哈工大自動(dòng)化 課程設(shè)計(jì)

哈工大自動(dòng)化課程設(shè)計(jì)一、課程目標(biāo)

知識(shí)目標(biāo)：

1.讓學(xué)生理解自動(dòng)化領(lǐng)域的基本概念，掌握自動(dòng)化系統(tǒng)的工作原理；

2.使學(xué)生掌握自動(dòng)化控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)建模方法，能夠建立簡單的控制系統(tǒng)模型；

3.幫助學(xué)生掌握自動(dòng)化控制系統(tǒng)的分析和設(shè)計(jì)方法，能夠?qū)Φ湫涂刂葡到y(tǒng)進(jìn)行性能分析。

技能目標(biāo)：

1.培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用數(shù)學(xué)工具進(jìn)行自動(dòng)化系統(tǒng)建模的能力；

2.培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用仿真軟件對(duì)自動(dòng)化控制系統(tǒng)進(jìn)行性能分析和調(diào)試的能力；

3.提高學(xué)生團(tuán)隊(duì)協(xié)作和溝通能力，能夠就自動(dòng)化系統(tǒng)問題進(jìn)行討論和解決。

情感態(tài)度價(jià)值觀目標(biāo)：

1.激發(fā)學(xué)生對(duì)自動(dòng)化領(lǐng)域的興趣，培養(yǎng)其探索精神和創(chuàng)新意識(shí)；

2.培養(yǎng)學(xué)生具備良好的工程倫理素養(yǎng)，關(guān)注自動(dòng)化技術(shù)對(duì)社會(huì)和環(huán)境的影響；

3.培養(yǎng)學(xué)生具備嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度，認(rèn)識(shí)到團(tuán)隊(duì)合作在自動(dòng)化領(lǐng)域的重要性。

本課程針對(duì)哈爾濱工業(yè)大學(xué)自動(dòng)化專業(yè)學(xué)生，結(jié)合課程性質(zhì)、學(xué)生特點(diǎn)和教學(xué)要求，明確以上課程目標(biāo)。通過本課程的學(xué)習(xí)，期望學(xué)生能夠掌握自動(dòng)化領(lǐng)域的基本知識(shí)和技能，培養(yǎng)其情感態(tài)度價(jià)值觀，為后續(xù)專業(yè)課程學(xué)習(xí)和工程實(shí)踐打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。同時(shí)，課程目標(biāo)分解為具體的學(xué)習(xí)成果，便于后續(xù)教學(xué)設(shè)計(jì)和評(píng)估。

二、教學(xué)內(nèi)容

1.自動(dòng)化基本概念：介紹自動(dòng)化定義、發(fā)展歷程、分類及應(yīng)用領(lǐng)域，結(jié)合教材第一章內(nèi)容，使學(xué)生建立對(duì)自動(dòng)化的整體認(rèn)識(shí)。

2.自動(dòng)化系統(tǒng)數(shù)學(xué)建模：講解控制系統(tǒng)數(shù)學(xué)建模方法，包括微分方程、傳遞函數(shù)、狀態(tài)空間等，依據(jù)教材第二章，培養(yǎng)學(xué)生建模能力。

3.自動(dòng)控制系統(tǒng)分析：分析典型自動(dòng)控制系統(tǒng)的性能，包括穩(wěn)定性、快速性、準(zhǔn)確性等，結(jié)合教材第三章，使學(xué)生掌握系統(tǒng)性能分析方法。

4.自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)：介紹控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法，包括PID控制、狀態(tài)反饋、觀測器設(shè)計(jì)等，參照教材第四章，提高學(xué)生控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)能力。

5.仿真軟件應(yīng)用：教授仿真軟件（如MATLAB）在自動(dòng)化控制系統(tǒng)中的應(yīng)用，進(jìn)行系統(tǒng)仿真、性能分析和調(diào)試，結(jié)合教材第五章，鍛煉學(xué)生實(shí)際操作能力。

6.實(shí)踐教學(xué)：組織學(xué)生進(jìn)行自動(dòng)化控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證理論知識(shí)，提高實(shí)際操作技能，結(jié)合教材第六章，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力。

本教學(xué)內(nèi)容依據(jù)課程目標(biāo)制定，保證科學(xué)性和系統(tǒng)性。教學(xué)大綱明確教學(xué)內(nèi)容安排和進(jìn)度，與教材章節(jié)相對(duì)應(yīng)，確保學(xué)生扎實(shí)掌握自動(dòng)化領(lǐng)域的基礎(chǔ)知識(shí)和技能。

三、教學(xué)方法

1.講授法：針對(duì)自動(dòng)化基本概念、數(shù)學(xué)建模方法等理論知識(shí)，采用講授法進(jìn)行教學(xué)。教師通過生動(dòng)的語言、形象的比喻，引導(dǎo)學(xué)生理解抽象的理論，結(jié)合教材內(nèi)容，為學(xué)生奠定扎實(shí)的理論基礎(chǔ)。

2.討論法：在自動(dòng)控制系統(tǒng)分析和設(shè)計(jì)部分，組織學(xué)生進(jìn)行課堂討論。教師提出問題，學(xué)生分組討論，共同探討解決方案。通過討論法，激發(fā)學(xué)生思考，培養(yǎng)其分析和解決問題的能力。

3.案例分析法：選取典型的自動(dòng)化控制系統(tǒng)案例，如工業(yè)生產(chǎn)過程控制系統(tǒng)、無人駕駛系統(tǒng)等，進(jìn)行分析。讓學(xué)生了解實(shí)際工程中的自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用，提高學(xué)生的實(shí)際操作能力。

4.實(shí)驗(yàn)法：結(jié)合教材內(nèi)容，組織學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。通過實(shí)驗(yàn)法，讓學(xué)生親自動(dòng)手操作，驗(yàn)證理論知識(shí)，提高實(shí)踐能力。同時(shí)，培養(yǎng)學(xué)生觀察、分析和解決問題的能力。

5.互動(dòng)式教學(xué)：在課堂教學(xué)中，教師與學(xué)生互動(dòng)，鼓勵(lì)學(xué)生提問，解答學(xué)生疑問。通過提問、回答、討論等方式，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高課堂氛圍。

6.情境教學(xué)法：創(chuàng)設(shè)情境，讓學(xué)生在模擬的工程環(huán)境中學(xué)習(xí)。例如，在講解自動(dòng)化控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，可以模擬一個(gè)實(shí)際的工程項(xiàng)目，讓學(xué)生在完成項(xiàng)目過程中學(xué)習(xí)相關(guān)知識(shí)。

7.現(xiàn)代信息技術(shù)：利用多媒體、網(wǎng)絡(luò)等現(xiàn)代信息技術(shù)手段，豐富教學(xué)資源，提高教學(xué)質(zhì)量。如運(yùn)用PPT、動(dòng)畫、視頻等展示教學(xué)內(nèi)容，使抽象的理論形象化、直觀化。

8.指導(dǎo)自學(xué)法：鼓勵(lì)學(xué)生在課后自主學(xué)習(xí)，培養(yǎng)其獨(dú)立思考和自主學(xué)習(xí)能力。教師提供學(xué)習(xí)資源，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行拓展閱讀，提高知識(shí)面。

本教學(xué)方法多樣化，旨在激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和主動(dòng)性，培養(yǎng)其獨(dú)立思考、分析和解決問題的能力。結(jié)合教材內(nèi)容，注重理論與實(shí)踐相結(jié)合，使學(xué)生在掌握基礎(chǔ)知識(shí)的同時(shí)，提高實(shí)踐操作技能。

四、教學(xué)評(píng)估

1.平時(shí)表現(xiàn)：評(píng)估學(xué)生的課堂參與度、提問回答、小組討論等表現(xiàn)，占總評(píng)成績的20%。通過這種評(píng)估方式，鼓勵(lì)學(xué)生積極參與課堂活動(dòng)，提高課堂學(xué)習(xí)效果。

-課堂參與度：觀察學(xué)生在課堂上的發(fā)言、提問、互動(dòng)等情況，評(píng)估其學(xué)習(xí)積極性。

-小組討論：評(píng)估學(xué)生在小組討論中的表現(xiàn)，包括觀點(diǎn)闡述、協(xié)作能力等。

2.作業(yè)：布置與教材內(nèi)容相關(guān)的作業(yè)，包括理論計(jì)算、案例分析等，占總評(píng)成績的30%。通過作業(yè)評(píng)估學(xué)生理論知識(shí)掌握程度和實(shí)際應(yīng)用能力。

-理論計(jì)算：檢查學(xué)生對(duì)數(shù)學(xué)建模、控制系統(tǒng)分析等理論知識(shí)的掌握情況。

-案例分析：評(píng)估學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題的能力。

3.考試：設(shè)置期中和期末考試，占總評(píng)成績的50%?？荚噧?nèi)容涵蓋教材各章節(jié)知識(shí)點(diǎn)，全面評(píng)估學(xué)生的知識(shí)掌握情況。

-期中考試：評(píng)估學(xué)生對(duì)前半學(xué)期知識(shí)點(diǎn)的掌握程度，為期末考試提供復(fù)習(xí)方向。

-期末考試：全面評(píng)估學(xué)生對(duì)整個(gè)課程知識(shí)點(diǎn)的掌握程度，包括理論知識(shí)和實(shí)踐應(yīng)用。

4.實(shí)踐評(píng)估：針對(duì)實(shí)驗(yàn)課程，評(píng)估學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中的操作技能、問題解決能力等，占總評(píng)成績的10%。

-實(shí)驗(yàn)操作：評(píng)估學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中的動(dòng)手能力、團(tuán)隊(duì)合作精神等。

-實(shí)驗(yàn)報(bào)告：檢查學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)方法、實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析和總結(jié)能力。

5.附加評(píng)估：對(duì)于表現(xiàn)優(yōu)秀的學(xué)生，可通過參加競賽、發(fā)表學(xué)術(shù)論文等方式獲得附加分，以提高總評(píng)成績。

-競賽獲獎(jiǎng)：鼓勵(lì)學(xué)生參加與自動(dòng)化相關(guān)的競賽，對(duì)獲獎(jiǎng)?wù)呓o予附加分獎(jiǎng)勵(lì)。

-學(xué)術(shù)論文：鼓勵(lì)學(xué)生發(fā)表與課程相關(guān)的學(xué)術(shù)論文，對(duì)發(fā)表者給予附加分獎(jiǎng)勵(lì)。

本教學(xué)評(píng)估方式客觀、公正，能夠全面反映學(xué)生的學(xué)習(xí)成果。通過多種評(píng)估方式相結(jié)合，激勵(lì)學(xué)生努力學(xué)習(xí)，培養(yǎng)其理論知識(shí)和實(shí)踐技能。同時(shí)，注重學(xué)生的全面發(fā)展，鼓勵(lì)參加競賽、發(fā)表論文等，提高學(xué)生的綜合素質(zhì)。

五、教學(xué)安排

1.教學(xué)進(jìn)度：本課程共計(jì)16周，每周4課時(shí)，共計(jì)64課時(shí)。教學(xué)進(jìn)度根據(jù)教材章節(jié)內(nèi)容進(jìn)行合理安排，確保在有限時(shí)間內(nèi)完成教學(xué)任務(wù)。

-第1-4周：自動(dòng)化基本概念、發(fā)展歷程、分類及應(yīng)用領(lǐng)域（對(duì)應(yīng)教材第一章）；

-第5-8周：自動(dòng)化系統(tǒng)數(shù)學(xué)建模（對(duì)應(yīng)教材第二章）；

-第9-12周：自動(dòng)控制系統(tǒng)分析（對(duì)應(yīng)教材第三章）；

-第13-16周：自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)、仿真軟件應(yīng)用與實(shí)踐教學(xué)（對(duì)應(yīng)教材第四章、第五章、第六章）。

2.教學(xué)時(shí)間：根據(jù)學(xué)生的作息時(shí)間，將課程安排在每周一、三、五的上午或下午進(jìn)行，每課時(shí)45分鐘。

3.教學(xué)地點(diǎn)：理論課程在多媒體教室進(jìn)行，便于教師利用多媒體設(shè)備展示教學(xué)內(nèi)容，提高教學(xué)效果。實(shí)驗(yàn)課程在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行，確保學(xué)生能夠?qū)嶋H操作，鍛煉動(dòng)手能力。

4.考試安排：期中考試安排在課程進(jìn)行到第8周時(shí)進(jìn)行，期末考試安排在課程結(jié)束前進(jìn)行。

5.課外輔導(dǎo)：針對(duì)學(xué)生的興趣愛好和實(shí)際需求，安排課外輔導(dǎo)時(shí)間，每周一次，幫助學(xué)生解決學(xué)習(xí)中遇到的問題。

6.實(shí)踐教學(xué)：結(jié)合教材內(nèi)容，安排4次實(shí)驗(yàn)課程，分別在課程的第6、8、10、12周進(jìn)行，確保理論與實(shí)踐相結(jié)合。

7.課堂互動(dòng)：每節(jié)課預(yù)留一定時(shí)間進(jìn)行課堂互動(dòng)，包括提問、討論等，以提高學(xué)生的參與度和興趣。

8