哈工大自动化 课程设计

哈工大自动化课程设计一、课程目标

知识目标：

1.让学生理解自动化领域的基本概念，掌握自动化系统的工作原理；

2.使学生掌握自动化控制系统的数学建模方法，能够建立简单的控制系统模型；

3.帮助学生掌握自动化控制系统的分析和设计方法，能够对典型控制系统进行性能分析。

技能目标：

1.培养学生运用数学工具进行自动化系统建模的能力；

2.培养学生运用仿真软件对自动化控制系统进行性能分析和调试的能力；

3.提高学生团队协作和沟通能力，能够就自动化系统问题进行讨论和解决。

情感态度价值观目标：

1.激发学生对自动化领域的兴趣，培养其探索精神和创新意识；

2.培养学生具备良好的工程伦理素养，关注自动化技术对社会和环境的影响；

3.培养学生具备严谨的科学态度，认识到团队合作在自动化领域的重要性。

本课程针对哈尔滨工业大学自动化专业学生，结合课程性质、学生特点和教学要求，明确以上课程目标。通过本课程的学习，期望学生能够掌握自动化领域的基本知识和技能，培养其情感态度价值观，为后续专业课程学习和工程实践打下坚实基础。同时，课程目标分解为具体的学习成果，便于后续教学设计和评估。

二、教学内容

1.自动化基本概念：介绍自动化定义、发展历程、分类及应用领域，结合教材第一章内容，使学生建立对自动化的整体认识。

2.自动化系统数学建模：讲解控制系统数学建模方法，包括微分方程、传递函数、状态空间等，依据教材第二章，培养学生建模能力。

3.自动控制系统分析：分析典型自动控制系统的性能，包括稳定性、快速性、准确性等，结合教材第三章，使学生掌握系统性能分析方法。

4.自动控制系统设计：介绍控制系统设计方法，包括PID控制、状态反馈、观测器设计等，参照教材第四章，提高学生控制系统设计能力。

5.仿真软件应用：教授仿真软件（如MATLAB）在自动化控制系统中的应用，进行系统仿真、性能分析和调试，结合教材第五章，锻炼学生实际操作能力。

6.实践教学：组织学生进行自动化控制系统实验，验证理论知识，提高实际操作技能，结合教材第六章，培养学生的实践能力。

本教学内容依据课程目标制定，保证科学性和系统性。教学大纲明确教学内容安排和进度，与教材章节相对应，确保学生扎实掌握自动化领域的基础知识和技能。

三、教学方法

1.讲授法：针对自动化基本概念、数学建模方法等理论知识，采用讲授法进行教学。教师通过生动的语言、形象的比喻，引导学生理解抽象的理论，结合教材内容，为学生奠定扎实的理论基础。

2.讨论法：在自动控制系统分析和设计部分，组织学生进行课堂讨论。教师提出问题，学生分组讨论，共同探讨解决方案。通过讨论法，激发学生思考，培养其分析和解决问题的能力。

3.案例分析法：选取典型的自动化控制系统案例，如工业生产过程控制系统、无人驾驶系统等，进行分析。让学生了解实际工程中的自动化技术应用，提高学生的实际操作能力。

4.实验法：结合教材内容，组织学生进行实验。通过实验法，让学生亲自动手操作，验证理论知识，提高实践能力。同时，培养学生观察、分析和解决问题的能力。

5.互动式教学：在课堂教学中，教师与学生互动，鼓励学生提问，解答学生疑问。通过提问、回答、讨论等方式，激发学生的学习兴趣，提高课堂氛围。

6.情境教学法：创设情境，让学生在模拟的工程环境中学习。例如，在讲解自动化控制系统设计时，可以模拟一个实际的工程项目，让学生在完成项目过程中学习相关知识。

7.现代信息技术：利用多媒体、网络等现代信息技术手段，丰富教学资源，提高教学质量。如运用PPT、动画、视频等展示教学内容，使抽象的理论形象化、直观化。

8.指导自学法：鼓励学生在课后自主学习，培养其独立思考和自主学习能力。教师提供学习资源，引导学生进行拓展阅读，提高知识面。

本教学方法多样化，旨在激发学生的学习兴趣和主动性，培养其独立思考、分析和解决问题的能力。结合教材内容，注重理论与实践相结合，使学生在掌握基础知识的同时，提高实践操作技能。

四、教学评估

1.平时表现：评估学生的课堂参与度、提问回答、小组讨论等表现，占总评成绩的20%。通过这种评估方式，鼓励学生积极参与课堂活动，提高课堂学习效果。

-课堂参与度：观察学生在课堂上的发言、提问、互动等情况，评估其学习积极性。

-小组讨论：评估学生在小组讨论中的表现，包括观点阐述、协作能力等。

2.作业：布置与教材内容相关的作业，包括理论计算、案例分析等，占总评成绩的30%。通过作业评估学生理论知识掌握程度和实际应用能力。

-理论计算：检查学生对数学建模、控制系统分析等理论知识的掌握情况。

-案例分析：评估学生运用所学知识解决实际问题的能力。

3.考试：设置期中和期末考试，占总评成绩的50%。考试内容涵盖教材各章节知识点，全面评估学生的知识掌握情况。

-期中考试：评估学生对前半学期知识点的掌握程度，为期末考试提供复习方向。

-期末考试：全面评估学生对整个课程知识点的掌握程度，包括理论知识和实践应用。

4.实践评估：针对实验课程，评估学生在实验过程中的操作技能、问题解决能力等，占总评成绩的10%。

-实验操作：评估学生在实验过程中的动手能力、团队合作精神等。

-实验报告：检查学生对实验原理、实验方法、实验结果的分析和总结能力。

5.附加评估：对于表现优秀的学生，可通过参加竞赛、发表学术论文等方式获得附加分，以提高总评成绩。

-竞赛获奖：鼓励学生参加与自动化相关的竞赛，对获奖者给予附加分奖励。

-学术论文：鼓励学生发表与课程相关的学术论文，对发表者给予附加分奖励。

本教学评估方式客观、公正，能够全面反映学生的学习成果。通过多种评估方式相结合，激励学生努力学习，培养其理论知识和实践技能。同时，注重学生的全面发展，鼓励参加竞赛、发表论文等，提高学生的综合素质。

五、教学安排

1.教学进度：本课程共计16周，每周4课时，共计64课时。教学进度根据教材章节内容进行合理安排，确保在有限时间内完成教学任务。

-第1-4周：自动化基本概念、发展历程、分类及应用领域（对应教材第一章）；

-第5-8周：自动化系统数学建模（对应教材第二章）；

-第9-12周：自动控制系统分析（对应教材第三章）；

-第13-16周：自动控制系统设计、仿真软件应用与实践教学（对应教材第四章、第五章、第六章）。

2.教学时间：根据学生的作息时间，将课程安排在每周一、三、五的上午或下午进行，每课时45分钟。

3.教学地点：理论课程在多媒体教室进行，便于教师利用多媒体设备展示教学内容，提高教学效果。实验课程在实验室进行，确保学生能够实际操作，锻炼动手能力。

4.考试安排：期中考试安排在课程进行到第8周时进行，期末考试安排在课程结束前进行。

5.课外辅导：针对学生的兴趣爱好和实际需求，安排课外辅导时间，每周一次，帮助学生解决学习中遇到的问题。

6.实践教学：结合教材内容，安排4次实验课程，分别在课程的第6、8、10、12周进行，确保理论与实践相结合。

7.课堂互动：每节课预留一定时间进行课堂互动，包括提问、讨论等，以提高学生的参与度和兴趣。

8