課教師在每次用MATLAB輔助教學時，都會強調(diào)基本原理的重要性，同時會刻意用所學的定性分析方法來評估MATLAB結果的正確與否，并一再強調(diào)，MATLAB只是一個輔助大家進行控制系統(tǒng)分析的工具，不能取代大家所學的基本原理和分析方法本身，考試中也不會考這方面的內(nèi)容。
2.5注重前后串聯(lián)，建立系統(tǒng)概念
《自動控制原理》本身的講授內(nèi)容多、跨度時間長，而且學生同時還在修習其它課程，所以用在《自動控制原理》這一門課上的時間是極其有限的。而且一般教材也更傾向于將每個章節(jié)的內(nèi)容獨立出來，如僅僅在第二章講述控制系統(tǒng)模型的建立方法，在以后的學習中就直接拿現(xiàn)成的傳遞函數(shù)來用；再如第三章講述時域分析法之后，在后續(xù)章節(jié)的講述中幾乎不會再涉及。很可能造成的一個后果就是學習過程中常常不清楚各個知識點之間的相互聯(lián)系，也無法真正的做到融會貫通，在遇到實際的工程問題時就會顯得束手無策、不知如何下手。這需要授課教師幫助同學們理清線索，弄清楚各個章節(jié)之間的因果關系。
北京理工大學授課教師在每個章節(jié)開始和結束的時候都會向?qū)W生展示圖7，告訴大家正在學習的內(nèi)容在圖中什么位置，在整個自動控制原理的框架中起到什么作用，它以哪幾個章節(jié)為基礎、又可以為哪幾個章節(jié)提供幫助。在課程結束的時候，還會精心選取幾個航空航天專業(yè)的典型案例，讓同學們以小組為單位形成一個大作業(yè)，這個大作業(yè)涉及到《自動控制原理》所講授的全部核心內(nèi)容，從系統(tǒng)建模到系統(tǒng)性能分析，并發(fā)揮他們自己的獨立思維進行系統(tǒng)的二次設計，從學生的反響及實際的教學效果看，這種做法十分可取。
海陸空系――各領域大顯神通
在交通運輸類專業(yè)里，有一些專業(yè)因開設院校的不同，培養(yǎng)的人才將適用于不同的交通領域，有的是民航運輸，有的是鐵道公路，還有的是海洋船舶……雖然這些招生專業(yè)名稱相同，但培養(yǎng)目標、主要課程和就業(yè)領域卻有著極大的差異。
【交通運輸】
交通運輸是一個培養(yǎng)具有統(tǒng)籌、管理等方面知識，能在各級交通運輸管理部門、交通運輸單位等從事交通運輸組織、指揮、決策，交通運輸企業(yè)生產(chǎn)與經(jīng)營管理的高級技術人才。換句話說，交通運輸?shù)膶I(yè)人才，就是要有合理組織運輸生產(chǎn)以獲得最佳社會與經(jīng)濟效益的基本能力。
交通運輸專業(yè)具有極強的交叉性，首先體現(xiàn)在學科性質(zhì)上――既有一般工科特性，又有管理學科特性，還有系統(tǒng)工程學科特性。比如開設的專業(yè)課程既有電路與電子技術基礎、城市軌道交通設備、交通工程學基礎，又有運輸市場營銷學、管理學原理等。其次體現(xiàn)在人才培養(yǎng)上――該專業(yè)培養(yǎng)的人才是一種復合型人才，不僅掌握工程技術方面的基本知識、具體的專業(yè)知識和操作技能，能勝任交通運輸部門的技術工作，而且具有系統(tǒng)工程師的素質(zhì)，能在大型的規(guī)劃設計中擔當“總體”的角色。
由于交通的涵蓋面極廣，在不同的院校，交通運輸專業(yè)的內(nèi)涵有所差異。比如西南交通大學的交通運輸專業(yè)由早期的鐵道管理系發(fā)展而來，是交通運輸工程一級學科下設的一個重要專業(yè)。該專業(yè)以鐵路運輸管理為主，同時覆蓋了道路(含城市交通)、航空、水運等現(xiàn)代運輸方式，具有大交通特色。從西南交通大學該專業(yè)畢業(yè)后，主要面向鐵路運輸和城市軌道交通就業(yè)。鐵路運輸方向的畢業(yè)生主要面向鐵路局或公司、設計研究院、大型工礦企業(yè)、教育院校等交通運輸企事業(yè)單位就業(yè)；城市軌道交通方向的畢業(yè)生主要面向交通管理部門、科研院所、城市軌道交通設計單位、地鐵公司、教育院校等企事業(yè)單位就業(yè)。
但南京航空航天大學的交通運輸專業(yè)卻因為學校的學科特色，更傾向于天空，如學校在“交通運輸”專業(yè)下，分別設有空中交通管理與簽派、民航運輸管理、民航機務工程、民航電子電氣工程、適航技術與管理、機場運行控制與管理六個本科專業(yè)方向，每個專業(yè)方向都與航空有關。那不用多說，從南京航空航天大學交通運輸專業(yè)畢業(yè)的學子，就業(yè)領域與西南交通大學則大相徑庭。
由于不同院校專業(yè)方向的不同，也導致了在不同院校學習的課程也有所不同。除了運籌學、管理學、交通運輸組織學等主干課程相似外，西南交通大學該專業(yè)的課程主要圍繞行車組織、貨物運輸組織、旅客運輸組織、鐵路車站及樞紐等展開，而南京航空航天大學該專業(yè)的課程則根據(jù)不同的專業(yè)方向有所不同。因此建議對該專業(yè)感興趣的考生，在了解該專業(yè)的基礎上，還要到開設該專業(yè)的院校去查詢該專業(yè)具體的培養(yǎng)目標和就業(yè)方向。
陸地系――飛奔在陽光大道
陸地交通是人類最早發(fā)現(xiàn)的運輸方式，也是目前最常用的交通運輸方式，那么與陸地交通運輸相關的專業(yè)都有著什么特點呢?
【物流工程】
現(xiàn)在電子商務已經(jīng)融入人們的生活，成為不可或缺的一部分。當你的鼠標在淘寶、京東等電子商務網(wǎng)站輕輕一點，你所購買的物品不久后將由快遞人員送到家門口。與對物品的流通進行設計與規(guī)劃相關的專業(yè)就是物流工程專業(yè)。
物流工程是交通運輸工程、機械工程、土木工程、信息科學與技術、管理科學與工程、經(jīng)濟學、法學等的交叉學科。學習內(nèi)容偏工程，主要有物流系統(tǒng)仿真、預測原理、電子通訊技術等技術性課程，以及物流設施設備、貨物運輸組織、物流中心規(guī)劃與設計等的需要較高專業(yè)技術的規(guī)劃設計課程，涉及物流規(guī)劃的編程設計與運算。該專業(yè)需要學習者擁有良好的計算機能力以及制圖等工程類基礎知識，側重于技術人員的培養(yǎng)，突出的是技術設計能力。
這個專業(yè)基礎課主要包括現(xiàn)代物流學、系統(tǒng)工程、運籌學、數(shù)據(jù)庫等常見的物流作業(yè)需要使用的技術和方法，以及采購與供應管理、供應鏈管理、物流成本控制、生產(chǎn)運作管理、項目管理等側重于企業(yè)內(nèi)部物流流程方面的知識介紹以及方法，其中涉及專用的物流模型和軟件(如FLExsIM)，還有一些是如國際物流和物流系統(tǒng)規(guī)劃等的從大環(huán)境出發(fā)為企業(yè)進行設計和規(guī)劃的課程。
物流人才在全國來說非常缺稀，因此物流專業(yè)的就業(yè)面很廣，生產(chǎn)、運輸、倉儲都有涉及。本科畢業(yè)生的就業(yè)單位主要有鐵路局和大型重工企業(yè)，以及各汽車企業(yè)，后者往往是大多數(shù)畢業(yè)生偏愛的。還有許多近些年發(fā)展快速的專業(yè)物流企業(yè)、第三萬物流企業(yè)等對于專業(yè)的物流人員的需求量也非常大，而這種企業(yè)的待遇相對更好，對畢業(yè)生的綜合素質(zhì)要求也會更高。
【交通設備信息工程】
交通設備信息工程專業(yè)開設和我國高速鐵路的蓬勃發(fā)展息息相關，而鐵路正是陸路交通運載量最大的一種運輸方式。本專業(yè)要求較系統(tǒng)地掌握專業(yè)領域?qū)拸V的技術理論和基礎知識，主要包括機械學、電子學、光學、信號分析、測量與控制、計算機網(wǎng)絡技術等基礎知識，在此基礎上掌握光、機、電、計算機相結合的當代信息技術和實驗研究能力，具有本專業(yè)所涉及到的信息系統(tǒng)與技術應用、設計和開發(fā)能力，同時要求較強的外語應用能力。本專業(yè)最主要的特色是交通設備的測試、控制、信息系統(tǒng)的設計、制造和應用并重；軟件技術和硬件技術并重，掌握與本專業(yè)緊密相關的電、算、機、光等技術。
其專業(yè)設置的主要目的是為高速鐵路建設提供多學科交叉的高級技術人才，專業(yè)方向包括車輛工程、載運工具運用工程和精密儀器及機械等。主干學科由交通工程、控制科學與工程和儀器科學與技術組成，模擬電子技術、數(shù)字電子技術、機械設計基礎、車輛構造及原理、計算機軟件技術、信號分析與處理、控制工程、交通設備控制技術、電子測量技術與儀器、振動與噪聲測控技術和交通設備動力分析等是必學的課程。
由于專業(yè)中設計多個方向的課程，載運的學生在本科畢業(yè)后有很多的選擇，比如選擇繼續(xù)讀研同學既可以選擇學習本專業(yè)的三個方向，也可以選擇機械設計及其自動化方向、電氣系統(tǒng)及其自動化方向、電力電子與電力傳動方向、計算機技術方向等。在就業(yè)中能適應多個崗位的要求，在許多行業(yè)都有本專業(yè)的學生，而并不是局限在鐵路行業(yè)，比如交通運輸領域(包括汽車、鐵路、航空)的中外各生產(chǎn)和管理部門、電子電器研究和開發(fā)部門、測控和儀器儀表研制單位、計算機和網(wǎng)絡通訊公司等，也可進入高校從事管理、科研和教學工作，因此本科畢業(yè)生就業(yè)率一直比較穩(wěn)定。而對于希望出國繼續(xù)深造的學生來說，專業(yè)的選擇將有更大的空間，可以選擇EE(Electronic
Engineering)、ME(Mechanical Engineering)、CS(Computer Science)，甚至有學生申請成功MFE(Master of Financial Engineering)。
海洋系――欲乘風破浪
水是地球最重要的資源之一，地球表面積的70％左右都是被水域覆蓋的，所以，要實現(xiàn)異地物與物的空間轉移，不征服海洋可不行。
【航海技術】
說起航海技術專業(yè)，可能很多考生的第一印象就是“開輪船的”，這一習慣思維是由于該專業(yè)在我國就是從海洋船舶駕駛轉設而來的，比如大連海事大學的航海技術專業(yè)的前身就是海洋船舶駕駛專業(yè)。但隨著該專業(yè)的日趨發(fā)展成熟，該專業(yè)的要求也不僅僅限于海洋船舶的駕駛，還包括對船舶運輸?shù)墓芾怼胶５确ㄒ?guī)的了解等。
當然，該專業(yè)的基礎還是技術，這些技術包括能操作海洋船舶駕駛，能設計航線，能識別和運用各種航圖、導航儀器儀表和GMDSS通信設備。在此基礎上，還要懂得船舶運輸管理，組織船舶航行。同時，由于該專業(yè)畢業(yè)后，所工作的環(huán)境是公海和內(nèi)海，因此還要了解航海和海商法等法規(guī)，以免錯誤操作而引起爭端。
由于技術是基礎，所以航海技術的專業(yè)課程首先就由船舶操縱、電工技術、航海力學、航海儀器、GMDSS設備及通信業(yè)務、船舶無線電技術基礎等構成。為了對船舶的熟悉，還要學習船舶原理、船舶結構與設備等課程。另外，航海英語會話和閱讀是奠定海外溝通的基礎，航海氣象學與海洋學是安全順利航海的前提，船舶安全與管理船舶貨運、遠洋運輸業(yè)務與海商法、航運經(jīng)濟與航運市場管理等是合法航行和經(jīng)濟價值最，大化航行的參考依據(jù)，這些課程也是必學的。
目前國內(nèi)開設航海技術的院校并不多，一般可將其歸為兩類，第一類是依靠學校相關優(yōu)勢學科而開設的，如重慶交通大學、武漢理工大學等；另一類是結合學科及地域優(yōu)勢而開設的，如大連海事大學、上海海事大學、集美大學、煙臺大學等所在地都是我國著名的港口。
考慮到航海技術就業(yè)領域的特殊性，目前招生批次大多位于提前批次，由于工作環(huán)境的特殊性，在體檢方面有比較嚴格的要求。大連海事大學要求報考航海技術專業(yè)的考生身高1.65米以上、五官端正、無平足、無口吃、無色盲(弱)、雙眼裸眼視力均在4.7及以上，且矯正視力均能達到4.9及以上的身體健康、學習英語的男生。其他院校的標準也并不多，以學校《招生章程》公布的信息為準。
【輪機工程】
如果說航海技術專業(yè)還能從名稱上大概判斷出專業(yè)是學什么的，那么輪機工程就往往會讓初次接觸的學生不知所以然，聽起來仿佛很熟悉，但要說明白輪機工程是學什么的卻只能搖搖頭。
從學校的專業(yè)介紹中，輪機工程是培養(yǎng)具備機械原理和輪機系統(tǒng)等方面的知識，符合國際海員培訓、發(fā)證和值班標準公約(sTCW78／95)和我國海船船員適任標準的要求，基本具備A類船舶二管輪任職資格，并能在海洋運輸各事業(yè)單位從事輪機操縱、維修和船舶監(jiān)修、監(jiān)造工作的高級技術人才。更簡單地講，輪機工程培養(yǎng)的學生就是管理船舶所有機電設備和動力裝置的技術人員。
該專業(yè)在大多開設院校中都設有不同的專業(yè)方向，如大連海事大學輪機工程分為輪機管理和船機修造兩個方向，前者主要專業(yè)基礎課和專業(yè)課有：工程流體力學、電路與電子技術、工程熱力學及傳熱學、輪機工程材料、機械設計基礎、輪機監(jiān)控技術及應用、船舶電氣設備及系統(tǒng)、船舶柴油機、船舶輔機、輪機自動化、輪機維護與修理、船舶動力裝置技術管理等。后者課程的課程包括理論力學、材料力學、機械原理、機械設計、輪機工程材料、工程熱力學與傳熱學、電路與電子技術、微機原理與應用、船舶柴油機、船舶輔機、輪機自動化、船機制造工藝、船機檢修工藝、船舶檢驗、船舶動力裝置設計、摩擦學、故障診斷技術等。重慶交通大學則設有輪機管理與船舶動力裝置設計與制造兩個方向，但兩者的培養(yǎng)目標、主要課程和就業(yè)領域沒有較大的差別。
輪機工程與航海技術是兩個緊密聯(lián)系的專業(yè)，因此一般開設了航海技術專業(yè)的院校，也開設有輪機工程專業(yè)。由于輪機工程專業(yè)畢業(yè)后所就業(yè)的領域與航海技術一樣，因此在體檢要求方面也與航海技術相似。
從該專業(yè)畢業(yè)后，找工作基本上是不用愁的，但工作強度比較大，一般靠離碼頭需要加班(及時對輪船的情況進行檢查、維護和修整)，環(huán)球航行需要倒時差，如果遇到舊船，工作強度會更大。再者，機艙高溫、高噪音。雖然有集控室，但平時保養(yǎng)仍需親臨一線。另外，航海還有其特殊性，譬如說，長期遠洋不能經(jīng)常和家人團聚。所以在選擇時，考生要綜合考慮自己的興趣、特長和未來的就業(yè)領域再謹慎填報。
天空系――借我一雙翱翔的翅膀
曾幾何時，飛上藍天是人們遙不可及的夢想，但隨著科技的發(fā)展和航空運輸?shù)陌l(fā)展，坐飛機已經(jīng)不再是一件奢侈的事。而載領人們翱翔藍天的飛機操作員，就是飛行技術專業(yè)所培養(yǎng)的人才。
【飛行技術】
飛機技術簡單地說就是培養(yǎng)飛行員的專業(yè)，也就是說培養(yǎng)會開飛機的人的專業(yè)。也許有許多人認為該專業(yè)只注意培養(yǎng)飛行技術，但事實上還會培養(yǎng)對飛機性能的了解。
飛行技術專業(yè)的學習由三大模塊組成，其一是理論學習，主要包括陸空對話、民用機飛行原理、航空氣象學、空中領航學、機組資源管理、航圖、航行情報學、空中交通管制學等對飛機的了解，對飛行氣象的了解和一些基礎知識。在完成一到兩年的理論學習后，就要上飛機進行飛行訓練。飛行訓練結束后，還要進行畢業(yè)設計才算整個學業(yè)的完成。一般來說，理論學習和畢業(yè)設計是在招生院校進行，飛行訓練是由與招生院校聯(lián)合培養(yǎng)的航空公司指定訓練地點。
目前，想報考飛行技術專業(yè)，首先要在招生院校報名，再經(jīng)過院校的體檢、面試和背景調(diào)查，通過后才能填報志愿。同樣，飛行技術專業(yè)畢業(yè)后的工作環(huán)境比較特殊，因此對考生的體檢要求特別嚴格，如北京航空航天大學就要求身高170～187厘米，任何一眼裸眼遠視力(C字表)不低于O.5，且沒有做過視力矯正手術的才具有報考資格。
