01．教學單位名稱
伟德BETVLCTOR
02．實踐環節名稱
智能電動模型車創新實踐
03．實踐環節代碼
414301
04.實踐環節學時
3周
05．實踐環節學分
2
06．實踐環節性質
必修
07．實踐環節開設學期
第6學期
08．實踐環節面向專業
車輛工程
09．實踐環節教學目的與任務
實踐教學目的
圍繞立德樹人根本任務，加強課程思政教育，培養學生樹立和踐行社會主義核心價值觀。本課程着重培養學生運用數學、自然科學、車輛工程學科相關的科學原理與技術解決車輛工程專業“複雜工程問題”的能力，同時使學生在設計環節中考慮社會、健康、安全、法律、文化或環境等因素。并培養學生的創新意識。通過本課程的學習，使學生達成如下培養目标：
0.激發培養學生樹立和踐行社會主義核心價值觀，成為德智體美勞全面發展的社會主義事業合格建設者和可靠接班人。加強思想政治品德修養，踐行社會主義核心價值觀；珍惜時間，求知問學，明理悟道；志向高遠，不懈奮鬥，樂觀向上，自強不息；培養綜合素質能力和創新思維；樹立健康第一理念，加強體育鍛煉，健全人格、錘煉意志；全面加強和改進美育，堅持以美育人、以化育人，提高審美和人文素養；弘揚勞動精神，崇尚勞動、尊重勞動，能夠辛勤勞動、誠實勞動、創新性勞動。
1.理解汽車電子技術原理和方法，重點掌握汽車電子技術實踐過程，能夠通過自主學習和已掌握知識解決電動模型車智能控制的複雜工程問題。能夠針對複雜工程問題，開發、選擇與使用恰當的諸如設計開發、生産制造、工藝流程、實驗操控等方面的技術、資源、現代工程工具和信息技術工具。
2.掌握汽車系統動力學、電子電路基礎和電控技術的基本理論和實踐方法，熟練運用信息技術工具獲取有效信息，能夠運用相應軟硬件開發工具針對具體功能設計開發系統、電路和程序，實現模型車平台上的智能控制基本功能驗證，掌握并能夠将車輛工程基礎知識應用于智能車項目的設計中。
3.對工程問題具有宏觀技術路線和具體技術方案的把握，通過專業工程實踐過程正确認識工程研發意義，形成對車輛、電子、控制交叉學科和技術的興趣愛好，培養團結協作的實踐能力和嚴謹實幹的工程素養，以适應行業和社會對複合型人才的素質需求。
表1 教學目标與畢業要求指标點對應關系
教學目标 |
畢業要求指标點（二級） |
教學目标(0)：激發培養學生樹立和踐行社會主義核心價值觀，成為德智體美勞全面發展的社會主義事業合格建設者和可靠接班人。 |
畢業要求指标點0.學生應樹立和踐行社會主義核心價值觀，成為德智體美勞全面發展的社會主義事業合格建設者和可靠接班人。 |
教學目标1：理解汽車電子技術原理和方法，重點掌握汽車電子技術實踐過程，能夠通過自主學習和已掌握知識解決電動模型車智能控制的複雜工程問題。能夠針對複雜工程問題，開發、選擇與使用恰當的諸如設計開發、生産制造、工藝流程、實驗操控等方面的技術、資源、現代工程工具和信息技術工具。 |
5.2能夠針對複雜工程問題，開發、選擇與使用恰當的諸如設計開發、生産制造、工藝流程、實驗操控等方面的技術、資源、現代工程工具和信息技術工具。 |
教學目标2：掌握汽車系統動力學、電子電路基礎和電控技術的基本理論和實踐方法，熟練運用信息技術工具獲取有效信息，能夠運用相應軟硬件開發工具針對具體功能設計開發系統、電路和程序，實現模型車平台上的智能控制基本功能驗證，掌握并能夠将車輛工程基礎知識應用于智能車項目的設計中。 |
1.5掌握并能夠将車輛工程基礎知識應用于車輛工程項目的設計中。 |
教學目标3：對工程問題具有宏觀技術路線和具體技術方案的把握，通過專業工程實踐過程正确認識工程研發意義，形成對車輛、電子、控制交叉學科和技術的興趣愛好，培養團結協作的實踐能力和嚴謹實幹的工程素養，以适應行業和社會對複合型人才的素質需求。 |
9.1能夠在多學科背景下的團隊中承擔個題、團隊成員以及負責人的角色、理解個體與團隊的關系。 |
實踐教學任務
《智能電動模型車創新實踐》是面向車輛工程專業的一門必修獨立實踐環節。注重立德樹人根本任務，加強課程思政教育。通過該課程的學習與實踐全面培養學生的動手能力、創造能力、⏭➰能力和進取精神，同時也普及汽車智能化技術，課程從硬件、軟件基礎出發到最後完成智能電動車的開發流程，為後續從事智能車研究或者到相關企業從事相關工作奠定基礎。
10．教學基本内容、要求與學時分配
1、大綱解讀與實習動員：
教師要積極備課，認真準備實踐環節；在課堂内進行大綱解讀，使學生清楚本課程具體的課程目标，通過該課程的學習應掌握的知識和獲得的能力；對課程内容要融會貫通，切忌照本（幕）宣科。注重知識的拓展，并在課堂上加強思政教育。
2、課程内容
課程内容是運用動力學分析、電路基礎、單片機原理等知識設計開發智能模型車電控關鍵系統和控制程序，主要包括電子元件、基本電路和單片機模塊原理掌握和設計實踐，模型車及其智能行駛系統的設計、開發、實踐。
要求學生掌握必備的學科和專業先修知識，在學習過程中理解知識重點，重點掌握原理方法對于實踐的指導意義，并在教師的指導下進行課外文獻閱讀與網絡在線學習，并與教師積極進行線下互動。積極參與課程實踐，學生應按規定參加課程實驗，對于設計性實驗應積極、主動進行試驗方案設計，在教師的指導意見下拟定試驗大綱、進行試驗操作。
成績評價體系标準真實、嚴謹、公平、公正、公開，能促使學生學習的積極性。
3、具體教學内容及學時分配
（1）整個實習過程分為3周2個階段，一周集中授課，兩周分散實驗實踐。
具體各實習階段的教學内容、時間安排及要求如下：
第一章 認識智能車（3學時）
1.1 智能車的現實聯系與意義
1.2 智能車的基本構成-機械、硬件電路、控制軟件
第二章 基礎硬件電路（5學時）
2.1基礎元器件認識與用法
2.2 電源穩壓模塊
2.3 電機驅動-H橋電路
2.4 電磁傳感器與信号放大電路
2.5 光電傳感器特點介紹
2.6 攝像頭分類與應用
2.6.1 CCD模拟攝像頭
2.6.1.1視頻信号行場同步信号分離（LM1881為例）
2.6.1.2 二值化電路
2.6.2 CMOS數字攝像頭
2.7 距離測量-超聲波傳感器的特點介紹
第三章 單片機基礎（6學時）
3.1 微控制器簡介與編譯器使用
3.1.1 MC9S12XS**與codewarrior(節選)
3.1.2 k60系列與IAR(節選)
3.1.3 萬能嵌入式編譯器keil簡介與使用(節選)
3.2 輸入輸出I/O模塊介紹與應用
3.3 模拟信号采集A/D模塊介紹與應用
3.4 電機舵機控制-脈沖寬度調制PWM的介紹與應用
3.4 異步通信UART模塊的介紹與應用
3.5定時器的介紹與應用
3.6 輸入捕捉的介紹與應用
3.7 進階課程-中斷的介紹應用
第四章 控制算法基礎（5學時）
4.1 光電傳感器的邊緣提取
4.2 電磁傳感器信号的采集與處理
4.3 經典電機與舵機控制-PID控制
第五章 整車實例（5學時）
5.1 模型車機構設計與組裝
5.2 電控系統智能算法開發與編程
5.3 程序流程與調試
表2 教學方法（與教學目标對應）
教學方法 |
對應教學目标 |
(1)課堂講授 (2)動手操作 (3)小組讨論 |
畢業要求指标點0.學生應樹立和踐行社會主義核心價值觀，成為德智體美勞全面發展的社會主義事業合格建設者和可靠接班人。 教學目标1：理解汽車電子技術原理和方法，重點掌握汽車電子技術實踐過程，能夠通過自主學習和已掌握知識解決電動模型車智能控制的複雜工程問題。能夠針對複雜工程問題，開發、選擇與使用恰當的諸如設計開發、生産制造、工藝流程、實驗操控等方面的技術、資源、現代工程工具和信息技術工具。 |
(1)課堂講授 (2)動手操作 (3)小組讨論 |
畢業要求指标點0.學生應樹立和踐行社會主義核心價值觀，成為德智體美勞全面發展的社會主義事業合格建設者和可靠接班人。 教學目标2：掌握汽車系統動力學、電子電路基礎和電控技術的基本理論和實踐方法，熟練運用信息技術工具獲取有效信息，能夠運用相應軟硬件開發工具針對具體功能設計開發系統、電路和程序，實現模型車平台上的智能控制基本功能驗證，掌握并能夠将車輛工程基礎知識應用于智能車項目的設計中。 |
(1)分組讨論 (2)動手操作 (3)作品展示 |
畢業要求指标點0.學生應樹立和踐行社會主義核心價值觀，成為德智體美勞全面發展的社會主義事業合格建設者和可靠接班人。 教學目标3：對工程問題具有宏觀技術路線和具體技術方案的把握，通過專業工程實踐過程正确認識工程研發意義，形成對車輛、電子、控制交叉學科和技術的興趣愛好，培養團結協作的實踐能力和嚴謹實幹的工程素養，以适應行業和社會對複合型人才的素質需求。 |
表3 教學内容與教學目标對應關系
實踐教學内容 |
教學目标 |
（1）汽車基本知識（2）基礎硬件電路（3）模型車設計 |
教學目标(0)：激發培養學生樹立和踐行社會主義核心價值觀，成為德智體美勞全面發展的社會主義事業合格建設者和可靠接班人。 教學目标1：理解汽車電子技術原理和方法，重點掌握汽車電子技術實踐過程，能夠通過自主學習和已掌握知識解決電動模型車智能控制的複雜工程問題。能夠針對複雜工程問題，開發、選擇與使用恰當的諸如設計開發、生産制造、工藝流程、實驗操控等方面的技術、資源、現代工程工具和信息技術工具。 |
（1）單片機基礎（2）控制算法基礎 |
教學目标(0)：激發培養學生樹立和踐行社會主義核心價值觀，成為德智體美勞全面發展的社會主義事業合格建設者和可靠接班人。 教學目标2：掌握汽車系統動力學、電子電路基礎和電控技術的基本理論和實踐方法，熟練運用信息技術工具獲取有效信息，能夠運用相應軟硬件開發工具針對具體功能設計開發系統、電路和程序，實現模型車平台上的智能控制基本功能驗證，掌握并能夠将車輛工程基礎知識應用于智能車項目的設計中。 |
（1）分組實驗（2）整車實例
|
教學目标(0)：激發培養學生樹立和踐行社會主義核心價值觀，成為德智體美勞全面發展的社會主義事業合格建設者和可靠接班人。 教學目标3：對工程問題具有宏觀技術路線和具體技術方案的把握，通過專業工程實踐過程正确認識工程研發意義，形成對車輛、電子、控制交叉學科和技術的興趣愛好，培養團結協作的實踐能力和嚴謹實幹的工程素養，以适應行業和社會對複合型人才的素質需求。 |
11．實踐環節教學過程管理
1、教師要積極備課，認真準備實踐環節；在課堂内進行大綱解讀，使學生清楚本課程具體的課程目标，通過該課程的學習應掌握的知識和獲得的能力；對課程内容要融會貫通，切忌照本（幕）宣科。注重知識的拓展，并在課堂上加強思政教育。
通過實驗教師的講解、示範和學生的動手實踐，培養學生的實際動手能力，電子電路設計技能，單片機及嵌入式系統開發和操作技能，複雜問題的分析和解決能力。對應每個試驗項目的具體培養任務如下：
①使學生掌握典型基礎電路、模拟電路、數字電路設計和實驗方法
②使學生掌握單片機及嵌入式系統開發、編程和實驗方法
③使學生掌握圖像處理系統設計和實驗方法
④使學生掌握電動模型車電控系統集成、開發和實驗方法
⑤使學生組建模型車競賽團隊，促進協作、競争、共同進取
2、教師按照如下教學過程管理規定實施教學：
①教學動員工作：在課前組織全體任課教師進行集中大會、分配任務。任課教師應對學生介紹分組、成績評定和實習紀律情況，進行安全教育；
②課前準備工作：每次課程之前，組織老師準備教具；并要求在課程始末進行教具使用記錄填寫工作；
③課間管理工作：教師首先要介紹本堂課程的主要内容、使用的工具、用電安全注意事項，在實驗過程中導師應主動指導或輔助參與；鼓勵同組學生做好分工，從而避免混亂、确保安全和工作效率；
④課後整理工作：課程結束後，導師在完成課堂内容總結後，應安排學生完成現場的清理和整潔工作，應嚴格保證教具回歸原貌，以便下組同學教學使用。
⑤成績評價體系标準真實、嚴謹、公平、公正、公開，能促使學生學習的積極性。
3、實驗教學基本要求
①使學生掌握典型基礎電路、模拟電路、數字電路設計和實驗方法。掌握基本電子元器件原理及用途，掌握橋式整流電路、電源濾波器、信号濾波器等典型模拟電路，門電路、組合邏輯電路、觸發器等典型數字電路原理及使用方法。了解電路系統的信号傳輸流程和記錄、顯示方式。
②使學生掌握單片機及嵌入式系統開發、編程和實驗方法。掌握單片機最小系統組成，編寫模拟量輸入/輸出、數字量輸入/輸出、PWM脈寬調制信号程序，了解各信号量的采集、輸出和記錄、顯示方式。
③使學生掌握電動模型車電控系統集成、開發和實驗方法。掌握電動模型車驅動系統工作原理及其電控方法，開發電控系統，編寫電機、轉向舵機等控制程序，集成電控系統軟硬件，實現模型車電控驅動。
④使學生組建模型車競賽團隊，促進協作、競争、共同進取。以小組為單位，自主創新設計電動模型車智能行駛方案，集成模型車電控系統，通過團隊競賽形式組織單車和多車競賽，促進創新實踐過程中的協作競争。
4、實驗項目一覽表
表4. 實驗項目一覽表
序号 |
實驗項目 |
内容提要 |
實驗 類型 |
學時分配 |
主要儀器設備 |
實驗 地點 |
考核 形式 |
1 |
電子元器件認識 |
進行基本電子元器件原理、功能和應用的實踐認知。 |
綜合性 |
2 |
電子元器件 |
拖拉機實驗室 |
口試；試驗報告（或作業） |
2 |
電路設計與測試 |
進行典型電路系統的搭建和實驗。學生自主完成電路的搭建，測試電路輸入/輸出的變化及規律，驗證電路原理。 |
綜合性 |
2 |
可控電源、示波器 |
拖拉機實驗室 |
口試；試驗報告（或作業） |
3 |
單片機最小系統設計與編程 |
進行單片機最小系統的搭建和實驗。學生自主完成系統的搭建，編寫程序，測試各接口、各類信号輸入/輸出，完成I/O、數模轉化、頻率捕捉、PWM輸出等實驗。 |
設計性 |
2 |
電源、單片機、示波器 |
拖拉機實驗室 |
口試；試驗報告（或作業） |
4 |
模型車驅動行駛 |
進行電動模型車搭建和實驗。學生自主完成電動模型車的搭建，完成驅動電機控制系統設計和程序的編寫，轉向舵機控制系統設計和程序的編寫，測試電動模型的驅動和轉向功能，記錄控制效果。 |
設計性 |
2 |
模型車、單片機、電機、舵機 |
拖拉機實驗室 |
實物；試驗報告（或作業） |
12．考核要求、考核方式及成績評定标準
12.1考核方法
由指導教師分别根據實踐過程表現、實驗報告、期末作業（大作業）進行考核，考核學生教學目标的達成。具體方法如下：
表5 考核方法（與教學目标對應）
考核方法 |
教學目标 |
1、針對學習效果進行考核。 2、考核方式：實驗操作、口試、實驗報告。 3、考核依據：課堂表現、實驗報告、實物評比。 |
教學目标1：理解汽車電子技術原理和方法，重點掌握汽車電子技術實踐過程，能夠通過自主學習和已掌握知識解決電動模型車智能控制的複雜工程問題。能夠針對複雜工程問題，開發、選擇與使用恰當的諸如設計開發、生産制造、工藝流程、實驗操控等方面的技術、資源、現代工程工具和信息技術工具。 |
1、針對學習效果進行考核。 2、考核方式：實驗操作、口試、實驗報告。 3、考核依據：課堂表現、實驗報告、實物評比。 |
教學目标2：掌握汽車系統動力學、電子電路基礎和電控技術的基本理論和實踐方法，熟練運用信息技術工具獲取有效信息，能夠運用相應軟硬件開發工具針對具體功能設計開發系統、電路和程序，實現模型車平台上的智能控制基本功能驗證，掌握并能夠将車輛工程基礎知識應用于智能車項目的設計中。
|
1、針對學習效果進行考核。 2、考核方式：實驗操作、口試。 3、考核依據：考核學生在實踐活動中的分工履職和團隊協作情況，實物評比。 |
教學目标3：對工程問題具有宏觀技術路線和具體技術方案的把握，通過專業工程實踐過程正确認識工程研發意義，形成對車輛、電子、控制交叉學科和技術的興趣愛好，培養團結協作的實踐能力和嚴謹實幹的工程素養，以适應行業和社會對複合型人才的素質需求。 |
12.1考核标準
(1)基本要求
為強調實踐教學的基礎的參與性和實踐性，要求參加該實踐環節最終考核的基本條件是：缺勤次數不得超過兩次，超出2次的不得參加結課考試。
(2)評價标準
表6教學目的（畢業要求指标點）的評價指标
評價等級 評價指标 |
優秀≥90 |
80≤良好<90 |
70≤中<80 |
60≤及格<70 |
不及格<60 |
|
教學目的1 |
畢業要求 指标點5.2 |
在完成大作業的過程中能夠針對複雜工程問題，開發、選擇與使用恰當的諸如設計開發、實驗操控等方面的技術和工具，具備解決具體工程問題的思路和方法，完成的作品突出，具有創新能力 |
思路清晰正确，方法恰當，能夠使用信息技術工具，完成的作品較好，能夠實現全部功能 |
思路基本正确，方法基本恰當，能夠使用信息技術工具，完成的作品能夠實現基本功能 |
思路不是太清晰，方法不是太恰當，能夠使用信息技術工具，完成的作品較差，能夠行駛，隻能實現較少功能 |
沒有思路，找不到方法，不會使用信息技術工具，不能完成作品 |
教學目的2 |
畢業要求 指标點1.5 |
掌握并能夠将車輛工程基礎知識應用于車輛工程項目的設計中。設計作品時能考慮汽車結構，理論，動力學等方面的問題。 |
設計作品時能考慮汽車結構，理論，動力學等方面的問題。 |
設計作品時對汽車結構基本了解，具有一定理論，動力學等方面的知識。 |
設計作品時不太了解汽車結構，對理論，動力學等方面的知識了解較少。 |
設計作品時完全不考慮汽車結構，不具備理論，動力學等方面的知識。 |
教學目的3 |
畢業要求 指标點9.1 |
能夠在多學科背景下的團隊中承擔個題、團隊成員以及負責人的角色、理解個體與團隊的關系。 |
能夠合格的履行小組團隊分工職責，且主動協同配合他人完成複雜工作 |
能夠履行團隊分工職責，當隊友有協作需求時可以給予配合。 |
雖然未表現出組織能力和協作能力，但基本能夠履行團隊小組分配的工作 |
雖動手實踐，但與其他隊員無溝通，自己做自己的。 |
表7《智能電動模型車創新實踐》課程實驗評分标準
現場操作考核标準（100分） |
|||
0-59分 |
60-75分 |
76-89分 |
90-100分 |
不聽從老師指揮，不配合實驗組工作，幹擾實驗進程。 |
實驗規劃較差，在老師多次督促下能夠操作儀器，溝通協作能力較差，實驗現場記錄潦草。 |
實驗規劃較好，能夠在老師指導下操作儀器，溝通協作能力一般，實驗現場記錄較為準确。 |
實驗規劃得當，過程銜接緊密，能夠主動操作儀器，溝通協作能力較強，實驗現場記錄詳細、準确。 |
實驗報告考核标準（100分） |
|||
工整性（10分） |
完整性（10分） |
準确性（50分） |
創新性（30分） |
0分~10分 |
0分~10分 |
0分~50分 |
0分~30分 |
字迹清楚是否，報告是否整潔。 |
實驗項目是否完整，各項目内容是否完整。 |
實驗數據記錄是否準确，數據處理計算是否完整、準确，結果可是否信，數據圖表是否準确、表達是否合理。 |
是否對實驗結果進行合理、準确的誤差分析；是否讨論實驗工況與理論模型的差異；是否充分考慮相關因素。 |
12.3成績評定
期末大作業50%+平時表現30%+實驗報告20%。（按表6、7所示成績評定分值表評定，提交成績評定表如表8所示）
表8 考核成績評定分值表
考核方式 課程目标 |
期末大作業 （50） |
平時表現 （30） |
實驗報告 （20） |
小計 （分） |
||
指标點5.2 |
課程目标1 |
方案正确、思路清晰正确、方法恰當，能夠使用信息技術工具，完成的作品較好，能夠實現全部功能，具有創新 |
40 |
15 |
10 |
65 |
指标點1.5 |
課程目标2 |
掌握并能夠将車輛工程基礎知識應用于車輛工程項目的設計中。設計作品時能考慮汽車結構，理論，動力學等方面的問題。 |
10 |
5 |
10 |
25 |
指标點9.1 |
課程目标3 |
培養學生組織分工、團隊協作意識 |
0 |
10 |
0 |
10 |
合計 |
50 |
30 |
20 |
100 |
||
13．實習教材、教學指導書或參考書目
[1]. 闫琪，等. 《智能車設計“飛思卡爾杯”從入門到精通》，北京：北京航空航天大學出版社，2014.09
[2]. 王盼寶，等.《智能車制作》，北京：清華大學出版社，2017.12
14．現有校内實習⛩⛪➰概況
實踐場地選擇符合場地需求的校内汽車系實驗室。實驗室内具有多台操作平台能夠滿足80人左右同時進行實驗操作，需要具備安全取電條件，能夠完成實驗操作。
15．現有校外實習⛩⛪➰概況
無
16．執筆人
李建華 副教授，張素民 副教授
17．制定日期
2019.12.31
18．審核人
李靜 教授、王軍年 教授
19．審核日期
2020.01.07
20．學院審定程序說明
經學院教學委員會讨論通過，可執行。
21．學院審定日期
2020.01.14
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