《智能測控綜合創(chuàng)新》教學(xué)大綱

《智能測控綜合創(chuàng)新》教學(xué)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(zhì)：集中實踐課學(xué)分：2學(xué)分周數(shù)：2周先修課程：學(xué)科基礎(chǔ)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(shè)計、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)及應(yīng)用適用專業(yè)：測控技術(shù)與儀器開課單位：電氣工程與自動化學(xué)院一、課程說明《智能測控綜合創(chuàng)新》是測控技術(shù)與儀器專業(yè)教學(xué)中的一個重要實踐性創(chuàng)新教學(xué)環(huán)節(jié)，是在學(xué)生基本完成所有專業(yè)理論學(xué)習(xí)、基本專業(yè)技能訓(xùn)練和基本創(chuàng)新能力訓(xùn)練之后，開展的專業(yè)綜合能力創(chuàng)新訓(xùn)練。主要培養(yǎng)學(xué)生在測控系統(tǒng)方案設(shè)計、測控儀器設(shè)計實現(xiàn)、測控數(shù)據(jù)采集處理及云平臺數(shù)據(jù)分析領(lǐng)域的專業(yè)創(chuàng)新意識和能力。將為學(xué)生后續(xù)在測控相關(guān)領(lǐng)域從事工程技術(shù)改造、科學(xué)研究以及開拓新技術(shù)等工作打下堅實的基礎(chǔ)。二、課程目標(biāo)通過課程設(shè)計，使學(xué)生達到如下目標(biāo)：課程目標(biāo)1：能夠設(shè)計開發(fā)測控系統(tǒng)中關(guān)鍵構(gòu)成部分，在設(shè)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(xué)的專業(yè)知識，設(shè)計符合工業(yè)生產(chǎn)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(biāo)2：能夠結(jié)合相關(guān)的軟硬件技術(shù)，使用現(xiàn)代工程工具對測控系統(tǒng)及其關(guān)鍵環(huán)節(jié)進行設(shè)計、模擬和仿真，并對測控領(lǐng)域復(fù)雜工程問題進行預(yù)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(biāo)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(zé)人的能力，能夠有效組織和協(xié)調(diào)團隊開展工作，并實現(xiàn)設(shè)計目標(biāo)。課程目標(biāo)4：具有自主學(xué)習(xí)意識和能力，時刻跟蹤測控技術(shù)前沿，學(xué)習(xí)相關(guān)學(xué)科領(lǐng)域?qū)I(yè)知識及技能，積極發(fā)現(xiàn)生活生產(chǎn)中的智能測控系統(tǒng)應(yīng)用，通過網(wǎng)絡(luò)、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(shè)計開發(fā)更加完善的同類產(chǎn)品，解決生活及生產(chǎn)難題，進而歸納總結(jié)以形成工程經(jīng)驗。三、課程目標(biāo)與畢業(yè)要求《智能測控綜合創(chuàng)新》課程教學(xué)目標(biāo)對測控技術(shù)與儀器專業(yè)畢業(yè)要求的支撐見表1。表1課程教學(xué)目標(biāo)與畢業(yè)要求關(guān)系畢業(yè)要求指標(biāo)點課程目標(biāo)支持強度3．設(shè)計/開發(fā)解決方案3.3能夠在設(shè)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(shè)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(biāo)1：能夠設(shè)計開發(fā)測控系統(tǒng)中關(guān)鍵構(gòu)成部分，在設(shè)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(xué)的專業(yè)知識，設(shè)計符合工業(yè)生產(chǎn)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(guān)鍵環(huán)節(jié)進行設(shè)計、模擬和仿真，對測控領(lǐng)域復(fù)雜工程問題進行預(yù)測和模擬，并理解其局限性。課程目標(biāo)2：能夠結(jié)合相關(guān)的軟硬件技術(shù)，使用現(xiàn)代工程工具對測控系統(tǒng)及其關(guān)鍵環(huán)節(jié)進行設(shè)計、模擬和仿真，并對測控領(lǐng)域復(fù)雜工程問題進行預(yù)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(dān)任負責(zé)人，具有組織和協(xié)調(diào)團隊開展工作的能力，并有效實現(xiàn)目標(biāo)。課程目標(biāo)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(zé)人的能力，能夠有效組織和協(xié)調(diào)團隊開展工作，并實現(xiàn)設(shè)計目標(biāo)。M12.終身學(xué)習(xí)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(xué)、精于探索、不斷求知和終身學(xué)習(xí)的素養(yǎng)。課程目標(biāo)4：具有自主學(xué)習(xí)意識和能力，時刻跟蹤測控技術(shù)前沿，學(xué)習(xí)相關(guān)學(xué)科領(lǐng)域?qū)I(yè)知識及技能，積極發(fā)現(xiàn)生活生產(chǎn)中的智能測控系統(tǒng)應(yīng)用，通過網(wǎng)絡(luò)、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(shè)計開發(fā)更加完善的同類產(chǎn)品，解決生活及生產(chǎn)難題，進而歸納總結(jié)以形成工程經(jīng)驗。M注：表中“H（高）、M（中）”表示課程與相關(guān)畢業(yè)要求的關(guān)聯(lián)度。四、教學(xué)內(nèi)容、基本要求與學(xué)時分配教學(xué)內(nèi)容、基本要求與學(xué)時分配見表2。表2教學(xué)內(nèi)容、基本要求與學(xué)時分配教學(xué)內(nèi)容教學(xué)要求，教學(xué)重點難點課時安排對應(yīng)的課程目標(biāo)1.工業(yè)傳感器測控電路設(shè)計教學(xué)要求：以傳感器技術(shù)、電子測量、測控電路和控制技術(shù)創(chuàng)新等課程為支撐，使學(xué)生重點掌握傳感電路、變送電路、測量電路的基本設(shè)計方法、原則和技術(shù)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(shù)。1.5天1、22.基于嵌入式的智能傳感器設(shè)計教學(xué)要求：以單片機原理與接口技術(shù)、嵌入式系統(tǒng)原理及應(yīng)用、Python程序設(shè)計等課程為支撐，利用傳統(tǒng)的傳感檢測技術(shù)，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(xué)生嵌入式系統(tǒng)的硬件開發(fā)和軟件設(shè)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(shè)計教學(xué)要求：以嵌入式系統(tǒng)原理及應(yīng)用、機器視覺檢測技術(shù)、Python程序設(shè)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(shù)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法相結(jié)合，重點培養(yǎng)學(xué)生利用先進檢測技術(shù)手段解決生產(chǎn)需求的能力。重點：機器視覺檢測數(shù)據(jù)的處理。難點：機器視覺檢測數(shù)據(jù)的處理。2天1、24.基于嵌入式的傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點設(shè)計教學(xué)要求：以測控總線技術(shù)、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)及應(yīng)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(wǎng)通信方法相結(jié)合，使學(xué)生掌握云數(shù)據(jù)背景下智能測控系統(tǒng)中單個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的軟硬件設(shè)計方法。重點：分布式測控系統(tǒng)中單個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的設(shè)計及實現(xiàn)。難點：通信功能的設(shè)計及實現(xiàn)。2天1、25.基于云平臺的智能測控系統(tǒng)設(shè)計教學(xué)要求：使學(xué)生掌握物聯(lián)網(wǎng)開發(fā)平臺的框架結(jié)構(gòu)及基本使用方法，形成能夠與工業(yè)測控環(huán)境相適應(yīng)的專業(yè)綜合創(chuàng)新能力。重點：物聯(lián)網(wǎng)云平臺的使用。1天1、2、3、46.說明書編寫、圖紙繪制教學(xué)要求：使學(xué)生掌握測控系統(tǒng)設(shè)計報告應(yīng)該體現(xiàn)的主要內(nèi)容、基本結(jié)構(gòu)及圖紙表達規(guī)范，并按照學(xué)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(shè)計報告應(yīng)該體現(xiàn)的主要內(nèi)容、基本結(jié)構(gòu)及圖紙表達規(guī)范。難點：圖紙的準(zhǔn)確規(guī)范表達。1天1、2、3、47.答辯教學(xué)要求：答辯是考核本環(huán)節(jié)是否達到既定教學(xué)目標(biāo)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，是教師對學(xué)生整個學(xué)習(xí)過程及成果的一次會診和指導(dǎo)?？己藘?nèi)容包括學(xué)生對理論知識和文獻資料的運用、對設(shè)計方案及實現(xiàn)方法的描述、對關(guān)鍵問題的理解和對設(shè)計創(chuàng)新點的提煉。教師提問的內(nèi)容包括方案設(shè)計的依據(jù)、方案實現(xiàn)中的關(guān)鍵技術(shù)、主要問題及解決方法，設(shè)計圖紙中核心電路的參數(shù)選擇、控制程序的設(shè)計思路、衡量方案性能的指標(biāo)等。重點考察學(xué)生在整個實踐過程中的學(xué)思踐悟能力、圖紙的完備性和規(guī)范性，以及說明書的質(zhì)量。同時檢查設(shè)計創(chuàng)新性、工作量、有無違反學(xué)術(shù)規(guī)范現(xiàn)象等，提出改進意見。重點：相關(guān)基本原理與設(shè)計的整體考核。難點：成果質(zhì)量的檢驗。1天1、2、3、4合計10天（2周）五、教學(xué)方法及手段由于課程內(nèi)容與生產(chǎn)實踐緊密結(jié)合，學(xué)習(xí)者應(yīng)根據(jù)課程設(shè)計手冊或機械設(shè)計手冊，以自學(xué)為主、教師講授為輔，學(xué)會綜合應(yīng)用各種機構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計通用機械的方法，并養(yǎng)成自覺遵守國家標(biāo)準(zhǔn)的習(xí)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(yīng)教材。2.參考書：(1)張淑清等.《嵌入式單片機STM32原理及應(yīng)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(yīng)用[M].北京:電子工業(yè)出版社,2015.(3)RichardSzeliski.《計算機視覺算法及應(yīng)用》（第1/2版）[M].北京:清華大學(xué)出版社,2012.(4)許毅等.無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)原理及應(yīng)用[M].北京:清華大學(xué)出版社，2019.(5)童詩白.《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)》（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(yīng)用程序設(shè)計（第六版）[M].北京:北京航空航天大學(xué)出版社,2017.七、課程考核對課程目標(biāo)的支撐課程成績由：學(xué)習(xí)態(tài)度、工作量完成情況、設(shè)計能力、設(shè)計說明書（報告書）和圖紙質(zhì)量、和答辯成績五部分構(gòu)成，具體考核/評價細則及對課程目標(biāo)的支撐關(guān)系見表3。表3課程考核對課程目標(biāo)的支撐考核環(huán)節(jié)分值考核/評價細則課程目標(biāo)1234學(xué)習(xí)態(tài)度10(1)主要考核學(xué)生學(xué)習(xí)紀(jì)律和答疑情況。(2)教師根據(jù)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(xué)生獨立完成設(shè)計任務(wù)情況。(2)教師根據(jù)獨立完成任務(wù)情況評分?！獭獭獭?242設(shè)計能力40(1)主要考核說明書數(shù)據(jù)計算正確合理性。(2)教師根據(jù)計算合理性與否評分?！獭?020設(shè)計說明書（報告書）和圖紙質(zhì)量30(1)主要考核學(xué)生的繪圖水平高低情況。(2)教師根據(jù)繪圖質(zhì)量高低評分?！獭獭獭?886答辯成績10(1)主要考核學(xué)生答辯自述和回答問題情況。(2)教師根據(jù)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(shè)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。總成績分五部分：學(xué)習(xí)態(tài)度、工作量完成情況、設(shè)計能力、設(shè)計說明書（報告書）及相關(guān)技術(shù)文檔和答辯成績。其中：(1)學(xué)習(xí)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(shè)計能力占40%；(4)設(shè)計說明書（報告書）和圖紙質(zhì)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(xué)生進行口試答辯，要求學(xué)生根據(jù)設(shè)計回答教師所提出的問題。課程設(shè)計成績根據(jù)學(xué)生設(shè)計的合理性、計算的準(zhǔn)確性、設(shè)計說明書和圖紙的規(guī)范性、設(shè)計中分析與解決問題的能力及設(shè)計態(tài)度和答辯情況綜合評定。2.成績評定標(biāo)準(zhǔn)考核內(nèi)容、評價標(biāo)準(zhǔn)、所占比重見表4。表4考核方式評價標(biāo)準(zhǔn)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(xué)習(xí)態(tài)度10學(xué)習(xí)認(rèn)真、態(tài)度端正，遵守紀(jì)律,表現(xiàn)優(yōu)秀學(xué)習(xí)認(rèn)真、態(tài)度端正，遵守紀(jì)律,表現(xiàn)良好遵守紀(jì)律，學(xué)習(xí)態(tài)度良好，表現(xiàn)中等遵守紀(jì)律，學(xué)習(xí)態(tài)度一般，表現(xiàn)一般學(xué)習(xí)紀(jì)律較差，表現(xiàn)較差工作量完成情況10獨立完成設(shè)計任務(wù)的90%以上獨立完成設(shè)計任務(wù)的80%以上獨立完成設(shè)計任務(wù)的70%以上獨立完成設(shè)計任務(wù)的60%以上獨立完成設(shè)計任務(wù)的60%以下設(shè)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(shè)計說明書（報告書）及相關(guān)技術(shù)文檔30設(shè)計方案正確、表達清楚；設(shè)計思路、實驗（論證）方法科學(xué)合理；達到課程設(shè)計規(guī)定的要求；相關(guān)技術(shù)文檔完備、質(zhì)量高設(shè)計方案正確、表達較為清楚；設(shè)計思路、實驗（論證）方法科學(xué)合理；達到課程設(shè)計規(guī)定的要求；相關(guān)技術(shù)文檔完備、質(zhì)量較高設(shè)計方案基本正確、表達較為清楚；設(shè)計思路、實驗（論證）方法基本合理；基本達到