《农业电子信息系统综合实践》课程教学大纲

农业电子信息系统综合实践（IntegratedPracticeofAgriculturalElectronicInformationSystem）课程基本信息课程编号：04021555课程总学时：3周实验学时：3周课程性质：必修课程属性:专业类开设学期：第6学期适用专业：电子信息工程对先修的要求：模拟电子技术、数字电子技术、信号与系统对后续的支撑：毕业论文（设计）一、课程简介/课程目标农业电子信息系统综合实践是电子专业的一门必修专业技能实训课，是一门提高学生实际动手能力的重要课程，为培养学生对所学知识的系统化应用而开设。本课程的任务是培养学生综合运用所学的理论知识解决复杂农业工程问题的能力。学生通过对电路系统进行整体设计与搭建、调试、系统管理程序开发和样机制作与调试、整理资料、答辩等环节，形成独立思考问题的能力和团队协作的能力。面向农业应用的复杂工程问题，给出完善的系统化解决方案，在作品设计与制作过程中积极引入最新的人工智能技术，把电路设计、程序开发、作品设计与调试有效整合与集成。课程目标1：智能农业装备需要依靠信号与系统来完成工作。信号通过各类传感器采集后送到数据管理系统，管理系统根据任务驱动相应的部件，达到系统控制的目的。方案设计是信号与系统设计的基础，硬件和软件等的设计都建立在此基础上。本部分能够训练学生低级智能农业装备设计的总体把控能力。课程目标2：智能农业装备主要包括硬件电路系统和软件系统，硬件系统包含数据处理模块、驱动模块、信息感知模块等。软件系统包括数据处理模块、控制模块等，要完成上述设计，需要学生具备电子信息系统的综合设计能力，该部分能够对学生的知识系统化起到培养的目的。在设计过程中引入先进的人工智能技术和大数据管理技术，使学生与市场接轨，使教学接近实际。课程目标3：实习内容涉及到需要对不同颜色的草捆进行分类和叠放，需要对系统的执行结果进行不断的调试与优化，达到最大精确度条件下的时间最优化。实现此功能需要不断的对每一次的跑车数据进行分析和修正，找出影响上述问题的硬件问题和软件问题，不断优化系统的参数，达到最优解。该部分对学生的电子系统设计结果的问题分析能力的培养有帮助作用。课程目标4：智能农业装备系统的硬件和软件模块比较复杂，硬件电路的设计和搭建，软件系统的开发，均需要借助辅助软件完成，比如EDA设计软件和linux开发平台等。基于硬件的软件调试过程较为复杂，程序的每一步执行产生的结果需要量化，要用到先进的信号检测仪器。本部分培养学生使用电子类现代仪器和软件开发平台的能力。课程目标5：团队合作能力在复杂电子信息类产品设计方面有着举足轻重的作用。农业电子信息系统综合实践训练以团队的方式开展，每个团队由4-5人组成，团队成员承担不同的设计任务，成员之间的技能需要协同，面对问题需要开展协同攻关，全体成员通力合作才能在规定时间内完成相关设计工作。课程目标6：工程管理能力是电子信息类产品开发者必备的职业技能。农业电子信息系统综合实践以项目为载体，每个项目组设组长一名，组长负责整体设计、规划和设计进展管理，同时组长也对本组作品设计的费用进行管理和控制，对非正常报废件问责和处罚。课程目标7：农业电子信息系统综合实践的设计需要项目组查阅大量的技术资料，设计方案要进行多伦论证，达到最少投入解决复杂工程设计问题。每个项目组成员均要养成良好的自学习能力和终身学习能力，项目组成员是分工与协作的关系，分工的问题自己独立解决，这就需要独立查阅技术资料和阅读相关文献，协作问题需要大家集体智慧，提出创新性的解决问题的方法。课程目标和毕业要求的对应关系课程目标毕业要求指标点毕业要求13.2掌握现代传感器开发等电子信息领域专业知识，能够针对智慧农业、智慧畜牧、传感测试等特定需求，包括信息采集、存储和处理等，完成系统单元(部件)的方案设计。3、问题分析23.3能够完成电路系统和信息处理系统等方面系统开发及产品的工艺流程设计，并在设计中体现创新意识。3、问题分析34.4能对电路系统和信息处理系统等领域信息获取与处理方面的实验结果进行分析和解释，并通过信息综合得到合理有效结论。4、研究45.2合理选择并使用电子信息工程领域信息获取与处理方面所需的软硬件设计与仿真平台，对复杂工程问题进行分析、计算与设计。5、使用现代工具59.1能够明确多学科背景下个人在团队中的不同作用、应承担的责任，以及团队整体工作目标，能与其他学科的成员有效沟通，合作共事。9、个人与团队611.2在多学科环境下（包括模拟环境），能够将工程管理和经济决策方法，应用于电子信息工程领域中工程项目开发和设计。11、项目管理712.2具备适应自身发展和社会发展的自主学习和终身学习的能力，包括对电子信息工程领域中技术问题的理解能力，归纳总结能力和提出问题的能力等。12、终身学习三、教学内容和教学环节与课程目标的对应关系序号教学内容知识点教学方式实践学时课程目标1农业电子信息系统综合实践项目的方案设计1、仔细识读设计内容：草捆捡拾与转运机器人设计，包括机器人的作业内容，作业环境，技术要求，设计内容评分标准等2、每个组成员通过查阅资料等，提出自己的解决方案3、组长开会论证设计方案，包括方案的可行性、先进性和经济性等内容，选取最优的方案4、提供突发情况下的备用方案集中讲解、学生自主查阅资料、过程中予以指导3课程目标：12农业电子信息系统综合实践项目的硬件系统1、数据处理板卡的选型，推荐RPi或arduino系列主板，具体型号由项目组自行决定2、电机驱动板卡选用STM32系列板卡3、项目组自行决定选用何种类型的传感器组合4、行走电机和机械臂舵机选型与参数计算5、电路系统搭建与调试6、动力电池功率计算7、硬件电路系统设计与调试教师指导、学生自主设计3.5课程目标：2,53农业电子信息系统综合实践项目的结构件1、标准结构件直接网上采购2、非标件自行设计图纸采用3D打印教师指导、学生自主操作2课程目标：44农业电子信息系统综合实践项目的软件系统1、传感器采集模块程序设计2、行车控制程序设计3、机器人行走路线规划与设计4、导航程序程序设计5、机器人行走定位程序设计6、数据处理程序设计7、整机管理程序设计8、要求传感器检测程序、行车与导航程序和机械臂控制程序并行运行教师指导、学生自主设计10课程目标：2,4,55设计作品的调试1、在跑车平台上对硬件进行运行测试2、对软件进行测试3、对结构件进行测试4、对软硬件进行联调5、解决出现的问题教师指导答疑、学生自主测试8课程目标：3,4,5,76实习报告撰写和答辩1.按照所提供的模板完成实习报告的撰写2.团队完成答辩学生自主撰写、课程团队验收3.5课程目标：1,2,3,4,5,6,7实验基本要求：实习前学生必须进行预习，方可进入实验室进行实习。实习过程中，学生应遵守实习场地的规章制度、安全制度、操作规程。第一次上课前任课教师向学生讲清课程的性质、任务、要求和实习守则等。实习一人一组或团队完成，在规定的时间内完成。实习结果，需经教师认可，记录成绩。任课教师要认真指导每一个实习项目，实习前清点学生人数，实习中按要求做好学生的实习情况及结果记录。实习过程中要求学生做好记录，结束后撰写并提交实习报告。四、课程考核（一）课程考核评价方式本课程考核方式为考查，通过对学生实践操作过程表现、设计作品和提交的实习报告的方式进行评阅进行考核。本课程考查总成绩由平时表现（占总成绩的30%）、设计作品（占总成绩的50%）、实习报告提交完成（占总成绩的20%）三部分综合评定。课程总成绩按以上各部分内容核算后，最终综合考核成绩为百分制进行判定。如下是实习项目各考核环节所占分值比例及考核细则：平时表现：主要考核出勤；安全规范操作；善保管设备与工具；保持工作岗位的整洁度。设计作品：电路设计与分析能力，系统的软硬件调试能力，作品的功能实现与稳定性分析；学生能否正确使用工具，板卡焊接质量和电路搭建质量；能判断、分析常见电路故障，对软件进行优化；团队合作能力体现。实习报告和答辩：考核实习过程正确性、规范性的文献查阅与总结能力，团队合作能力展示，实习报告的撰写质量，答辩回答问题的能力。通过学生的实习过程现场行为表现、实习报告来评价课程目标的达成情况，评价方式与课程目标的要求相匹配。课程目标成绩比例（平时成绩30%+实践操作47%+实习报告23%）合计平时成绩（30%）设计作品（50%）实习报告与答辩（20%）1252926105213310316445211510155306221573328合计304020100成绩评定办法及依据考核方式所占比重(%)100>x≥90（优秀）89>x≥80（良好）79>x≥70（中等）69>x≥60（及格）x<60（不及格）平时表现30遵守纪律，学习认真，有扎实的专业功底，主动学习，团结协作能力强，主动查阅文献资料，表现优秀。遵守纪律，学习认真，专业基础较好，能够团结同学，能够按照老师要求学习和查阅资料，表现良好。遵守纪律，学习态度较好，专业基础一般，有一定的团队意识，查阅资料不够深入和规范，表现中等。遵守纪律，学习态度一般，专业基础相对差，团队意识差，不能够有效的查阅资料。学习纪律较差，不能完成老师安排的任务。设计作品40作品功能全部实现且稳定性好。作品美观，所有设计均按照电子信息产品开发流程完成。作品功能全部实现，稳定性有待提高。作品比较美观，核心设计按照电子信息产品开发流程完成。作品功能基本实现，稳定性较差。作品比较一般，部分设计按照电子信息产品开发流程完成。设计作品存在一定的缺陷，且不能持续稳定工作。作品整体质量不好。产品不能工作。实习报告与答辩30按时提交实习报告，内容充实全面正确。答辩回答问题流畅。按时提交实习报告，内容全面正确。答辩回答问题较为流畅。按时提交实习报告，内容正确，但不够充实，答辩回答问题不够流畅。不能按时提交实习报告，实习报告内容不够全面。答辩有一定的错误。无正当理由，未能提交实习报告。五、教学基本要求教师在实习前应对实习内容进行充分的讲解，对实验室安全规程进行强调。提前将涉及到的技术资料发到学生手中。对学生的要求：认真完成教师布置的任务；上课要认真听讲，与教师互动，积极发言；有问题要及时答疑，不得随意缺课。实践过后能分析、归纳实习结果，撰写出完整的实习报告。六、教学方法（1）讲授法教师要把实验课涉及到的板卡技术参数和使用要求等向学生讲授，介绍常用开发平台。（2）启发式教学实习过程中遇到问题，鼓励学生自行查阅资料解决或团队内部讨论解决。七、参考教材和阅读书目（1）机器人系统设计与制作：Python语言实现.（印度）郎坦·约瑟夫（LentinJoseph）.机械工业出版社，2017年（2）Linux设备驱动开发详解.宋保华编著.机械工业出版社，2015年八、本课程与其它课程的联系《电子信息创新创业实训》是先修课程为电路、模拟电子技术、数字电子技术、C语言程序设计等课程。为学生进行后续其它课程设计、毕业设计以及今后从事与本专业相关的工作奠定实践