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智能系统实验室本学期继续《大数据与机器智能》课程,课号:01510243,欢迎大家选课!

工业系统基础

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课程性质

课程定位为文化素质教育核心基础课程,主要面向大文科和理科等非工科本科生,属于文科生必修课。课程类型为理论+实践类课程,采取大班上课+小班研讨的教学组织模式。

课程编号

11510023

教学目标

通过名家导引、产业案例研讨和小组探究实践等形式展开探究式自主学习,有助于非工科学生接触工程实际、获得工业体验、感受工业文明、了解工程系统、熏陶工程思维,同时强化严谨的工作作风、逻辑思维和团队合作精神。

课程简介

课程总体框架确定为“工程思维、实践本位、人文视角”。

本课程以名家讲述产业系统为导引,以系统科学的基本定律为线索,以学生团队形式参与工程实践为载体展开内容,通过理论与实践相结合,使学生体验工程实践,了解工程系统,强化工程思维,感受工业文明。

课程为3学分(课内48学时课外96学时),分三个阶段进行:

第一阶段:名家讲座,了解产业系统,提高工程认识;

第二阶段:剖析产业案例,了解系统工程思维;

第三阶段:开展团队小组研讨,实践工程项目。

教学内容

名家讲座(课内15学时,课外15学时)

  1. 工业化使命和清华文化的生成-人文学院程刚(2学时)
  2. 通识教育视角看工程教育-数学系白峰杉(3学时)
  3. 工业产品与艺术设计-美术学院刘新(2学时)
  4. 工程哲学与工程思维-社科学院鲍鸥(3学时)
  5. 工业生态学与工程伦理-环境系石磊(2学时)
注:每次课后有阅读要求,课上2-3学时/次,课下2-3学时/次,共5次

剖析产业案例,了解系统工程思维(课内18学时,课外18学时)

  1. 能源工业:重点理解系统观之整体优化律
  2. 材料工业:重点理解系统观之结构质变律
  3. 化学工业:重点理解系统观之层次转化律
  4. 制造业: 重点理解系统观之差异协同律(现场参观长安汽车基地)
  5. 高新技术产业与新兴战略性产业:重点理解系统观之自组织涌现律
  6. 建筑业: 兼论生产与文化的关系
注:每次课后有阅读要求,课内3学时/次,课外3学时/次,共6次。

开展团队研讨,实践工程项目(课内15学时加课外50学时)

团队每组8-10人,围绕主题实践并升华产业认识,每组配1名指导教师。教学方式包含教师讲解,学生亲身体验实践,小组主题讨论,教师辅导,实践验证等教学环节。每组分两个主题方向,每个小组方向4-5人。
案例名称 实践单元 案例目标 分类
化工及能源行业过程控制优化 流程控制实验装置 化工及能源行业过程控制优化 化工、能源
大规模生产的智能化与定制化 柔性线 典型汽车行业 汽车
3D打印-制造业的未来 3D打印 无限的可能 3D打印的精确度与功能桌面级、工业级、高精度 3D打印发展方向 3D打印
沙盘点兵 智能工厂沙盘 O2O系统仿真与实体沙盘结合的案例学习,进行沙盘模型搭建、仿真系统搭建、模型计算优化等 工业系统构成
天工开物,道技合一 焊接,焊接机器人 焊接技术的发展,焊接产业的构成和运行方式 焊接与切割
穿越六千年的文明—铸造技术的发展 砂型铸造,消失模铸造与3D砂型打印 铸造技术的发展,跨学科融合渗透的技术变革 冶金产业、绿色环保
可持续发展—低碳环保设计与实践 无碳小车设计制作,斯特林发动机设计制作 低碳环保的可行性途径,成本与社会效益 绿色低碳环保
最强大脑—人工智能产业 云计算平台使用,TensorFlow使用 安卓应用开发,语音识别开发 信息产业、软件、电子
注:每次课后有阅读、研讨与实践要求,课上3学时/次,共5次,课下总50学时。

小组(每个小组方向)汇报展示,凝练工程思维(课内3学时加课外16学时)

注:课后各小组方向进行讨论,准备和制作汇报材料,共16学时

教学具体安排

第1周:课程考核要求及安排介绍(1学时)+工业化使命和清华文化的生成(程刚,2学时)

第2周:通识教育视角看工程教育(白峰杉,3学时)

第3周:工业产品与艺术设计(刘新,2学时)+课程案例考察与指导老师见面(1学时)

第4周:面向工业4.0的制造业生产模式(李双寿,3学时)

第5周:煤炭、石油与电力产业-整体优化律

第6周:新能源、钢铁产业-整体优化律、结构功能律

第7周:工程哲学与工程思维(鲍鸥,3学时)

第8周:工业生态学与工程伦理(石磊2学时)+期中考试(1学时)

第9周:化学工业-层次转化律

第10周:机械产业-差异协同律

第11周:汽车产业-现场参观长安汽车基地

第12周:建筑产业-生产与文化的关系

第13周:小组方向的案例统一预演与指导(案例实践从第9周启动,每周1次)

第14周:小组方向的统一汇报展示(周末,和白峰杉课程学生一同交流)

注:小组案例实践环节在第9周正式启动,实践5次。除课程所设案例实践统一时间段以外,其他周次保证每周每个案例均自行组织实践1次。

案例单元(课外16学时)

最强大脑

工概课-最强大脑案例