時間：2023-08-20 14:39:19
緒論：在尋找寫作靈感嗎？愛發表網為您精選了8篇航空航天測控技術，愿這些內容能夠啟迪您的思維，激發您的創作熱情，歡迎您的閱讀與分享！
關鍵詞：XML；數據體制；統一標準化；航天測控網統一系統；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
數據是航天測控系統處理和應用的核心[1]。隨著我國航天測控事業的不斷發展，整個航天測控系統將發展成為以中繼衛星為中心的天基測控網，以陸地測站為中心的陸基測控網和以測量船站為中心的海基測控網三個相對獨立的測控系統[2—3]，而且各方用戶對整個系統提供綜合應用服務的需求也不斷提高。現有傳統的航天測控數據體制，采用約定字段數據包結構的數據處理和應用模式，使得的數據處理及應用都較受限制。為此，構建一個統一化、標準化的數據體制，實現整個測控系統數據的統一標準化處理和應用，將對我國航天測控事業的進一步發展具有重要意義。隨著XML（eXtensibleMarkupLanguage）相關協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間數據交換的標準[4—5]。
1現有傳統航天測控數據體制分析
現有傳統的航天測控系統采用約定字段數據包結構的數據體制，這種體制在數據處理和應用方面，都有其自身的局限性。
1.1數據處理方面
在以約定字段數據包為核心的數據處理中，數據的生產者需要按照約定的格式填寫各個字段，建立完整的數據包并發送給數據的消費者。數據的消費者首先要按照約定的格式，從數據包中分解出各個數據字段，最終得到各個應用數據，然后才能對這些數據進行處理[6]。這種數據處理方式有幾個明顯的不足：一是數據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；二是不同數據處理單元之間的接口復雜，標準不統一。假設有n個模塊要進行信息交互，則會存在Cn2個接口，這使得數據的交互和集成變得十分困難。
此外，傳統數據體制對數據的處理不能有效區分實時與非實時數據，實際可用數據處理資源無法實現合理分配，傳輸帶寬的彈性較小。
1.2數據應用方面
數據應用以數據處理為基礎。一方面基于約定字段數據包結構的傳統數據體制限制了系統對底層數據的處理方式和處理能力，從而影響了數據應用的可實現行和豐富性；另一方面，在傳統的航天測控數據體制下，不同測控網之間的數據交互僅僅只解決了基本的數據鏈路和數據傳輸的問題，對數據網絡層與應用層的設計與處理較少。同時，數據的傳輸與網絡特性單一，使得系統對通信資源的分配和利用力不從心，系統可統一應用的數據范圍和綜合性較受限制，不利于系統的適應性和拓展性發展。
2基于XML的航天測控數據體制
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約定數據包結構數據不具有的顯著特點[7—8]：
（1）數據的自描述性，適用于特定領域的數據處理和應用。
（2）結構化的數據模型，為數據顯示和處理提供標準的處理方式。
（3）豐富的網絡傳輸特性，可作為性能良好的通信協議。
（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，航天測控網的IP化改造，也為XML的技術實現提供了硬件平臺。
2.2基于XML的航天測控數據體制
航天測控數據處理按時間的要求不同可分為實時數據處理和非實時數據處理。實時數據處理要求處理速度快，時間短，方法簡單，所使用的數據為流數據，大多不會重復使用。非實時數據處理流程多，方法精細、復雜，所使用的數據為積累數據，大多需要重復使用。
傳統約定字段數據包結構的數據處理方式具有實時性強，效率高的特點，而基于XML的數據處理模型，標準統一，具有良好的傳輸與網絡特性。基于此，對于測控網中要求實時處理的數據（大部分為單個測控網內部的設備數據），采用傳統數據的處理機制；而對于非實時處理數據（一般包括單個測控網內部與測控網之間的交互數據），使用XML數據格式進行統一標準化的封裝、處理和交互。為此，基于XML的航天測控數據體制的測控網信息交互框架如圖1所示。
“旅行者”號的計算機內存僅有68Kb，裝配著8軌磁帶機，而新近發射的航天器已裝配數碼設備；“旅行者”號與地面工作人員建立聯系需要花費很長時間，如果地面發出的信號以光速出發，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”號的發射功率較弱，是通過一個23瓦發射器與地面進行聯系，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據收集，飛行數據子系統和一個8軌磁帶機提供數據處理功能。飛行數據子系統配置每個儀器和控制操作儀器，同時收集工程和科學數據，形成用于傳輸的數據格式。8軌數字磁帶機用于記錄高等級PWS數據，每隔6個月對這些數據進行回放。指令計算機子系統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控制航天器方位，維持高增益天線朝向地球，控制位置調遣和定位掃描平臺。
上行通信系統是通過S-波段進行傳輸，而X-波段發射器提供下行遙感勘測，并提供高等級等離子體波數據回放。探測器所有數據的傳播和接收是通過3.7米高增益天線實現的。
“旅行者”號的電源是由三個放射性同位素熱電發電機提供的，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與地球保持聯系。美國航空航天局深空網是一個覆蓋全球的巨型測控站網絡，用以支持開展行星際探測，并可以執行雷達或射電天文觀測項目。有時深空網也會被用于支持地球軌道衛星的測控任務。
目前深空網共包括三座經度間隔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在開展探測器測控時，隨著地球的轉動仍然能夠對目標保持不間斷的監控。優越的地理位置和先進的技術使美國航空航天局深空網成為目前世界上科學領域規模最大、靈敏度最高的深空通信測控系統。
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，深空網系統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據資料下載下來。所有的深空網天線都是高靈敏度且可轉動的，可以自由調節測控角度。
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權的噴氣式支線飛機ARJ21總裝下線等，引發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。
學科優勢助推人才起飛
航空航天類專業主要研究飛行器的結構、性能和運動規律，培養如何把飛行器設計制造出來并送上太空的工程技術專業人才。從狹義上講，航空航天類專業包括飛行器設計與工程、飛行器動力工程、飛行器制造工程、飛行器環境與生命保障工程、探測制導與控制技術等主體學科專業。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。隨著航空航天事業的迅猛發展，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。
航空航天類專業對同學們的要求是“厚基礎、強能力，高素質、重創新”。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訓練，通過各種實踐性教學環節，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，以及創新能力。畢業生在數學、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、推理等思維上優勢明顯，知識面寬，適應力強，發展潛力大。本科畢業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就業覆蓋面窄，如果畢業后不能進入航空航天類企業，就很難找到專業對口的工作。其實不然，航空航天高科技輻射國民經濟各個部門，航空航天類專業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、適用面廣的專業特點。可供畢業生選擇的對口職業有很多，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，民航企事業單位的技術管理人員等。畢業生不僅可從事航空航天等領域的設計、制造、研發、管理等工作，還可在民航、船舶、能源、交通、信息、輕工等其他國民經濟領域施展才華，像微軟、IBM、貝爾、方正、海爾等知名企業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的畢業生，認為他們基礎扎實、學以致用。
行業繁榮點燃人才需求
航空航天科技工業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，航空航天科技工業是朝陽產業，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。
我國經濟的快速發展為航空航天工業提供了廣闊的發展空間。國務院公布的《國家中長期科學和技術發展規劃綱要》中，關于大型飛機、高分辨率對地觀測系統、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展將重點開發大型飛機設計與制造成套技術，載人航天實現航天員出艙進行航天器交會對接試驗活動，直至實現登月計劃等。2007年大飛機項目正式上馬，給我國的航空業帶來了空前繁榮，帶活了一批航空類企業，也為航空航天類專業畢業生帶來了良好的機遇。
航空航天科技工業極具發展前景，對人才的需求會持續旺盛。據統計，2011年最被看好的12類專業之航空航天產業將引發對航空航天人才的巨大需求，包括航空航天經營管理，航空航天飛機總體設計與研發、發動機研發與制造，零部件研發與設計，航空航天新材料研發、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、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，以及航空航天產品光電通信技術、能源系統設計、力學及環境工程、計算機、仿真、可靠性技術等領域在內的專業人才缺口巨大。有關人士根據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專業”，便將航空航天類專業列入其中。
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單位生產和科研任務飽滿，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地中上水平。航空航天事業的迅猛發展，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，受到重點院校畢業生的青睞。畢業生就業地域以北京、上海、西安、成都、沈陽、哈爾濱、深圳等省會及核心城市為主。
從個人長遠發展來看，在航空航天類企事業單位工作，發展前景好，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、哈爾濱工業大學、北京理工大學、西北工業大學、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。開設航空航天類專業的普通院校有南昌航空工業學院、沈陽航空工業學院、鄭州航空工業管理學院、中北大學、中國民航大學等。由于各個院校的發展歷史、層次、實力不同，學科專業水平差異也較大，同學們應注意了解自己感興趣的院校，根據自身實力，準確定位，合理選擇。
學習航空航天類專業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，量體裁衣。
一些考生和家長誤以為報考航空航天類專業，體檢的標準要按照軍檢的標準來進行，其實不然。航空航天類專業主要是培養航空航天領域的專業技術人才，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、動態范圍廣、工作穩定可靠、低功耗和響應快速等優點,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芯片驅動LED點陣有以下特點:速度快、功耗小、動態顯示掃描控制、直接驅動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線或者可以級聯的4線串行接口與單片機等控制器交換數據。CH451的串行接口是由硬件實現的,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內部具有8個8位的數據寄存器,用于保存8個字數據,分別對應于CH451所驅動的8組、每組8個發光二極管,并且支持數據寄存器中的字數據左移、右移、左循環、右循環,支持各數碼管的獨立閃爍控制,在字數據左右移動或者左右循環移動的過程中,閃爍控制的屬性不受影響。CH451具有硬件實現的高速4 線串行接口,包括4 根信號線:串行數據輸入線DIN、串行數據時鐘線DCLK、串行數據加載線LOAD、串行數據輸出線DOUT。DIN 用于提供串行數據,高電平表示位數據1,低電平表示位數據0,串行數據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 輸入數據,在其下降沿從DOUT輸出數據。CH451 內部具有12 位移位寄存器,在DCLK 的上升沿,DIN 上的位數據被移入移位寄存器的最高位寄存器,以此類推,原次低位數據移入最低位寄存器,在該上升沿后的第一個下降沿,原次低位數據從DOUT 輸出。CH451 允許DCLK 引腳的串行時鐘頻率大于10MHz,從而可以實現高速串行輸入輸出;LOAD 用于加載串行數據,CH451 在其上升沿加載移位寄存器中的12 位數據,作為操作命令分析并處理。CH451可以動態驅動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的列驅動引腳SEG0～7,點陣的所有行分別由CH451的DIG0～7引腳進行驅動。串接限流電阻R1 的阻值越大則段驅動電流越小,數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字節的點陣數據通過8次48位的加載字數據命令送給CH451就可以了。由于是4個CH451 級聯,所以每個操作命令都必須是48 位數據,最后由LOAD 信號線輸出上升沿通知所有的CH451加載各自的命令數據。
2.2 顯示驅動程序
定義數組存放顯示數據,CPU復位后,調用CH451_Write函數對CH451進行寫命令數據操作。
寫12bit控制字函數:
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位數據,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; //加載數據,LOAD上升沿
}
3 結 論
從以上例子可以看出,用CH451設計LED點陣驅動電路,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
[1] 王福瑞. 單片微機測控系統設計大全[M]. 北京:北京航空航天大學出版社,2001.
[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.
[3] 何立民. 單片機應用技術選編[M]. 北京:北京航空航天大學出版社,1999.
[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加強本科工程技術型人才的培養，提高學生的自主創新能力。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，設立創新班，實施創新訓練計劃，增加課外實踐訓練學分等多種靈活措施，因材施教，培養學生的創新實踐能力。這些措施必須依靠實驗教學實現，原有的實驗教學模式已不能適應現代大學的教學需求。
因此，針對自動化學院的主要專業方向測試控制，研究和開發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，實現校門到廠門的完美對接，增強就業競爭力并擴大就業領域。
一、現有綜合性、設計性實驗存在的問題
目前國內各高校的實驗教學均非常注重學生設計能力、創新能力的培養，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控制實驗，要求學生利用課堂中學習的PWM驅動、ADC0809工作原理、PID控制算法、數據預處理和監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試。
這類實驗雖然在一定程度上體現了學生的自主性，但目前在實際操作中仍存在下列問題。
1.缺少課程間的聯系，無法從系統的高度把握所學知識
在生產實踐中，一個測試系統包括傳感器、測量電路、計算機數據采集系統、信號分析處理系統、顯示和記錄系統，并與被測對象的專業知識、生產工藝、機械原理、系統動力學等緊密結合，需要多門課程的理論支撐。但是現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，系統各模塊之間的聯系被割裂，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，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，實現了學生的自主設計，但是與實際生產環節的聯系不緊密，學生對完整測控系統的實際運行情況沒有直觀感受，難以激發興趣。
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，限制了學生的發散性思維。如果實驗過程中出現問題，學生的依賴性較強，缺少分析解決問題的動力，不利于培養獨立工作的能力。
5.實驗考核體系單一
傳統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，培養學生綜合應用多門課程（電子電路，工業企業自動化，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的能力。
以課程群為基礎設計實驗課程，根據理論課課程群的培養方案，整合實驗課程。對只涉及單門課程基本理論的基礎類實驗，列為課內實驗，實驗成績作為平時表現計入最后的課程總成績。課內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嚴謹的實驗作風。
對綜合多門課程知識的實驗，建立實驗課課程群培養模式，以創新訓練課或課外實踐訓練課的形式單獨設置學分。根據一個實際生產測控系統的生產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計，完成一個模塊，教師給出一個成績，最終在規定時間內完成規定的學分要求。
2.實驗課課程群的具體實施方法
（1）實驗內容設計。設計若干系統項目，例如流程工業的軋機控制，汽車生產裝配線控制，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，進行組立調試及試運轉實驗。要求學生根據所選題目，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，有步驟地完成系統的設計、安裝、施工、調試與測試，技術文件的編制。通過各種實驗模塊的開發，既鍛煉了學生的動手能力，又增加了實驗設備的數量和使用范圍，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，教師可以做啟發式的答疑解惑。例如原有的PID控制實驗，學生只是簡單調整控制參數，通過觀察控制曲線的變化驗證經典的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控制小車按某一規定路線行走，也可以用PID控制一個密閉容器內的溫度變化。通過直觀的實驗結果加深理論理解，了解控制環節對系統整體性能的影響，學會從系統角度設計實驗方案。此外，還要學會自主分析實驗過程中出現的問題，引導學生利用專業知識分析問題，根據系統要實現的功能，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、生產實踐的一般規律和方法，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。根據學生培養計劃的不同，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。這些學生已經過主干專業課和多項基礎實驗的學習，按傳統的培養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綜合實踐的訓練。依托大綱中的實踐環節“綜合能力培養和創新思維訓練”，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，系統需求分析；第二階段，總體方案設計；第三階段，系統安裝施工；第四階段，調試與測試；最后，答辯和技術文件的編制。經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新班為實施改革的對象。第一階段，緊密結合新的培養計劃，進行專業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，了解開發工程系統的工作流程；最終，自己獨立承擔一個小型工程項目的設計開發。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、創新意識、科研意識和工程意識，了解現代工業生產流程，接受工業生產的基本訓練，增加工程實踐能力和創新能力，使學生的知識和技能適應于生產和科學研究的很多領域，例如航空、石化、鋼鐵、汽車和輕工業生產的流程控制；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測等等。學生動手開發的設備也為實驗室設備的更新改造作出貢獻。
參考文獻：
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泛華恒興與泛華測控
談到泛華恒興，圈內人第一個想到的是成立已經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。與專注產品銷售和業務的泛華測控不同，作為一家獨立的企業，泛華恒興致力于為各行業用戶，尤其是“航空、航天和軍工領域”高科技企業提供自己設計研發的專業測試測量解決方案和成套檢測設備。高向東對兩家企業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產品，而泛華測控則負責原來的產品業務，兩家企業的定位和分工有著明顯的不同。
作為一個技術和經驗的傳承者，泛華恒興的業務立足于測試測量領域，其產品涵蓋機、電、軟件和系統級自主產品及環境試驗設備；涉及的行業包括：ATE產品、旋轉機械（發動機故障檢測）、遙測遙控和數傳、工程教育產品、系統及工具級軟件、硬件產品及技術。泛華恒興提供的專業和完善的測控產品開發、銷售、集成、校準和培訓等服務，有助于用戶實現更精準、更高要求的測試測量任務。
技術先導，質量為本，服務取勝
測試測控市場的準入門檻很高，這也是中國企業很難進入該行業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”，作為自動化專業畢業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團隊，致力于“柔性測試”技術的研發，以虛擬儀器技術為核心，以PXI平臺為基礎，針對市場的現狀，特別是行業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、網絡通信及平臺軟件等多種技術，實現測試系統的精確性、可靠性、適應性、靈活性和拓展性，推動現代測試技術在實際應用中的快速發展。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，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勢所在，因此，“在未來一段時間內，集中優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團隊，更是廣泛利用在行業內的各種資源，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團隊，才能在自己產品開發上掌控話語權，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，也坦言測試行業需要這樣的危機感給企業發展提供動力，“特別是對泛華恒興這樣的新興企業，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來說，僅僅在技術上有優勢是遠遠不夠的，系統的穩定性在測試過程中與技術領先性同樣重要。“對于我們自己的產品，質量才是第一位的，質量是客戶最看重也是一個企業長期生存的根本。特別是我們的許多用戶屬于國防軍工這樣的領域，有時候質量不僅僅影響產品和測試結果，在戰場和某些場合下，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品幫助國家的航空航天和國防電子產業更快追趕上國際先進水平，而為了實現這一夢想，可靠的質量和技術積累一個都不能少。
服務，是外資企業進入中國后，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，并且因此培育了一批忠實的老用戶。作為曾經在外資企業工作多年的職業經理人，高向東認為他在外資企業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”，面對國內企業的競爭，高向東特別強調了服務這個競爭優勢。 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”，高向東認為服務的提升，涉及企業技術、管理和產品質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，為客戶開發定制化的產品，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，都不能讓客戶真正滿意或者成為回頭客。
技術先導，質量為本，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夢想的重要依托，“缺少任何一環，不可能在激烈的市場競爭中取得成功。”
個人與企業一起騰飛
人才是創造技術優勢的根本，也是企業成功的核心，在高向東的眼中，泛華恒興對高技術專業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，“個人的成長與企業的成長是同步的，我們期待的是個人與企業一起騰飛！”
泛華恒興現在各個業務部門的帶頭人和骨干多是從原來各個行業的高級人才，也有部分是之前泛華測控多年培養出來的，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線的專業人才，可能到現在為止，我依然會強調將生產外包，而不是自己組建生產線”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，沒有人管理過生產線，不知道怎樣把設計轉化成真正的生產過程，可以說投入生產線的錢并不是問題，如何實現設計到生產的轉化和控制生產產品的合格率只有專業的人才才能實現，這一點我們這些做測試設計的人是很難在短期內掌握的。”
高向東對人才的渴求體現在他無時無刻不在關注對泛華恒興有價值人才的挖掘上，經常思考對專業性很強的人才，如何發揮他們的特長，讓他們的研究能夠轉化為實際應用價值強的產品，最終增強泛華恒興的產品競爭力。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；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一門重要的專業基礎課。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、武器系統與發射工程、探測制導與控制技術等專業的本科生，均在大三第一學期必修《自動控制原理》經典控制理論部分，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，培養學生對控制系統的分析設計能力、工程實踐能力和創新能力。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課程的先修課，在航空航天類專業的本科生培養計劃中占據著非常重要的地位。
《自動控制原理》的授課模式一般有兩種：一是將經典控制理論部分和現代控制理論部分分開講述，先講授經典控制后講授現代控制，目前國內大部分高等院校均是采用的這種授課模式；二是將經典控制和現代控制融合講授，這種授課模式有助于培養學生從系統角度、全局高度來思考問題的能力，更利于掌握控制理論的實質。由于授課模式的沿襲性及單學期課時數的限制，北京理工大學航空航天類專業的《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歷，兼通中西教學模式之長，融蓬勃朝氣與豐富經驗于一體。
本文主要是以《教育部關于全面提高高等教育質量的若干意見》（教高[2012]4號）中“堅持內涵式發展”、“促進高校辦出特色”、“創新人才培養模式”、“提升國際交流與合作水平”等內容為指導，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 授課內容及學習過程中存在的問題
1.1《自動控制原理》的授課內容
筆者主要講授《自動控制原理》中的經典控制理論部分，授課內容分為八章，分別是：自動控制系統導論、自動控制系統的數學模型、自動控制系統的時域分析、根軌跡法、頻率法分析、控制系統校正、非線性系統和線性離散系統。其中，前六章和第八章是重點講授內容，第七章是一般講授內容。就總的講授內容來說，有理論性強、新概念多、系統性強、與工程尤其是航空航天工程聯系緊密的特點，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典控制理論的框架下完成的。學習過程是先了解控制系統的組成尤其是強調“反饋”的概念，再根據實際的控制系統建立數學模型，然后通過時域法、根軌跡法、頻率法等分析系統性能的優劣對比，最后對系統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學生在修習過程中的反饋意見，而且要廣泛調研和閱讀其它學校和專業的教師在該門課程上的經驗總結。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）部分學生由于數學基礎不夠扎實，對課程中涉及到的數學知識產生畏難情緒，進而無法很好地掌握控制系統的分析方法；（2）不能將所學的控制理論知識與自己專業的實際案例充分地聯系起來，這主要是在學習過程中接觸專業案例少造成的；（3）閱讀英文文獻的能力不足，而且這種不足突出表現在缺乏對專業詞匯的正確理解上，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）從系統角度理解控制系統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，幫助學生建立起系統概念。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《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、復變函數理論、Z變換等。毫不夸張地說，扎實的數學功底是學好該課程的基礎。如果學生缺乏必要的數學知識，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學知識。一方面引導學生重新復習這些已經學過的數學知識；另一方面，授課教師還會抽出專門的課時來對這些數學知識進行復習和重點講授。為了不斷加深學生對這些數學知識的理解，在用到相應的數學工具時，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外文文獻的能力和對專業知識的理解能力。近年來，英語已經逐漸發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穩定與否的勞斯判據就是以英國數學家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學生來說，想僅僅從字面意思來理解勞斯判據本身幾乎是不可能的。有鑒于此，基于航空航天類專業《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詞匯認知這一基本的出發點，決定了航空航天類專業《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，每當第一次出現新的名詞、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（Transfer Function）、勞斯判據（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文獻，由于Katsuhiko Ogata所著《Modern Control Engineer-ing》一書在世界范圍內的廣泛被接受性，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學生“自主學習”能力的“啟發式”、“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生，有必要將專業案例、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定義和基本組成的時候，通用的教材是舉一些工業上常見的例子，像室溫調節系統和水位調節系統來引入自動控制的專業術語和反饋的概念。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，導彈根據自己探測到的目標機動特性，依據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偏差的時候，彈載計算機會依據一定的法則生成控制指令，氣動舵機來執行這一控制指令，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方塊圖，如圖2所示，和基本的負反饋閉環控制系統（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，由于比較貼近專業方向，同學們就很容易理解控制系統的結構，并對輸入、輸出、被控對象、執行機構、控制器的作用及反饋的概念有了更為直觀和深刻的認識。
在講述控制系統穩態性能和動態性能的時候，大量引入航空航天的專業案例，尤其是一些因為控制系統設計失誤或控制系統未能正常工作產生重大損失的失敗案例，對引發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，激發了他們學習的熱情，同時，還培養了他們對所學專業的興趣。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，讓他們自由發揮，思考和創新，切實培養他們的動手能力。
此外，授課教師要非常注重“基于書本、超越書本”。比如香農（Shannon）采樣定理認為：對于一個連續信號來說，當采樣角頻率是該連續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采樣兩次以上的話，那么經采樣后所得到的脈沖序列，就包含了原連續信號的全部信息，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，幾乎沒有可能復現原信號。類似于這樣的問題，授課教師需要在授課過程中向學生特別強調。
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，配以適當的動畫，給學生一個更為直觀的展示。如在講授動態性能指標的時候，延遲時間、上升時間、峰值時間、超調量、調節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，系統的響應越快，但超調量越大”的話，大部分學生是比較茫然的。如果換成通過PPT展示給同學們如圖4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，更會激發他們學習這門課的熱情。比如講二階欠阻尼系統階躍響應的時候，可以首先引導學生思考一個問題：“既然阻尼比越小，系統響應越快，超調量越大，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]范圍內了，再告訴同學們阻尼比為0.707時控制系統效果最佳，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的形式，引導學生利用課堂所學知識編程實現更復雜的響應曲線，使學生可以親身感受到響應曲線隨不同參數變化的規律，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，MATLAB只是一個輔助大家進行控制系統分析的工具，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容。
2.5注重前后串聯，建立系統概念
《自動控制原理》本身的講授內容多、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的內容獨立出來，如僅僅在第二章講述控制系統模型的建立方法，在以后的學習中就直接拿現成的傳遞函數來用；再如第三章講述時域分析法之后，在后續章節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，弄清楚各個章節之間的因果關系。
北京理工大學授課教師在每個章節開始和結束的時候都會向學生展示圖7，告訴大家正在學習的內容在圖中什么位置，在整個自動控制原理的框架中起到什么作用，它以哪幾個章節為基礎、又可以為哪幾個章節提供幫助。在課程結束的時候，還會精心選取幾個航空航天專業的典型案例，讓同學們以小組為單位形成一個大作業，這個大作業涉及到《自動控制原理》所講授的全部核心內容，從系統建模到系統性能分析，并發揮他們自己的獨立思維進行系統的二次設計，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
在交通運輸類專業里，有一些專業因開設院校的不同，培養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……雖然這些招生專業名稱相同，但培養目標、主要課程和就業領域卻有著極大的差異。
【交通運輸】
交通運輸是一個培養具有統籌、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，交通運輸企業生產與經營管理的高級技術人才。換句話說，交通運輸的專業人才，就是要有合理組織運輸生產以獲得最佳社會與經濟效益的基本能力。
交通運輸專業具有極強的交叉性，首先體現在學科性質上――既有一般工科特性，又有管理學科特性，還有系統工程學科特性。比如開設的專業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。其次體現在人才培養上――該專業培養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，而且具有系統工程師的素質，能在大型的規劃設計中擔當“總體”的角色。
由于交通的涵蓋面極廣，在不同的院校，交通運輸專業的內涵有所差異。比如西南交通大學的交通運輸專業由早期的鐵道管理系發展而來，是交通運輸工程一級學科下設的一個重要專業。該專業以鐵路運輸管理為主，同時覆蓋了道路(含城市交通)、航空、水運等現代運輸方式，具有大交通特色。從西南交通大學該專業畢業后，主要面向鐵路運輸和城市軌道交通就業。鐵路運輸方向的畢業生主要面向鐵路局或公司、設計研究院、大型工礦企業、教育院校等交通運輸企事業單位就業；城市軌道交通方向的畢業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、教育院校等企事業單位就業。
但南京航空航天大學的交通運輸專業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方向，每個專業方向都與航空有關。那不用多說，從南京航空航天大學交通運輸專業畢業的學子，就業領域與西南交通大學則大相徑庭。
由于不同院校專業方向的不同，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的課程則根據不同的專業方向有所不同。因此建議對該專業感興趣的考生，在了解該專業的基礎上，還要到開設該專業的院校去查詢該專業具體的培養目標和就業方向。
陸地系――飛奔在陽光大道
陸地交通是人類最早發現的運輸方式，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都有著什么特點呢?
【物流工程】
現在電子商務已經融入人們的生活，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劃相關的專業就是物流工程專業。
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、經濟學、法學等的交叉學科。學習內容偏工程，主要有物流系統仿真、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、物流中心規劃與設計等的需要較高專業技術的規劃設計課程，涉及物流規劃的編程設計與運算。該專業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，突出的是技術設計能力。
這個專業基礎課主要包括現代物流學、系統工程、運籌學、數據庫等常見的物流作業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、生產運作管理、項目管理等側重于企業內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規劃等的從大環境出發為企業進行設計和規劃的課程。
物流人才在全國來說非常缺稀，因此物流專業的就業面很廣，生產、運輸、倉儲都有涉及。本科畢業生的就業單位主要有鐵路局和大型重工企業，以及各汽車企業，后者往往是大多數畢業生偏愛的。還有許多近些年發展快速的專業物流企業、第三萬物流企業等對于專業的物流人員的需求量也非常大，而這種企業的待遇相對更好，對畢業生的綜合素質要求也會更高。
【交通設備信息工程】
交通設備信息工程專業開設和我國高速鐵路的蓬勃發展息息相關，而鐵路正是陸路交通運載量最大的一種運輸方式。本專業要求較系統地掌握專業領域寬廣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，具有本專業所涉及到的信息系統與技術應用、設計和開發能力，同時要求較強的外語應用能力。本專業最主要的特色是交通設備的測試、控制、信息系統的設計、制造和應用并重；軟件技術和硬件技術并重，掌握與本專業緊密相關的電、算、機、光等技術。
其專業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。
由于專業中設計多個方向的課程，載運的學生在本科畢業后有很多的選擇，比如選擇繼續讀研同學既可以選擇學習本專業的三個方向，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。在就業中能適應多個崗位的要求，在許多行業都有本專業的學生，而并不是局限在鐵路行業，比如交通運輸領域(包括汽車、鐵路、航空)的中外各生產和管理部門、電子電器研究和開發部門、測控和儀器儀表研制單位、計算機和網絡通訊公司等，也可進入高校從事管理、科研和教學工作，因此本科畢業生就業率一直比較穩定。而對于希望出國繼續深造的學生來說，專業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，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的前身就是海洋船舶駕駛專業。但隨著該專業的日趨發展成熟，該專業的要求也不僅僅限于海洋船舶的駕駛，還包括對船舶運輸的管理、對航海等法規的了解等。
當然，該專業的基礎還是技術，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，由于該專業畢業后，所工作的環境是公海和內海，因此還要了解航海和海商法等法規，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、遠洋運輸業務與海商法、航運經濟與航運市場管理等是合法航行和經濟價值最，大化航行的參考依據，這些課程也是必學的。
目前國內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還能從名稱上大概判斷出專業是學什么的，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。
從學校的專業介紹中，輪機工程是培養具備機械原理和輪機系統等方面的知識，符合國際海員培訓、發證和值班標準公約(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單位從事輪機操縱、維修和船舶監修、監造工作的高級技術人才。更簡單地講，輪機工程培養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。
該專業在大多開設院校中都設有不同的專業方向，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，前者主要專業基礎課和專業課有：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、輪機監控技術及應用、船舶電氣設備及系統、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，但兩者的培養目標、主要課程和就業領域沒有較大的差別。
輪機工程與航海技術是兩個緊密聯系的專業，因此一般開設了航海技術專業的院校，也開設有輪機工程專業。由于輪機工程專業畢業后所就業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。
從該專業畢業后，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，但隨著科技的發展和航空運輸的發展，坐飛機已經不再是一件奢侈的事。而載領人們翱翔藍天的飛機操作員，就是飛行技術專業所培養的人才。
【飛行技術】
飛機技術簡單地說就是培養飛行員的專業，也就是說培養會開飛機的人的專業。也許有許多人認為該專業只注意培養飛行技術，但事實上還會培養對飛機性能的了解。
飛行技術專業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，還要進行畢業設計才算整個學業的完成。一般來說，理論學習和畢業設計是在招生院校進行，飛行訓練是由與招生院校聯合培養的航空公司指定訓練地點。
目前，想報考飛行技術專業，首先要在招生院校報名，再經過院校的體檢、面試和背景調查，通過后才能填報志愿。同樣，飛行技術專業畢業后的工作環境比較特殊，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。
