《智能感知系統(tǒng)設計》教學大綱課程英文名IntelligentPerceptionSystemDesign課程代碼03M0290學分2.0總學時32理論學時24實驗學時8上機學時0實踐學時0課程類別專業(yè)教育課程課程性質限選先修課程高級語言程序設計、現(xiàn)代傳感與檢測技術、計算機系統(tǒng)基礎適用專業(yè)人工智能開課學院信息工程學院注：課程類別是指公共基礎課/學科基礎課/專業(yè)教育課；課程性質是指必修/限選/任選。一、課程地位與課程目標（一）課程地位《智能感知系統(tǒng)設計》是人工智能及相關專業(yè)的核心課程，在人才培養(yǎng)體系中具有重要地位。課程結合人工智能、信號處理、通信技術和物聯(lián)網等多學科知識，系統(tǒng)講解智能感知系統(tǒng)的設計原理與實現(xiàn)方法，突出理論與實踐結合的培養(yǎng)模式。通過綜合設計案例和實踐環(huán)節(jié)，課程培養(yǎng)學生解決實際工程問題的能力，支撐專業(yè)培養(yǎng)目標中關于“工程技術解決方案設計”“創(chuàng)新能力”和“實踐能力”的要求，同時緊貼智能交通、工業(yè)物聯(lián)網、智慧醫(yī)療等行業(yè)需求，為學生未來的專業(yè)發(fā)展和產業(yè)適應提供堅實基礎。（二）課程目標該課程應達到的預期學習結果（ILO，IntendedLearningOutcomes）如下所示：知識目標（ILO1）：學生能夠系統(tǒng)掌握智能感知系統(tǒng)的基本理論、關鍵技術和設計方法，包括智能傳感器、數據預處理、多模態(tài)數據融合和人工智能算法等內容，理解智能感知系統(tǒng)在工程中的實際應用。能力目標（ILO2）：學生具備設計和實現(xiàn)智能感知系統(tǒng)的綜合能力，能夠進行需求分析、方案設計、系統(tǒng)集成與調試。通過課程實踐環(huán)節(jié)，提升解決復雜工程問題的能力和自主學習能力，具備運用先進技術和工具解決實際問題的能力。素質目標（ILO3）：學生能夠在學習和實踐過程中形成良好的工程倫理、社會責任感和創(chuàng)新意識，關注智能感知技術對社會、經濟、環(huán)境的影響，具備跨學科協(xié)作與團隊合作的意識，培養(yǎng)終身學習的習慣與能力。課程思政與勞動教育目標滲透社會責任、可持續(xù)發(fā)展理念和工程倫理教育，結合實際案例培養(yǎng)家國情懷；通過實踐環(huán)節(jié)鍛煉動手能力，體驗勞動價值，弘揚工匠精神。二、課程目標達成的途徑與方法本課程采用課堂教學為主，結合出勤、課外作業(yè)、實驗教學、期末考試等多種形式，全面培養(yǎng)學生的理論知識和實踐能力。課程目標課程目標達成的途徑與方法ILO-1課堂教學、課外作業(yè)、實驗教學、期末考試ILO-2課外作業(yè)、實驗教學、期末考試ILO-3出勤、課堂教學、實驗教學、期末考試三、課程目標與相關畢業(yè)要求的對應關系畢業(yè)要求3：設計/開發(fā)解決方案：能夠設計針對人工智能復雜問題的解決方案，設計滿足特定需求的智能系統(tǒng)，并能夠在設計環(huán)節(jié)中體現(xiàn)創(chuàng)新意識，考慮社會、健康、安全、法律、文化以及環(huán)境等因素。畢業(yè)要求3-2：能夠針對特定需求獨立進行智能系統(tǒng)設計，并通過仿真或實驗等手段驗證可行性。畢業(yè)要求4研究：能夠基于人工智能科學原理并采用科學方法對復雜工程問題進行研究，包括設計實驗、分析與解釋數據、并通過信息綜合得到合理有效的結論。畢業(yè)要求5：使用現(xiàn)代工具：能夠針對人工智能復雜問題，開發(fā)、選擇與使用恰當的技術、資源、現(xiàn)代工程工具和信息技術工具，包括對復雜工程問題的預測和模擬，并能夠理解其局限性。課程目標課程目標對畢業(yè)要求的支撐程度（H、M、L）畢業(yè)要求3-2畢業(yè)要求4畢業(yè)要求5ILO-1HILO-2HHILO-3LLL注：1.支撐強度分別填寫H、M或L（其中H表示支撐程度高、M為中等、L為低）。四、課程主要內容與基本要求第一章緒論1.1智能感知系統(tǒng)的概念與功能1.2智能感知系統(tǒng)的構成1.3智能感知系統(tǒng)的應用場景1.4智能感知系統(tǒng)的未來發(fā)展方向基本要求：了解智能感知系統(tǒng)的基本概念、主要功能及構成，掌握其在智能交通、智慧城市、工業(yè)物聯(lián)網、生態(tài)監(jiān)測等領域的典型應用，理解未來智能感知系統(tǒng)的發(fā)展趨勢，如多模態(tài)融合、自主智能化、群體網聯(lián)化等。通過結合我國在智慧城市建設、工業(yè)制造升級等領域的應用案例，使學生認識到人工智能技術在推動國家科技發(fā)展中的重要作用，激發(fā)學生的愛國情懷與社會責任感，增強服務國家戰(zhàn)略需求的使命感。第二章智能感知系統(tǒng)構成2.1智能感知傳感器及分類2.2智能感知處理器及技術2.3智能感知通信技術基本要求：掌握智能感知系統(tǒng)中傳感器、處理器與通信技術的基本原理和常用技術，熟悉智能傳感器、智能處理芯片及無線通信技術的實際應用。通過分析我國在智能制造領域傳感器技術的突破與應用，增強學生對我國自主研發(fā)能力的信心，培養(yǎng)科技報國的情懷。第三章智能感知系統(tǒng)數據預處理3.1數據預處理的基本方法3.2數字濾波技術3.3多傳感器時空同步處理基本要求：掌握數據預處理的基本概念與方法，包括粗大誤差處理、噪聲濾波及多傳感器同步技術，能夠運用數字濾波器實現(xiàn)數據的優(yōu)化處理。通過案例講解數據處理在生態(tài)監(jiān)測與環(huán)境保護中的應用，引導學生關注可持續(xù)發(fā)展理念，培養(yǎng)環(huán)境保護意識。第四章智能感知任務與算法4.1智能感知任務與目標4.2機器學習在智能感知中的應用4.3典型算法（如K-Means、DBSCAN）基本要求：掌握智能感知任務的基本分類及特點，熟悉基于機器學習的感知任務設計方法，理解常用算法的核心思想與實現(xiàn)流程。通過對醫(yī)療、國防等領域智能感知系統(tǒng)案例的剖析，培養(yǎng)學生關注技術對社會福祉與國防安全的貢獻，增強社會責任感與家國情懷。第五章智能感知系統(tǒng)設計方法5.1設計流程5.2設計需求分析5.3總體方案設計5.4技術設計及實現(xiàn)5.5測試驗證5.6設計總結基本要求：掌握智能感知系統(tǒng)設計的整體流程，包括需求分析、方案設計、技術實現(xiàn)、測試驗證等環(huán)節(jié)，形成從理論到實踐的系統(tǒng)設計思維。通過案例教學，引導學生樹立科學嚴謹的工程職業(yè)道德，增強技術創(chuàng)新意識和社會責任感。第六章綜合設計案例6.1自動駕駛領域障礙物的感知檢測6.2機器人抓取目標的識別定位6.3慣性導航累積誤差的智能預測與修正基本要求：通過典型案例學習智能感知系統(tǒng)的設計、實現(xiàn)與優(yōu)化方法，掌握其在實際工程中的應用。結合我國在自動駕駛和機器人領域的技術成就，激發(fā)學生的愛國情懷和責任意識，培養(yǎng)服務國家需求的使命感。五、課程學時安排章節(jié)號教學內容學時數學生任務（作業(yè)、自學、討論等任務要求）對應課程目標第一章第一章緒論1.1智能感知系統(tǒng)的概念與功能1.2智能感知系統(tǒng)的構成1.3智能感知系統(tǒng)的應用場景1.4智能感知系統(tǒng)的未來發(fā)展方向4完成關于智能感知系統(tǒng)基本概念和功能的學習任務（課后作業(yè)）。自學了解智能感知系統(tǒng)在智慧城市、工業(yè)物聯(lián)網等領域的典型應用。組織一次課堂討論，探討智能感知系統(tǒng)未來發(fā)展的可能方向（如多模態(tài)融合、自主智能化）。ILO1ILO3第二章第二章智能感知系統(tǒng)構成2.1智能感知傳感器及分類2.2智能感知處理器及技術2.3智能感知通信技術4繪制智能感知系統(tǒng)的組成框架圖，標注傳感器、處理器和通信技術。結合案例分析智能傳感器與傳統(tǒng)傳感器的區(qū)別。完成課堂作業(yè)：智能感知系統(tǒng)主要通信技術分類與比較。ILO1ILO2第三章第三章智能感知系統(tǒng)數據預處理3.1數據預處理的基本方法3.2數字濾波技術3.3多傳感器時空同步處理4編寫一個簡短的程序實現(xiàn)簡單的數據噪聲濾波（可選用Python）。自學數字濾波器的基本原理，并完成課后練習題。參與課堂實驗，模擬多傳感器數據的同步處理過程。ILO1ILO2第四章第四章智能感知任務與算法4.1智能感知任務與目標4.2機器學習在智能感知中的應用4.3典型算法（如K-Means、DBSCAN）4分組討論不同機器學習算法（如K-Means、決策樹）的應用場景。編程實現(xiàn)一個簡單的聚類或分類任務（如DBSCAN）。完成課后作業(yè)：撰寫機器學習在智能感知系統(tǒng)中的應用報告。ILO2ILO3第五章第五章智能感知系統(tǒng)設計方法5.1設計流程5.2設計需求分析5.3總體方案設計5.4技術設計及實現(xiàn)5.5測試驗證5.6設計總結4按需求完成一份智能感知系統(tǒng)的設計方案（小組任務）。參與課堂實驗，完成硬件和軟件設計的分模塊實現(xiàn)與測試。進行設計方案的總結與展示，并回答同學的提問。ILO2ILO3第六章第六章綜合設計案例6.1自動駕駛領域障礙物的感知檢測6.2機器人抓取目標的識別定位6.3慣性導航累積誤差的智能預測與修正4獨立完成一個具體案例（如自動駕駛領域障礙物感知檢測）的需求分析與方案設計。分組合作完成技術實現(xiàn)與測試過程。撰寫項目總結報告，分析設計的優(yōu)缺點及改進方向。ILO2ILO3六、實踐環(huán)節(jié)及基本要求序號實驗項目名稱學時基本要求學生任務實驗性質實驗類別1實驗1：LED2掌握GPIO模式及其應用，熟悉LED硬件電路與STM32軟件配置，完成流水燈功能的實現(xiàn)與調試。驗證必做ILO-12實驗2：溫度傳感器2掌握單總線通信及GPIO配置方法，熟悉DHT11溫濕度傳感器的使用，完成數據采集與串口打印輸出。驗證必做ILO-23實驗3：語音識別子板4熟悉語音識別傳感器原理及GPIO和UART配置，完成語音指令控制底板LED燈的實驗任務。設計必做ILO-3注：1.實驗性質指演示性、驗證性、設計性、綜合性等；2.實驗類別指必做、選做等。七、考核方式及成績評定考核內容考核方式評定標準（依據）占總成績比例支撐課程目標過程考核出勤、課外作業(yè)出勤率：點名5次，評分依據：遲到超過3分鐘即為缺勤。平時作業(yè)：布置6次作業(yè)，評分依據：作業(yè)完成質量（通過內容深度、結構清晰、語言準確和創(chuàng)新性，評估學生對基礎知識的理解與分析能力）。20%ILO-2ILO-3實驗考核實驗操作、實驗報告實驗操作：實驗項目全部獨立順利完成，能熟練使用軟件工具配置實驗環(huán)境，實驗過程數據和結果完整正確，能正確回答老師的提問。實驗報告：實驗報告的撰寫質量。20%ILO-1ILO-2ILO-3期末考核閉卷根據實際得分情況進行評定。6