核心课程建设标准doc.docx
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核心课程建设标准doc
自动化专业
核心课程建设标准
贵州大学电气工程学院
二〇一六年
《自动控制理论》课程建设标准1
《电机及拖动基础》课程建设标准7
《微机原理及应用》课程建设标准13
《计算机控制技术》课程建设标准19
《自动控制理论》课程建设标准
《自动控制理论》课程一直是自动化专业的一门重要专业基础课，也是核心课程之一，同时在控制相关专业的课程体系中占有很重要的地位，它既是学习《现代控制理论》、《智能控制》、《计算机控制系统》、《过程控制》等本科后续课程的基础，也是学习《线性系统理论》、《自适应控制》等研究生课程的基础。
作为现代科学技术发展重要标志的“3论”（系统论、控制论、信息论）之一的控制论的核心内容，《自动控制理论》除了直接为控制系统的设计、分析服务外，同时也是一般性的动态系统（比如经济系统、生命系统、信息系统、环境系统等）分析的重要工具。
随着自动控制理论在越来越多的领域得到应用，自动控制原理也在各高等院校相关专业的课程设置中扮演愈来愈重要的地位。
自从2002年以来，电气工程学院通过校级重点课程项目“《自动控制理论》课程建设”对全院各专业的《自动控制理论》课程进行了全面的整合。
该课程面向电气工程学院的自动化、测控技术、电气工程及其自动化等专业的所有本科生开设，在教学中占有较大的比重，而随着现代化教育的不断革新，教学模式多元化成为了传统课程教学改革创新的发展方向，如何将枯燥的东西生动化，抽象的原理形象化，复杂的结构具体化，深奥的理论简单化，都体现在教学模式的科学性、实效性与合理性上。
为此，我专业相关教师在课程建设过程中，本着对以学生为主体，以教师为主导，从以下几个方面进行教学理念、教学内容、教学方法、教学手段等方面的变革尝试，以全面提高《自动控制理论》课程教学效果。
一、课程教学团队
1.课程负责人：
曹敏，硕士
2.课程团队：
序号
姓名
性别
学位
职称
1
曹敏
女
硕士
副教授
2
杨靖
男
博士
教授
3
覃涛
男
本科
讲师
二、课程教学内容
1、教学大纲
根据学校本科培养方案，该课程已制定有2013版和2016版教学大纲，明确了本课程在专业人才培养方案中的地位和作用，充分体现了教学内容的前沿性和课程设计的科学性，以及人才综合素质和创新能力的培养。
2、课程内容
为了解决“自动控制理论”课程内容多、学时少的矛盾，我专业教师根据专业教学大纲的培养目标突出重点优化整合教学内容。
自动控制系统分析与设计的主要内容和重点是研究系统的特性，即稳定性、动态性能、静态性能。
“稳、快、准”贯穿了时域分析、根轨迹分析和频域分析的过程，在讲课过程中又以工程上应用广泛的频域分析为重点和难点，将基本概念、基本原理和基本方法讲透，让学生了解和学习“控制论”的思想方法。
而对于教学大纲中规定的了解内容则略讲，或某些随着科技的发展，由计算机代为处理更为合理的问题，如高次微分方程的精确求解、高阶系统性能指标计算、尼科尔斯图的绘制等，则让学生课余自学，这样不但培养了学生的自学能力和独立思考解决问题的能力，也节省了课时。
注重介绍控制学科前沿的最新发展
为使课程具有先进性和时代感。
教学过程中增加MATLAB软件的应用，减少讲授系统根轨迹绘制、频率特性绘制的内容，而将重点放在应用根轨迹法和频域分析法进行工程分析与设计上，使学生掌握专业的知识与技能。
以课程应用型改革为导向
加强校正内容的学习，增加与工程实际紧密联系的实例，数字PID控制等,提高学生运用控制理论分析和设计控制系统的能力。
另外，在讲授过程中，还结合学科竞赛、科研项目等相关内容进行演练，使学生掌握如何对所学到的知识进行应用。
能力与知识目标
掌握自动控制的基本概念及相关知识、简单自动控制系统的组成和工作原理、自动控制系统常用的数学模型，理解自动控制原理在实际自动控制系统中起到的作用。
熟练运用自动控制系统性能分析的常用方法。
具备对常用简单自动控制系统进行性能分析、测量与结果的整理的能力；并简单具备不良系统性能上的改良的能力。
能独立完成教学基本要求规定的项目实验。
三、教学过程
1、教学组织
本课程教学团队老师每学期定期开展相关的教研活动，进行教学经验交流和效果评估，及时保证本课程教学按教学大纲和教学日历执行。
2、课堂教学
教育要面向现代化，不仅要求教育内容要符合现代化建设的需要，而且教学手段也要与现代化的科学技术相适应。
因此，教学手段在教育教学中有着举足轻重的地位，直接影响教育教学效果。
课堂教学是教师讲授和学生学习的重要环节。
自动控制原理课程对学生的定性分析能力、定量评价能力和综合运用能力都有一定的要求。
传统的教学方法通常是采用‘灌输式’，以教师的讲授为主，学生上课边听边抄笔记，学习很被动，经常会顾此失彼而使学生在学习中感到困难重重，影响学习效果。
因此，为了增强授课效果，在课程授课中采用采用讲授式、探究式、启发式、案例式、讨论式和对比式等的多元化教学方法，由浅入深地讲解有关概念、原理和方法，引导学生主动思维，增加师生互动交流时间等教学手段，从而改善教学效果。
课程组教师根据授课内容的不同，将多种教学方法相结合，如绪论部分采用了讲授式、案例式、对比式等方法介绍自动控制的定义、特点、实例、基本内容和基本要求；采用探究式、讨论式和对比式等方法分析时域法、根轨迹法和频域法的区别与联系、应用范围、优缺点等。
由于课程理论性强、公式推导多，采用传统的板书方式耗时费力，而采用多媒体课件教学，不但节省课时，而且图文并茂，增加了信息量，提高了课堂教学效率。
为了适应学生的思维速度，在公式推导时，教师利用多媒体动画一步步地给出演算过程，推导、解释、介绍，将在很大程度上加深学生对所学知识的认识，正确地理解和掌握原理方法的运用模式，避免了单纯的幻灯片放映形式的‘一扫而过’，不容易‘抓住’学生长时间的注意力和兴趣。
3、网络资源的建设和利用
在学院的大力支持下开发了“自动控制原理”课程的网络课堂，教师充分利用校园网络资源进行网上辅助教学。
网络课堂系统主要分课程介绍、教学大纲、教学日历、教师信息、教学材料、课程通知、答疑讨论、课程作业、在线测试等模块都已上网使用，并逐步充实和完善。
学生可在网上下载所需学习资料用于课前预习和课后复习。
网络资源中心不断更新充实国内精品课程、学术期刊和相关技术资料等内容，为学生的自主学习提供了一个良好平台。
通过网络教学，学生可以加深对课堂教学内容的理解，提高自己动手动脑、分析问题和解决问题的能力，并且在拓展知识面、提高效率、因材施教等方面对课堂教学起了很好的补充作用。
本课程网络链接：
4、实践教学
实验环节是《自动控制原理》课程不可缺少的一部分。
以往的《自动控制原理》实验仅采用自控实验箱,在实验箱面板上实现相应典型环节的连接,再通过示波器观察系统的响应曲线。
这种单纯依赖自控实验箱的实验方式虽然可以一定程度地锻炼学生的动手能力,但观察效果差,操作复杂,学生只能被动接受实验,实验设备高度集成化,可扩展和创新性差,不利于学生学习主动性和积极性的培养。
因此,规划将实践环节在原有试验箱模拟实验的基础上扩展以下三个类型
结合MATLAB仿真软件
扩展开发自控实验箱的可视化功能,利用MATLAB仿真技术促进《自动控制理论》实验教学改革是建设规划的目标之一。
主要内容有将课堂教学与MATLAB仿真工具相结合,利用MATLAB形象、生动的演示功能推进演示性课堂教学的实施,使学生在文字描述的基础上结合MATLAB仿真的精确图形,更直观、更准确地理解自动控制原理课程理论中的基本概念。
利用MATLAB仿真软件改进《自动控制理论》课程实验内容,指导学生以MATLAB软件为仿真工具,用计算机解决《自动控制理论》课程中的相关知识点问题。
实验过程中通过MATLAB语言编制交互性能良好的程序,加深学生对抽象理论知识的理解,增强学生分析问题、解决问题的能力。
借助MATLAB仿真软件完成创新性实验,让学生直观地进入实验的本质阶段,体味自动控制仿真的乐趣和创造性,起到激发学生科学创造性的作用。
在利用MATLAB仿真改进《自动控制理论》课程教学过程中要注意一下的关键技术点：
应用MATLAB进行模型处理；利用MATLAB绘制线性控制系统的时域响应曲线,并结合MATLAB仿真结果分析系统时域特性；利用MATLAB绘制线性控制系统的根轨迹图,并根据根轨迹图判断系统的稳定性；众利用MATLAB绘制线性控制系统的频域响应图（含Bode图及Nyquist曲线）,并根据仿真结果研究、分析控制系统的频域特性；应用MATLAB进行离散控制系统分析；利用MATLAB软件的iSmulink仿真工具箱,搭建一级直线倒立摆自动控制系统,并通过仿真实验分析研究系统特性。
研究型综合实验
这是对基本实验的延伸和提高，其实验装置较复杂，测量手段更先进，实验内容接近工程应用和科学研究的要求，通过这类实验的训练，让学生了解工程和科学研究实验的一般设计思想、组织和实施过程、常用测量和分析方法等，提高综合素质，激发学生潜在的探索和创新意识。
以全国大学生智能汽车学科竞赛、电子设计竞赛等带动实践教学的发展，将部分竞赛内容转化为学生的实践教学，增强学生解决实际问题的能力。
网络虚拟实验
将基本实验部分利用LabView开发成用于辅助实践教学的虚拟实验系统，学生可以访问虚拟实验系统网站，进行虚拟实验。
5、教材选用
教材是体现教学内容和教学方法的知识载体，教材的选用至关重要。
教材应优先选择国内外经典优秀教材、立体化教材等，同时兼顾价格因素，目前选用情况如下。
推荐教材：
1、胡寿松《自动控制原理》第六版科学技术出版社2013
2、夏德钤《自动控制理论》第四版机械工业出版社2012
参考教材：
1、RichardC.DorfRobertH.Bishop《现代控制系统》第十二版电子工业出版社2015
2、GeneF.Franklin等《动态系统的反馈控制》第七版机械工业出版社2016
3、KatsuhikoOgata《现代控制工程》第五版电子工业出版社2011
6、成绩考核
本课程考核方式为考试，其中期末考试成绩占70%，平时成绩占30%（以考勤、作业、研讨、答问、自主学习、实验为依据）。
每次考试有难度相同或相近的A、B两套试题，考试内容符合大纲要求，能科学检查教学效果。
四、教学研究与改革
不断更新教育思想和理念，开展以学生为中心的教学模式改革，引导学生自主学习，适时恰当运用启发式、讨论式、研究式或案例教学等以学生为中心的教学方法进行教学，改革考试考核方式，注重教学效果和学生学习效果。
积极申报与课程相关的国家、省、校等各级教学改革研究项目。
五、教学评价
有效的教学质量评价体系是立体化教学体系的重要组成部分，以能力培养目标为评价指标的核心，对学生教学质量进行准确合理的综合评价。
如在理论课程的最终成绩评价中，设置30％的比例作为平时成绩，由出勤、作业、课上互动、课下答疑综合构成，评价学生的创新精神、科学精神、科学表达能力等。
在期末考试中，除了基本概念、基本理论的考试内容外，适当设置一些能够考核学生分析能力、综合运用能力的题目。
建设规划中实践教学单独设置学分，列为专门课程，以小班的形式综合培养学生的动手、创新能力，加大研究型综合实验在成绩中所占的比重。
这种立体化的评价体系使学生尽量摆脱死记硬背的习惯，更注重挖掘学生的创新能力与好奇心，培养学生的综合能力。
《电机及拖动基础》课程建设标准
一、课程教学团队
1、课程负责人
本课程负责人为何志琴，具体负责《电机及拖动基础》课程的教学组织、课程的建设与管理工作。
2、课程团队
序号
姓名
性别
学位
职称
1
何志琴
女
硕士
教授
2
吴钦木
男
博士
教授
3
马家庆
男
博士
副教授
4
陈昌盛
男
硕士
讲师
《电机及拖动基础》课程团队成员具有合理的知识结构和年龄结构。
团队成员都具有独立承担课程教学工作的能力。
二、教学内容
1、教学大纲
电机与拖动基础理论教学应遵循的指导思想是立足于地方社会和经济建设发展需求，满足本省工农业生产的基本需求。
按照电气工程学院自动化专业人才培养方案的要求，体现对电机与拖动的理论理解、功能开发、维修能力的技能教育，将素质教育、创新教育思想贯穿于整个教学过程之中。
教学活动中应尊重学生的主体地位，应注意发挥学生的积极性、主动性，努力为学生创造良好的学习环境。
强调理论联系实际，鼓励大胆创新，培养一丝不苟的工作态度。
本课程的教学应把握以下几点基本原则：
一是增加对各相关行业前沿的和最具特色的控制系统、装备的研发、使用、推广等背景知识的介绍，激发学生对该课程的探索兴趣；二是鼓励学生查询相关资料、书籍，不要满足于仅仅了解掌握电机原理的简单程度，强化学生的自学能力，培养获取并运用信息的能力，为今后从事控制系统的创新型革新及研制打好基础；三是注重与学生的交流、并积极引导学生之间的相互交流，培养良好协作的团队精神。
2、课程教学基本内容
《电机与拖动基础》课程的主要内容是介绍变压器和三种主要电机（直流电机、感应电机）的基本结构、基本工作原理和稳态运行的分析方法及拖动负载时系统特性的分析。
电机是一种机电能量转换装置，变压器是一种能量传递装置，变压器可以看作静止的电机。
因此教学的重点在于电机基本方法、基本理论和基本概念的阐述，难点在于讲清楚机电能量转换的机理和条件，电机绕组的结构及连接规律等。
分析电机有两种主要方法：
主磁通-漏磁通法和动态电路法。
前者从电机内的总体磁场分布出发来建立电机的磁动势方程和电压方程；此法物理概念比较清楚，适合稳态情况的分析。
后者把电机作为动态电路，用绕组的自感和互感来建立电压方程；此法适合于对稳态和瞬态运行进行统一分析的场合。
为此我们采用主磁通-漏磁通法来分析，目的是使学生便于采用物理概念帮助理解，能够对各种电机的原理、稳态运行性能和参数问题建立牢固的物理概念，为学习后继课程和今后解决日常遇到的工程问题打下较好的基础。
要阐明机电能量转换的机理和条件必须讲清楚电机内耦合磁场的作用，为了帮助学生建立磁场分析的概念，我们借助于多媒体教学，用彩色三维动画方式显示各种电机的磁场分布，脉振磁动势和旋转磁动势的时空变化和分布及其相互关系；也借助这些教学手段，在辅以实践教学使学生了解电机结构、绕组排列等基本概念。
这些措施的采用加深了学生对重点和难点内容的理解，同时也增加了学习的积极性
3、教学方法和手段
课程内容涉及数学、电子、机械学等多门学科知识，理论性强，与工程结合密切。
由于电机的结构、原理十分复杂，学生普遍感到抽象，采用多媒体课件的一些图片和文字演示的同时，辅助于透明的真实的电机模型，有较少极数和换向片的直流电机、简化鼠笼的异步电机、简化转子的同步电机，这些便于携带的电机模型可以在课堂上和实验室内直接演示结构和工作原理，在提高学生学习兴趣的同时，加深对电机原理的理解和掌握。
在课堂学习的同时，组织学生观看电机录像，内容包括变压器、异步电机、同步电机和直流电机，加深了对电机结构、原理、制造工艺、应用等方面知识的理解。
因此教学设计上既要注意概念和理论内涵的介绍，又要注重工程上的分析和设计方法。
由于动态过程比较抽象，讲授时要充分利用现代化教学手段将抽象的动态过程形象化。
4、实践教学
（1）实验的目的和作用
电机及拖动基础是一门实践性很强的课程，实验是学好本课程必不可少的重要环节。
在实验指导书中，精选了比较典型的也是有较高实用价值的实验项目。
通过实验可以帮助学生加深对所学理论知识的理解，并锻炼学生的动手能力。
（2）实验内容及学时分配
可根据实际情况从以下实验中选作4个实验。
实验一直流发电机（2学时）
实验二直流电动机（2学时）
实验三他励直流电动机在各种运转状态下的机械特性（2学时）
实验四单相变压器（2学时）
实验五三相变压器（2学时）
实验六三相笼型异步电动机的工作特性（3学时）
（3）实验具体要求
1）、要求学生根据实验指导书认真预习，设计出需要测试的数据表格，绘制出需要测试的各种波形图。
2）、实验指导教师讲解实验内容、要求、注意事项，提问并解答相关问题。
3）、在实验进行之前，给学生一定时间熟悉实验装置。
4）、实验过程中测试的数据、波形要求记录。
5）、实验完成后，指导教师检查实验数据。
（4）考核与报告
实验完成以后，学生根据实验指导书中实验报告的要求写实验报告，交给任课教师，由任课教师根据实验报告的情况给出成绩。
5、教材及相关资料
结合“十三五”自动化专业的建设，进一步深化和改革电机及拖动基础教学内容。
从基础、实用出发，精选教学内容，修订教学计划和课程教材。
结合实验室的建设，2020年完成《电机及拖动实验实习指导书》的出版。
三、教学过程
1、教学组织
课程团队成员将组织在教学安排时、教学过程中和教学结束后开展教学前讨论、教学中交流及教学后汇报的工作。
教学前按教学任课老师、教学辅导老师和教学检查老师分配课程团队成员相关教学工作，其中任课老师主要负责计划学期中的课程教学任务,教学辅导老师需要随时跟踪教学进度，以防止任课老师临时有事无法到课的情况，教学检查老师主要负责任课老师教学进度是否符合教学大纲安排和教学辅导老师是否跟踪了教学进度。
2、课堂教学
教学以课堂教学为主，为了提高教学质量，增加与学生的交流，在教学组织上，重点以讲授概念、原理、分析过程为主，并引导学生积极思考。
课堂教学中，有提问、学生上讲台讲解、相互讨论等互动方式。
提高讲课效果是课堂教学的核心。
要求教师对教学内容、教材有深刻理解，对教学对象（学生）有深入了解，并注重讲课艺术，提高讲课效果。
主讲教师一边搞教学，一边搞科研，在讲课中结合最新的科技成果或生产实际中遇到的问题，深入浅出地讲清较深奥的理论问题，而不是照本宣科，这样开阔了学生的视野，提高了学生的学习兴趣。
向学生介绍电机及拖动基础课程的学习方法，消除学习的畏难情绪。
根据课程的特点，我们将课堂教学与习题、实验、实习等教学环节紧紧相扣，又与网络教学相配合，帮助学生正确掌握学习方法，要求学生听好课，课后复习弄懂原理，再通过例题学会解题方法。
根据实际情况，适当安排一定学时的习题讲解和答疑，让学生有机会自己讲解题方法和学习的心得体会等以活跃课堂气氛。
通过实验、实习逐步了解电机结构，直观地观察和分析其，使理论更结合实际，效果显著。
目前本课程的实验是四类电机的参数测定、运行特性和起动、调速，研究性分析侧重电机的瞬态过程；实习环节主要是绕制三相异步电机定子绕组，我们将考虑扩充电机实习的选做内容，如变压器铁心的叠装、直流电机绕组的绕制等内容，以进一步发挥实习的效果。
3、成绩考核
针对电机类课程实践性强和涉及面广的特点，在符合教学大纲的要求下，逐渐减少考试成绩在课程考核中所占的比重，增大平时成绩特别是实验实践成绩的比重。
平时成绩采用学生自己针对自己所感兴趣领域在课后研究所写报告和课堂演讲介绍为主，实验实践成绩以拖动系统应用设计和实验操作考核为主。
形成自我学习考核、实践动手考核和专业知识考核三位一体的多元化考核方式。
考核方式比重从目前的考试（70%）、实验（10%）和作业（20%）变为多元化考核期望的考试（40%）、实践（30%）和自我研究（30%）。
四、教学研究与改革
为了达到上述目标，在《电机及拖动基础》核心课程设计方案的制定，主要依据贵州大学电气工程学院《自动化专业人才培养方案2016版》，并且参考了国内重点大学同类课程设置的经验。
采取的主要措施有：
注重教师队伍建设，坚持科研和教学相结合，不断改善实验设施，鼓励教师大胆进行教学改革，因材施教，鼓励同学积极参与实践，挖掘学生潜力，努力做到教学相长。
全体课程组教师努力把电机学打造为理工大学的精品课程，学生通过网络就能进行和老师的互动学习。
现已经有教师电子教案、习题库、多媒体教学课件、实验指导书和教师的教学录像，还计划进一步充实这些网络资源，开辟更大的网络空间，满足学生的需要。
在总结教学经验和研究成果的基础上，对课程目标分别从知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观等方面进行具体明确的阐述。
五、教学评价
1、学生评价
每学年主讲教师的学生总体满意度需达到90%以上。
2、同行评价
接受专家和同行教师评价，教学效果需达到优良。
3、学生素质和能力
培养学生良好的学习质量，保证学生基础理论、基础知识的扎实性，训练并提高其基本技能熟练度，以达到教学大纲要求。
《微机原理及应用》课程建设标准
《微机原理及应用》课程是电气工程学院的一门统开统考课程，也是电气类专业的主干专业必修课，在第7学期开设。
本课程以微处理器、存储器、输入输出接口三大部分为主线展开教学，使学生通过理论和实践教学能掌握微型计算机的基本组成、工作原理及常用接口技术，建立微机系统整体概念；使学生具备微机应用系统软、硬件开发的初步能力。
该课程在电气工程学院已开设十余年，每学年的秋季学期开设，涉及到的本科专业有，自动化、检测技术及仪器仪表、热能与动力等专业，每学期授课人数接近200人。
本课程的建设围绕以下五个方面展开。
一、课程教学团队
1.课程负责人
本课程负责人为罗雪梅，具体负责《微机原理及应用》课程的教学组织、课程的建设与管理工作。
2.课程团队
序号
姓名
性别
学位
职称
1
罗雪梅
女
硕士
副教授
2
杨靖
男
博士
教授
3
王霄
男
博士
副教授
《微机原理及应用》课程团队具有合理的知识结构和年龄结构。
团队成员都具有独立承担课程教学工作的能力。
二、教学内容
1、教学大纲
《微机原理及应用》课程教学大纲的建设经历了由初步探索到积累经验两个阶段。
2001年，《微机原理及应用》首次对电工系（电气工程学院前身）学生开设，名称为《微机原理及接口技术》课时为56+16学时。
课程教学内容主要以理论教学为主，采用的是传统的板书式教学方式，当时配备的教师均为高级职称，并以年青教师为助教，为课程建设积淀了大量宝贵的教学经验，并形成了合理的教师团队。
2004年，电气工程学院以院级精品课程建设项目方式资助《微机原理及应用》课程进行教学改革，形成院级公选课程，成立课程教学团队，统一修订课程教学大纲和实验教学大纲，并编制了课程试题库，真正做到教、考分离。
之后根据人才的市场需求，以及培养学生的核心竞争力的指导思想下，在2013年及2016年又重新对教学大纲进行了优化设计。
2、课程教学内容
根据最新的教学大纲设置，课程教学团队进行了课程教学内容的整合，将课程中的微型计算机硬件及汇编部分与接口部分分离，实验实践课程中，既强化汇编语言部分，满足各专业最基本的需要；也要硬件接口部分软硬结合，培养学生的分析问题和解决问题的能力。
与此同时，逐渐把教学从繁琐严谨的理论教学转化为简单实用的理论教学与实践教学相结合，应用现代化的教学手段，提高学生的实践能力。
在课程整合获得初步成功后，课程教学团队将对微机原理课程进一步的优化改革，以适应企业对高技能应用型、创新型人才的需求。
主要教学内容如下：
掌握X86系列微型计算机原理及接口的特点；
掌握汇编语言程序设计方法；
掌握常用的可编程接口芯片的使用；
能够读懂简单的硬件原理图、编写相关的控制程序,能够根据要求设计一些常用的接口控制线路。
3、教学手段和方法
在以教学质量（学生知识点掌握程度）为控制目标，教学难点、重点梳理为前馈环节，学生教学质量评价为反馈环节的闭环系统中，采用多媒体教学为主、实验上机为辅的经典
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