《智能測控綜合創(chuàng)新》教學大綱

《智能測控綜合創(chuàng)新》教學大綱適用范圍：202X版本科人才培養(yǎng)方案課程代碼：05167023課程性質：集中實踐課學分：2學分周數(shù)：2周先修課程：學科基礎必修課、專業(yè)必修課、專業(yè)選修課、創(chuàng)新類課程等并修課程：測控儀器設計、無線傳感器網絡及應用適用專業(yè)：測控技術與儀器開課單位：電氣工程與自動化學院一、課程說明《智能測控綜合創(chuàng)新》是測控技術與儀器專業(yè)教學中的一個重要實踐性創(chuàng)新教學環(huán)節(jié)，是在學生基本完成所有專業(yè)理論學習、基本專業(yè)技能訓練和基本創(chuàng)新能力訓練之后，開展的專業(yè)綜合能力創(chuàng)新訓練。主要培養(yǎng)學生在測控系統(tǒng)方案設計、測控儀器設計實現(xiàn)、測控數(shù)據采集處理及云平臺數(shù)據分析領域的專業(yè)創(chuàng)新意識和能力。將為學生后續(xù)在測控相關領域從事工程技術改造、科學研究以及開拓新技術等工作打下堅實的基礎。二、課程目標通過課程設計，使學生達到如下目標：課程目標1：能夠設計開發(fā)測控系統(tǒng)中關鍵構成部分，在設計開發(fā)過程中綜合考慮社會、健康、安全、法律、文化以及環(huán)境等因素，并綜合運用所學的專業(yè)知識，設計符合工業(yè)生產實際需求的測控方案，最終實現(xiàn)工程表達，并體現(xiàn)創(chuàng)新意識。課程目標2：能夠結合相關的軟硬件技術，使用現(xiàn)代工程工具對測控系統(tǒng)及其關鍵環(huán)節(jié)進行設計、模擬和仿真，并對測控領域復雜工程問題進行預測和模擬，理解其局限性，發(fā)現(xiàn)可能存在的創(chuàng)新突破點。課程目標3：具備團隊合作精神和交流溝通能力，在團隊合作中充分發(fā)揮自身作用，勝任項目負責人的能力，能夠有效組織和協(xié)調團隊開展工作，并實現(xiàn)設計目標。課程目標4：具有自主學習意識和能力，時刻跟蹤測控技術前沿，學習相關學科領域專業(yè)知識及技能，積極發(fā)現(xiàn)生活生產中的智能測控系統(tǒng)應用，通過網絡、視頻、教材等多種形式掌握其工作原理，利用辯證思維、批判性思維理性分析其優(yōu)缺點，并積極設計開發(fā)更加完善的同類產品，解決生活及生產難題，進而歸納總結以形成工程經驗。三、課程目標與畢業(yè)要求《智能測控綜合創(chuàng)新》課程教學目標對測控技術與儀器專業(yè)畢業(yè)要求的支撐見表1。表1課程教學目標與畢業(yè)要求關系畢業(yè)要求指標點課程目標支持強度3．設計/開發(fā)解決方案3.3能夠在設計開發(fā)環(huán)節(jié)中綜合考慮社會、健康、安全、法律、文化以及環(huán)境等因素對設計進行優(yōu)化改進，最終實現(xiàn)工程表達，并體現(xiàn)創(chuàng)新意識。課程目標1：能夠設計開發(fā)測控系統(tǒng)中關鍵構成部分，在設計開發(fā)過程中綜合考慮社會、健康、安全、法律、文化以及環(huán)境等因素，并綜合運用所學的專業(yè)知識，設計符合工業(yè)生產實際需求的測控方案，最終實現(xiàn)工程表達，并體現(xiàn)創(chuàng)新意識。H5．使用現(xiàn)代工具5.3能夠開發(fā)或選用現(xiàn)代工程工具對測控系統(tǒng)及其關鍵環(huán)節(jié)進行設計、模擬和仿真，對測控領域復雜工程問題進行預測和模擬，并理解其局限性。課程目標2：能夠結合相關的軟硬件技術，使用現(xiàn)代工程工具對測控系統(tǒng)及其關鍵環(huán)節(jié)進行設計、模擬和仿真，并對測控領域復雜工程問題進行預測和模擬，理解其局限性，發(fā)現(xiàn)可能存在的創(chuàng)新突破點。M9.個人和團隊9.2能夠在團隊中擔任負責人，具有組織和協(xié)調團隊開展工作的能力，并有效實現(xiàn)目標。課程目標3：具備團隊合作精神和交流溝通能力，在團隊合作中充分發(fā)揮自身作用，勝任項目負責人的能力，能夠有效組織和協(xié)調團隊開展工作，并實現(xiàn)設計目標。M12.終身學習12.1能利用辯證思維、批判性思維理性分析和解決問題，具有勤奮求學、精于探索、不斷求知和終身學習的素養(yǎng)。課程目標4：具有自主學習意識和能力，時刻跟蹤測控技術前沿，學習相關學科領域專業(yè)知識及技能，積極發(fā)現(xiàn)生活生產中的智能測控系統(tǒng)應用，通過網絡、視頻、教材等多種形式掌握其工作原理，利用辯證思維、批判性思維理性分析其優(yōu)缺點，并積極設計開發(fā)更加完善的同類產品，解決生活及生產難題，進而歸納總結以形成工程經驗。M注：表中“H（高）、M（中）”表示課程與相關畢業(yè)要求的關聯(lián)度。四、教學內容、基本要求與學時分配教學內容、基本要求與學時分配見表2。表2教學內容、基本要求與學時分配教學內容教學要求，教學重點難點課時安排對應的課程目標1.工業(yè)傳感器測控電路設計教學要求：以傳感器技術、電子測量、測控電路和控制技術創(chuàng)新等課程為支撐，使學生重點掌握傳感電路、變送電路、測量電路的基本設計方法、原則和技術細節(jié)。重點：常用工業(yè)被控量硬件檢測的常規(guī)實現(xiàn)方法。難點：測控電路的硬件抗干擾技術。1.5天1、22.基于嵌入式的智能傳感器設計教學要求：以單片機原理與接口技術、嵌入式系統(tǒng)原理及應用、Python程序設計等課程為支撐，利用傳統(tǒng)的傳感檢測技術，實現(xiàn)對溫度、液位等常用的工業(yè)被控量的實時檢測，重點培養(yǎng)學生嵌入式系統(tǒng)的硬件開發(fā)和軟件設計能力。重點：嵌入式測控系統(tǒng)的基本思路和開發(fā)要點。難點：嵌入式測控系統(tǒng)的開發(fā)要點。1.5天1、23.基于嵌入式的機器視覺傳感器設計教學要求：以嵌入式系統(tǒng)原理及應用、機器視覺檢測技術、Python程序設計和智能控制等課程為支撐，將嵌入式系統(tǒng)開發(fā)、機器視覺傳感檢測技術和神經網絡算法相結合，重點培養(yǎng)學生利用先進檢測技術手段解決生產需求的能力。重點：機器視覺檢測數(shù)據的處理。難點：機器視覺檢測數(shù)據的處理。2天1、24.基于嵌入式的傳感器網絡節(jié)點設計教學要求：以測控總線技術、無線傳感器網絡及應用等課程為支撐，將嵌入式系統(tǒng)開發(fā)和WIFI、4G等工業(yè)中常用的組網通信方法相結合，使學生掌握云數(shù)據背景下智能測控系統(tǒng)中單個網絡節(jié)點的軟硬件設計方法。重點：分布式測控系統(tǒng)中單個網絡節(jié)點的設計及實現(xiàn)。難點：通信功能的設計及實現(xiàn)。2天1、25.基于云平臺的智能測控系統(tǒng)設計教學要求：使學生掌握物聯(lián)網開發(fā)平臺的框架結構及基本使用方法，形成能夠與工業(yè)測控環(huán)境相適應的專業(yè)綜合創(chuàng)新能力。重點：物聯(lián)網云平臺的使用。1天1、2、3、46.說明書編寫、圖紙繪制教學要求：使學生掌握測控系統(tǒng)設計報告應該體現(xiàn)的主要內容、基本結構及圖紙表達規(guī)范，并按照學校（院）對報告的文檔格式要求正確規(guī)范排版。重點：測控系統(tǒng)設計報告應該體現(xiàn)的主要內容、基本結構及圖紙表達規(guī)范。難點：圖紙的準確規(guī)范表達。1天1、2、3、47.答辯教學要求：答辯是考核本環(huán)節(jié)是否達到既定教學目標的關鍵環(huán)節(jié)，是教師對學生整個學習過程及成果的一次會診和指導?？己藘热莅▽W生對理論知識和文獻資料的運用、對設計方案及實現(xiàn)方法的描述、對關鍵問題的理解和對設計創(chuàng)新點的提煉。教師提問的內容包括方案設計的依據、方案實現(xiàn)中的關鍵技術、主要問題及解決方法，設計圖紙中核心電路的參數(shù)選擇、控制程序的設計思路、衡量方案性能的指標等。重點考察學生在整個實踐過程中的學思踐悟能力、圖紙的完備性和規(guī)范性，以及說明書的質量。同時檢查設計創(chuàng)新性、工作量、有無違反學術規(guī)范現(xiàn)象等，提出改進意見。重點：相關基本原理與設計的整體考核。難點：成果質量的檢驗。1天1、2、3、4合計10天（2周）五、教學方法及手段由于課程內容與生產實踐緊密結合，學習者應根據課程設計手冊或機械設計手冊，以自學為主、教師講授為輔，學會綜合應用各種機構創(chuàng)新設計通用機械的方法，并養(yǎng)成自覺遵守國家標準的習慣。六、教材和參考書每門課程需推薦優(yōu)秀教材和參考書3本以上。1.推薦教材：本課程為專業(yè)綜合創(chuàng)新課程，無對應教材。2.參考書：(1)張淑清等.《嵌入式單片機STM32原理及應用》[M].北京:機械工業(yè)出版社,2019.(2)趙茂泰.智能儀器原理及應用[M].北京:電子工業(yè)出版社,2015.(3)RichardSzeliski.《計算機視覺算法及應用》（第1/2版）[M].北京:清華大學出版社,2012.(4)許毅等.無線傳感器網絡技術原理及應用[M].北京:清華大學出版社，2019.(5)童詩白.《模擬電子技術基礎》（第五版）[M].北京:高等教育出版社,2015.(6)馬忠梅.單片機的C語言應用程序設計（第六版）[M].北京:北京航空航天大學出版社,2017.七、課程考核對課程目標的支撐課程成績由：學習態(tài)度、工作量完成情況、設計能力、設計說明書（報告書）和圖紙質量、和答辯成績五部分構成，具體考核/評價細則及對課程目標的支撐關系見表3。表3課程考核對課程目標的支撐考核環(huán)節(jié)分值考核/評價細則課程目標1234學習態(tài)度10(1)主要考核學生學習紀律和答疑情況。(2)教師根據課堂整體表現(xiàn)情況評分?！獭?5工作量完成情況10(1)主要考核學生獨立完成設計任務情況。(2)教師根據獨立完成任務情況評分?！獭獭獭?242設計能力40(1)主要考核說明書數(shù)據計算正確合理性。(2)教師根據計算合理性與否評分。√√2020設計說明書（報告書）和圖紙質量30(1)主要考核學生的繪圖水平高低情況。(2)教師根據繪圖質量高低評分?！獭獭獭?886答辯成績10(1)主要考核學生答辯自述和回答問題情況。(2)教師根據答辯自述情況和回答問題正確性與否進行評分?！獭獭獭?233合計：10037371511八、考核與成績評定1.考核方式及成績評定課程設計采用優(yōu)、良、中、及格、不及格五級評分制。即90分以上為優(yōu)，80~89分為良，70~79分為中，60~69分為及格，60分以下為不及格?？偝煽兎治宀糠郑簩W習態(tài)度、工作量完成情況、設計能力、設計說明書（報告書）及相關技術文檔和答辯成績。其中：(1)學習態(tài)度占10%，無故曠課達3次取消總成績；(2)工作量完成情況占10%；(3)設計能力占40%；(4)設計說明書（報告書）和圖紙質量占30%；(5)答辯成績占10%。最后一周的周五進行驗收、答辯，由2-3位教師組成答辯考核小組，對每位學生進行口試答辯，要求學生根據設計回答教師所提出的問題。課程設計成績根據學生設計的合理性、計算的準確性、設計說明書和圖紙的規(guī)范性、設計中分析與解決問題的能力及設計態(tài)度和答辯情況綜合評定。2.成績評定標準考核內容、評價標準、所占比重見表4。表4考核方式評價標準考核方式所占比重(%)100>x≥90（優(yōu)秀）90>x≥80（良好）80>x≥70（中等）70>x≥60（及格）x<60（不及格）學習態(tài)度10學習認真、態(tài)度端正，遵守紀律,表現(xiàn)優(yōu)秀學習認真、態(tài)度端正，遵守紀律,表現(xiàn)良好遵守紀律，學習態(tài)度良好，表現(xiàn)中等遵守紀律，學習態(tài)度一般，表現(xiàn)一般學習紀律較差，表現(xiàn)較差工作量完成情況10獨立完成設計任務的90%以上獨立完成設計任務的80%以上獨立完成設計任務的70%以上獨立完成設計任務的60%以上獨立完成設計任務的60%以下設計能力40綜合運用理論知識、計算機技能較強，能夠較好地處理工程實際問題綜合運用理論知識、計算機技能較好，能夠處理工程實際問題綜合運用理論知識、計算機技能一般，基本能夠處理工程實際問題綜合運用理論知識、計算機技能一般，不能處理工程實際問題綜合運用理論知識、計算機技能較差，不能處理工程實際問題設計說明書（報告書）及相關技術文檔30設計方案正確、表達清楚；設計思路、實驗（論證）方法科學合理；達到課程設計規(guī)定的要求；相關技術文檔完備、質量高設計方案正確、表達較為清楚；設計思路、實驗（論證）方法科學合理；達到課程設計規(guī)定的要求；相關技術文檔完備、質量較高設計方案基本正確、表達較為清楚；設計思路、實驗（論證）方法基本合理；基本達到