《測控系統(tǒng)綜合設計》教學大綱

《測控系統(tǒng)綜合設計》教學大綱適用范圍：202X版本科人才培養(yǎng)方案課程代碼：05167014課程性質：集中實踐課學分：2學分周數(shù)：2周先修課程：模擬電子技術、數(shù)字電子技術、單片機原理及接口技術、C語言程序設計等并修課程：測控電路、嵌入式系統(tǒng)原理及應用適用專業(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《測控系統(tǒng)綜合設計》是測控技術與儀器專業(yè)實踐教學環(huán)節(jié)中一次較大型的實踐訓練，旨在培養(yǎng)學生進行系統(tǒng)分析、設計、開發(fā)與研究的基本能力。通過綜合課程設計的教學實踐，使學生對所學的基礎理論和專業(yè)知識得到鞏固，并使學生得到運用所學理論知識解決實際問題的初步認識和鍛煉。通過綜合課程設計的教學實踐，了解測控系統(tǒng)的設計步驟和硬件與軟件的開發(fā)流程，掌握相關課題的資料收集、整理和分析的方法，進行方案的設計和對比；提高學生的分析、綜合能力以及工程設計中計算和繪圖的基本能力，為后續(xù)的畢業(yè)設計和工程實踐作必要的準備。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：掌握常見測控系統(tǒng)的需求分析，能夠根據(jù)生產(chǎn)生活提出具有創(chuàng)新性的設計需求；能夠根據(jù)需求分析，對工程技術問題進行提煉和描述，確定相應的工程設計的整體方案；能夠根據(jù)需求分析，完成測控系統(tǒng)軟硬件設計，在設計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，并體現(xiàn)創(chuàng)新意識，踐行工匠精神和知行合一理念。課程目標2：能夠綜合利用各種軟硬件、電子儀器設備、仿真工具及工程工具對所設計系統(tǒng)進行仿真和調(diào)試，通過分析和測試發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)存在的漏洞并予以完善。課程目標3：培養(yǎng)學生團隊合作意識，能夠發(fā)現(xiàn)團隊成員優(yōu)勢及劣勢，充分認識自身在團隊中承擔的任務，并積極配合其他成員完成相應任務，確保整個項目順利進行。三、課程目標與畢業(yè)要求《測控系統(tǒng)綜合設計》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：掌握常見測控系統(tǒng)的需求分析，能夠根據(jù)生產(chǎn)生活提出具有創(chuàng)新性的設計需求；能夠根據(jù)需求分析，對工程技術問題進行提煉和描述，確定相應的工程設計的整體方案；能夠根據(jù)需求分析，完成測控系統(tǒng)軟硬件設計，在設計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，并體現(xiàn)創(chuàng)新意識，踐行工匠精神和知行合一理念。H5.使用現(xiàn)代工具5.2能夠正確選擇和使用恰當?shù)能浻布?、儀器、仿真工具和工程工具對測控工程復雜問題進行分析、計算和設計。課程目標2：能夠綜合利用各種軟硬件、電子儀器設備、仿真工具及工程工具對所設計系統(tǒng)進行仿真和調(diào)試，通過分析和測試發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)存在的漏洞并予以完善。M9.個人和團隊9.1能夠理解在多學科背景下的團隊中不同角色的職責，在團隊中做好自己承擔的角色，具有團隊合作精神和意識。課程目標3：培養(yǎng)學生團隊合作意識，能夠發(fā)現(xiàn)團隊成員優(yōu)勢及劣勢，充分認識自身在團隊中承擔的任務，并積極配合其他成員完成相應任務，確保整個項目順利進行。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(nèi)容、基本要求與學時分配教學內(nèi)容、基本要求與學時分配見表2。表2教學內(nèi)容、基本要求與學時分配教學內(nèi)容教學要求，教學重點難點課時安排對應的課程目標1.查閱資料，需求分析教學要求：采用多媒體授課，以典型智能家居測控系統(tǒng)為例講解設計的全過程，下達任務書。學生根據(jù)任務書查閱資料、熟悉題目的具體內(nèi)容及其工作原理，完成需求分析。重點：智能家居測控系統(tǒng)的組成及工作原理，各任務需求分析。難點：需求分析。1天1-102.系統(tǒng)整體設計教學要求：根據(jù)需求分析確定系統(tǒng)整體設計方案，包括微控制器（開發(fā)板）、傳感器、顯示、通信、控制對象等元器件選型，硬件架構和軟件架構。重點：傳感器選型、硬件架構和軟件架構。難點：傳感器選型、硬件架構和軟件架構。2天1-103.主程序設計教學要求：根據(jù)系統(tǒng)整體方案及硬件軟件架構，完成主程序設計及編碼。重點：主程序設計及編碼。難點：主程序設計及編碼。2天1-104.子程序設計教學要求：根據(jù)系統(tǒng)整體方案及軟件架構完成各個功能模塊的子程序設計及編碼。重點：子程序設計及編碼。難點：子程序設計及編碼。2天1-105.系統(tǒng)聯(lián)調(diào)測試教學要求：將主程序及功能模塊整合，完成整個系統(tǒng)設計，并設計測試用例，完成系統(tǒng)軟硬件聯(lián)調(diào)測試。重點：測試用例設計及系統(tǒng)聯(lián)調(diào)測試。難點：測試用例設計及系統(tǒng)聯(lián)調(diào)測試。1天1-106.說明書編寫教學要求：根據(jù)設計過程編寫設計說明書，說明書應包含需求分析、整體設計、硬件設計、軟件設計、聯(lián)調(diào)測試和設計總結全過程。其中，硬件設計需包含整體原理圖及關鍵硬件設計，整體原理圖作為附錄一；軟件設計以流程圖為主，關鍵程序源碼作為附錄二；總結部分重點總結設計過程中遇到的問題及解決方法，分享設計心得。重點：說明書編寫。難點：說明書編寫。1天1-107.答辯教學要求：答辯是考核課程設計是否達到基本要求和相應水平的關鍵環(huán)節(jié)，是教師對學生設計的一次會診和指導?？己藘?nèi)容包括學生對測控系統(tǒng)設計的整體理解。教師提問的內(nèi)容包括選題、元器件選型、硬件設計、軟件設計、調(diào)試測試等。重點考察學生設計說明書的質量，設計過程中的態(tài)度。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：課程設計質量的檢驗。1天1-10合計10天（2周）五、教學方法及手段由于課程內(nèi)容與生產(chǎn)實踐緊密結合，學習者應根據(jù)課程任務書，整合所學專業(yè)知識，以自學為主、教師講授為輔，學會綜合應用各種微控制器、傳感器、顯示器等電子元器件設計滿足要求的測控系統(tǒng)，并體現(xiàn)一定的創(chuàng)新性。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：作者（譯者）.書名.出版社.出版時間．(1)張淑清.嵌入式單片機STM32原理及應用.機械工業(yè)出版社.2019.102.參考書：作者（譯者）.書名.出版社.出版時間．(1)李醒飛.測控電路.機械工業(yè)出版社.2017.06(2)趙茂泰.智能儀器原理及應用.電子工業(yè)出版社.2015.09(3)魏權利.嵌入式系統(tǒng)原理與應用.機械工業(yè)出版社.2018.08七、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123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(jù)課堂整體表現(xiàn)情況評分?！獭獭?33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(jù)獨立完成任務情況評分?！獭?3設計能力40(1)主要考核設計的合理性、完整性和創(chuàng)新性。(2)教師根據(jù)合理性、完整性和創(chuàng)新性評分。√√√201010設計說明書30(1)主要考核學生的設計說明書水平高低情況。(2)教師根據(jù)設計說明書質量高低評分。√√√2055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(jù)答辯自述情況和回答問題正確性與否進行評分?！獭獭?33合計：100552421八、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(jù)設計回答教師所提出的問題。課程設計成績根據(jù)學生設計的合理性、完整性、創(chuàng)新性、設計說明書的規(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(nèi)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）課堂表現(xiàn)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綜合運用專業(yè)知識能力強，能夠很好地處理工程實際問題綜合運用專業(yè)知識能力較強，能夠較好地處理工程實際問題綜合運用專業(yè)知識能力一般，基本能夠處理工程實際問題綜合運用專業(yè)知識能力一般，不能處理工程實際問題綜合運用專業(yè)知識能力較差，不能處理工程實際問題設計說明書30設計說明書完整；設計方案合理，具有創(chuàng)新性；電路原理圖正確，分析到位；程序流程圖規(guī)范；達到課程設計規(guī)定的要求；設計說明書質量好。設計說明書較完整；設計方案較合理，具有一定的創(chuàng)新性；電路原理圖正確，分析較好；程序流程圖較規(guī)范；達到課程設計規(guī)定的要求；設計說明書質量較好。設計說明書基本完整；設計方案較合理，未體現(xiàn)創(chuàng)新性；電路原理圖正確，分析一般；程序流程圖一般；基本達到課程設計規(guī)定的要求；設計說明