《智能控制系統(tǒng)與工程課程標準》

附件5武漢鐵路職業(yè)技術(shù)學院《智能控制系統(tǒng)與工程》課程標準（適用于智能控制技術(shù)專業(yè)）課程類型：專業(yè)核心課課程團隊：《智能控制系統(tǒng)與工程》課程團隊教學基層單位：電氣與自動化學院編制時間：2020年12月武漢鐵路職業(yè)技術(shù)學院制表二〇二〇年十二月《智能控制技術(shù)與工程》課程標準課程名稱智能控制系統(tǒng)與工程建議學時/學分72學時/4學分適用專業(yè)智能控制技術(shù)課程所屬教學基層單位電氣與自動化學院開設(shè)學期4課程所屬教研室自動化教研室先修課程《工業(yè)網(wǎng)絡(luò)與組態(tài)技術(shù)》、《傳感器與檢測技術(shù)》、《電機與電氣控制技術(shù)》、《PLC應(yīng)用技術(shù)》、《單片機技術(shù)》后續(xù)課程《智能控制系統(tǒng)集成與裝調(diào)》《頂崗實習》課程性質(zhì)專業(yè)核心課課程考核方式考查一、課程性質(zhì)與任務(wù)（一）課程性質(zhì)本課程是智能控制技術(shù)專業(yè)的必修課程。主要針對智能控制設(shè)備安裝工、維修電工等崗位群，培養(yǎng)能夠從事智能控制系統(tǒng)安裝、調(diào)試、運行與維護的高水平技術(shù)技能人才。（二）課程定位本課程屬于智能控制技術(shù)專業(yè)的核心課程，本專業(yè)所設(shè)置的多門專業(yè)課程，通過《智能控制系統(tǒng)與工程》課程可以有機的聯(lián)系起來，形成智能控制技術(shù)專業(yè)的知識框架。例如PLC和單片機是智能控制系統(tǒng)中常用的調(diào)節(jié)元件，傳感器是智能控制系統(tǒng)中的檢測元件，而變頻器和電機是智能控制系統(tǒng)中常用的驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)，它們共同組成自動控制系統(tǒng)的各個環(huán)節(jié)，并通過工業(yè)網(wǎng)絡(luò)與組態(tài)技術(shù)集成為復雜智能控制系統(tǒng)。在掌握了智能控制系統(tǒng)的基本概念和其運行的基本規(guī)律之后，學生就可以學習整套智能控制系統(tǒng)集成與裝調(diào)。對此課程內(nèi)容的掌握程度體現(xiàn)了智能控制技術(shù)專業(yè)學生的專業(yè)基礎(chǔ)和專業(yè)水平，因此《智能控制系統(tǒng)與工程》課程成為智能控制技術(shù)專業(yè)最重要的專業(yè)核心課程。（三）課程任務(wù)本課程采用理論教學與實踐教學一體化的雙主體互動式教學，即：教師講解、演示、指導、評價和學生資訊、學習、設(shè)計、實踐、總結(jié)等教學活動不再僅僅是以老師和學生一方為主體的雙主體互動式教學。本課程的教學任務(wù)主要是使學生掌握智能控制系統(tǒng)的基本概念、基本組成、基本原理，以及智能控制系統(tǒng)構(gòu)建、設(shè)計、分析的基本方法，初步掌握系統(tǒng)實驗技能，學會運用計算機軟件進行控制系統(tǒng)的輔助分析與設(shè)計，為后續(xù)課程的學習提供所應(yīng)用的系統(tǒng)分析、設(shè)計、應(yīng)用的基本理論和基本方法，掌握必要的基本技能，也為今后的工作打下堅實的基礎(chǔ)，并在學習系統(tǒng)論的同時樹立正確的具有全局意識的人生觀、價值觀。二、課程目標與要求（一）總體目標智能控制系統(tǒng)與工程課程的總體目標是通過課堂講授、實驗等教學環(huán)節(jié)，使學生全面了解智能控制系統(tǒng)的組成、分類及其應(yīng)用概況，掌握智能控制系統(tǒng)的基本概念、基本理論、分析設(shè)計應(yīng)用方法，為今后的學習和工作奠定扎實的專業(yè)基礎(chǔ)。該課程教學要在系統(tǒng)建模、系統(tǒng)穩(wěn)定性及動態(tài)分析、系統(tǒng)初步設(shè)計等方面，使學生掌握必備的基礎(chǔ)知識、具備基本的分析設(shè)計能力，為后續(xù)專業(yè)課程打下基本的理論基礎(chǔ)。（二）具體目標素質(zhì)目標堅定理想信念，增強“四個自信”；厚植愛國主義情懷，樹牢“四個意識”；加強品德修養(yǎng)，養(yǎng)成良好的學習習慣和行為習慣；培養(yǎng)愛崗敬業(yè)精神，增強團結(jié)協(xié)作意識；形成良好的交流表達能力；提高分析解決問題、解決問題的能力；培養(yǎng)創(chuàng)新意識、創(chuàng)新能力和工匠精神；提高獲取新知識、新技能的能力。2.知識目標1）熟悉自動控制、智能控制的基本概念、基本原理、基本規(guī)律；2）熟悉智能控制系統(tǒng)的基本概念、工作原理、基本組成、基本類型、性能指標、典型應(yīng)用；3）熟悉常見智能控制系統(tǒng)（如智能照明系統(tǒng)、智能監(jiān)控系統(tǒng)、智能溫控系統(tǒng)）的結(jié)構(gòu)、原理、分析和實施；4）熟悉簡單智能控制系統(tǒng)的設(shè)計和實施方法；5）了解各類先進控制技術(shù)在智能控制系統(tǒng)中的應(yīng)用。3.能力目標（或技能目標）1）能初步分析智能控制系統(tǒng)的工作原理，并繪制其系統(tǒng)框圖；2）能熟練分析常見智能控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)、工作原理、控制性能；3）能基本設(shè)計簡單的智能控制系統(tǒng)并實施；4）能快速整定智能控制器，調(diào)試控制系統(tǒng)。（三）教學要求1.教書與育人相結(jié)合。教學中既要傳授知識、培育能力，同時要將思想政治教育有機融入課程教學中，要求不少于三分之一課時有課程思政，每次課程思政不少于三分鐘。2.傳授知識與培養(yǎng)能力相結(jié)合。知識是能力形成的基礎(chǔ)，教學中要立足于知識，著眼于能力，使知識傳授和能力培養(yǎng)融為一體。3.教為主導，學為主體。教師是教學的組織者、引導者，學生是教學的主體，教師要積極引導學生主動學習，養(yǎng)成良好的學習習慣和學習能力。4.理論與實踐相結(jié)合。教學中要讓學生掌握必要的理論基礎(chǔ)，同時通過與實踐運用相結(jié)合，鞏固理論基礎(chǔ)，達成課程能力目標。5.面向全體學生和因材施教相結(jié)合。在課堂教學中，既要面向全體學生的特點設(shè)計組織教學，使其符合學生的認識和發(fā)展規(guī)律，同時要結(jié)合不同學生的個性和特長，因材施教、因需施教。6.線上和線下教學相結(jié)合。借助網(wǎng)絡(luò)平臺建設(shè)完備的課程網(wǎng)絡(luò)教學資源，為課程開展線上線下相結(jié)合教學提供必要條件，對教學全過程進行整體設(shè)計，既為學生開展線上自主學習提供指導，同時實現(xiàn)線上線下教學的有機融合。7.過程性考核與終結(jié)性考核相結(jié)合。通過合理選擇考核方法和評價要素，設(shè)置合理的考核比重，對學生的學習過程和學習效果進行客觀、科學地評價。三、課程結(jié)構(gòu)與內(nèi)容（一）課程結(jié)構(gòu)1.學習項目《智能控制系統(tǒng)》課程由四個項目構(gòu)成，包含智能控制系統(tǒng)的概述、智能控制系統(tǒng)的過程通道、智能控制器的設(shè)計、典型智能控制系統(tǒng)的分析設(shè)計與實施。2.課時安排參見表1。表1《自動控制系統(tǒng)》課程項目學時安排表序號項目內(nèi)容學時合計1智能控制系統(tǒng)概述8722智能控制過程通道383智能控制器的設(shè)計204典型智能控制系統(tǒng)的分析設(shè)計與實施16（二）課程內(nèi)容1.智能控制系統(tǒng)概述（項目1）通過對智能控制系統(tǒng)基本概念、基本結(jié)構(gòu)、基本類型、工作原理及性能指標的學習，在老師引導下，能初步分析具體的智能控制系統(tǒng)對象，并繪制出系統(tǒng)框圖。具體教學內(nèi)容見表2.表2智能控制系統(tǒng)概述的任務(wù)內(nèi)容任務(wù)名稱任務(wù)內(nèi)容智能控制的基本概念1.學習自動控制、智能控制、自動控制系統(tǒng)、智能控制系統(tǒng)等相關(guān)概念；2.學習智能控制技術(shù)的發(fā)展歷史與前景；3.學習智能控制系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域。智能控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)與工作原理1.學習智能控制系統(tǒng)的基本組成和特點；2.學習智能控制系統(tǒng)的基本類型3.學習反饋控制基本原理；4.學習控制理論和智能控制算法的發(fā)展趨勢。智能控制系統(tǒng)框圖的繪制1.學習常見智能控制系統(tǒng)的工作原理分析方法；2.學習智能控制系統(tǒng)框圖的繪制方法。2.智能控制過程通道（項目2）通過對智能控制系統(tǒng)的輸入輸出通道、人機交互接口、控制通信網(wǎng)絡(luò)的學習，在老師引導下，能組建常見的智能控制系統(tǒng)。具體教學內(nèi)容見表3.表3智能控制過程通道的任務(wù)內(nèi)容任務(wù)名稱任務(wù)內(nèi)容智能控制系統(tǒng)的輸入輸出通道1.學習數(shù)字量輸入輸出通道技術(shù)；2.學習模擬量輸入輸出通道技術(shù)；3.學習遠程輸入輸出模塊；3.學習執(zhí)行器控制接口技術(shù)。智能控制系統(tǒng)的人機交互接口1.學習鍵盤接口技術(shù)；2.學習信息顯示接口技術(shù)；3.學習觸控屏接口技術(shù)；4.學習人機交互技術(shù)的發(fā)展趨勢。智能控制系統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò)1.學習基于現(xiàn)場總線的過程通道；2.學習工業(yè)以太網(wǎng)的過程通道；3.學習工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展趨勢。3.智能控制器的設(shè)計（項目3）通過對數(shù)字控制技術(shù)和智能控制器設(shè)計的學習，在老師引導下，能根據(jù)任務(wù)需求，設(shè)計調(diào)試智能控制系統(tǒng)的控制程序。具體教學內(nèi)容見表4.表4智能控制器的設(shè)計任務(wù)內(nèi)容任務(wù)名稱任務(wù)內(nèi)容數(shù)字控制技術(shù)1.學習數(shù)字程序控制的基本原理和控制方式；2.學習數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)處理的基本方法；3.學習非線性補償與數(shù)字濾波（選學）。智能控制器的設(shè)計1.學習數(shù)字PID控制器的設(shè)計；2.學習自適應(yīng)PID控制器的設(shè)計；3.學習先進智能控制算法的基本控制原理。典型智能控制系統(tǒng)的分析、設(shè)計與實施（項目4）通過對智能照明系統(tǒng)和循跡智能小車的學習，在老師引導下，能分析常見智能控制系統(tǒng)、設(shè)計簡單智能控制系統(tǒng)并實施。具體教學內(nèi)容見表5.表5典型智能控制系統(tǒng)的分析、設(shè)計與實施任務(wù)名稱任務(wù)內(nèi)容智能照明系統(tǒng)1.學習智能照明系統(tǒng)的需求分析；2.學習智能照明系統(tǒng)的硬件設(shè)計與制作；3.學習智能照明系統(tǒng)的控制程序設(shè)計與調(diào)試；4.學習智能照明系統(tǒng)的實施。智能循跡小車1.學習智能巡線任務(wù)的需求分析；2.學習智能巡線小車的硬件設(shè)計與制作；3.學習智能巡線的控制程序設(shè)計與調(diào)試；4.智能巡線小車的實施與優(yōu)化。四、課程實施與保障（一）教學策略建議根據(jù)智能控制系統(tǒng)與工程課程的理論性強、應(yīng)用背景廣、涉及知識面寬、難度較大等特點，為了能夠準確清晰的講解自動控制系統(tǒng)的建模、分析和設(shè)計過程，便于學生理解掌握，建議靈活采用項目教學法、任務(wù)驅(qū)動法、講授法等多種形式相結(jié)合的課程教學方式。對課程內(nèi)容進行精心設(shè)計，降低課程難度、激發(fā)學習興趣，例如：在課堂講授中，運用動畫課件、仿真實驗以加深對自動控制系統(tǒng)的理解，通過分組討論，以活躍學生思維，幫助學生掌握所學內(nèi)容，變灌輸式學習為引導式、啟發(fā)式和互動式學習；并充分利用學院現(xiàn)有條件展開“教、學、做”一體化教學，以簡單控制系統(tǒng)的設(shè)計為任務(wù)驅(qū)動學生以小組協(xié)作的方式完成任務(wù)，可依據(jù)學生的能力不同允許完成結(jié)果的差異化，讓每一個學生最大限度獲得成功，最終達到課程學習目標。（二）師資條件建議1.專任老師=1\*GB2⑴具備良好的思想政治素質(zhì)和師德修養(yǎng)，遵紀守法，熱愛教育事業(yè)，身心健康；=2\*GB2⑵具有高校教師資格證書；=3\*GB2⑶具有研究生學歷或中級以上職稱；=4\*GB2⑷具有三年以上自動化類專業(yè)教學經(jīng)驗。2.企業(yè)兼職教師=1\*GB2⑴具備良好的思想政治素質(zhì)和職業(yè)道德，遵紀守法，熱愛教育事業(yè)，身心健康；=2\*GB2⑵具有較高的專業(yè)素養(yǎng)和技能水平，能夠勝任本課程教學工作；=3\*GB2⑶具有5年以上相關(guān)專業(yè)工作經(jīng)驗或具有中級以上專業(yè)技術(shù)職稱；=4\*GB2⑷初次聘任的退休人員，離開原工作崗位的時間上不超過2年，年齡不超過65周歲。（三）教材編寫與選用建議本課程建議參考教材如下：表6《智能控制系統(tǒng)與工程》課程主要參考教材序號主要參考教材名稱主編出版社出版時間備注1計算機控制技術(shù)汪德彪北京師范大學出版社2020年4月第1版2智能控制技術(shù)韋巍機械工業(yè)出版社2015年2月（四）教學評價建議1．評價主體任課教師2.建議考核方式考核類型考試課程□考查課程R考核時間過程性考核形式學生出勤R平時作業(yè)R階段性測驗￡綜合性作業(yè)￡學習筆記□課堂表現(xiàn)R團隊作業(yè)￡教學實踐活動R其他（）□終結(jié)性考核方式筆試（閉卷）□筆試（開卷）□口試□機試（網(wǎng)絡(luò)）R論文□社會調(diào)查□設(shè)計制作￡技能操作□其他（）□注：考核方式可以是單一方式，也可是幾種方式相結(jié)合。3.建議評價要素及成績權(quán)重評價要素考核組織形式權(quán)重（%）評價標準過程性考核學生出勤隨堂考查10%全勤滿分，缺勤1次減20%平時作業(yè)作業(yè)評分10%根據(jù)作業(yè)的完成情況，分設(shè)優(yōu)秀、良好、合格、不合格4個等級，優(yōu)秀滿分，依據(jù)等級遞減課堂表現(xiàn)隨堂考查10%遵守課堂秩序，積極回答問題滿分，違反紀律一次減10%教學實踐活動實驗評分10%根據(jù)實驗的完成情況，分優(yōu)秀、良好、合格、不合格4個等級，優(yōu)秀滿分，依據(jù)等級遞減小計40%終結(jié)性考核機試期末考試60%答對得分，滿分100小計60%注：根據(jù)課程特點，過程性考核成績在課程總成績中所占權(quán)重由任課教師（課程組）確定，一般不應(yīng)低于40%，不同的課程，過程性考核成績所占權(quán)重應(yīng)有所不同。（五）課程資源開發(fā)與利用暫無。（六）實驗實訓設(shè)備配置建議表7《智能控制系統(tǒng)與工程》課程實驗實訓設(shè)備配置建議表序號名稱配置要求數(shù)量要求1PC機i9級8核16線程302智能小車開發(fā)套件51或STM32芯片30五、授課進度與安排建議請參考附件中的授課計劃。六、其他說明無。附件建議學期授課計劃武漢鐵路職業(yè)技術(shù)學院學期授課計劃學期教學單位教研室任課教師課程名稱授課班級電氣與自動化學院電氣自動化智能控制系統(tǒng)與工程課程標準總學時名稱版本文號72智能控制系統(tǒng)與工程自編教學用書類別名稱版本主編教材計算機控制技術(shù)北京師范大學出版社汪德彪?yún)⒖紩悄芸刂萍夹g(shù)機械工業(yè)出版社韋巍學時分配類別理實一體講授實驗習題課復習課測驗其他機動合計課程標準032320220472本學期032320220472已授異動說明教學進度按實際教學實施情況適度調(diào)整。課程安排周次授課內(nèi)容摘要課程思政課外作業(yè)學時執(zhí)行情況理實一體講授實驗其他1智能控制系統(tǒng)概述E閱讀教材0200常用仿真軟件的基本使用方法