MWORKS开发平台架构及二次开发 教学大纲

PAGEPAGE5《MWORKS开发平台架构及二次开发》课程教学大纲课程基本信息课程中文名称：MWORKS开发平台架构及二次开发课程英文名称：MWORKSDevelopmentPlatformArchitectureandSecondaryDevelopment开课学期：春季/秋季学分/学时：2.0/32先修课程：高等数学、线性代数、程序设计基础（C语言）等建议后续课程：信号与系统、数字信号处理、数字图像处理、模式识别等适用专业/开课对象：工科/理科高年级本科生、研究生课程教学大纲正文一、课程的性质、目的和任务科学计算与系统建模仿真已广泛用于数值计算、机械化工、建模仿真、电力能源、航空航天、军工等学术研究和工业制造领域。MWORKS平台是由我国苏州同元软控信息技术有限公司基于国际知识统一表达与互联标准打造的系统智能设计与验证平台，是MBSE方法落地的使能工具。平台自主可控，为复杂系统工程研制提供全生命周期支持，并已经过大量工程验证。该平台全面支持信息物理融合系统设计、仿真、验证及运维，面向不同的行业应用场景提供专业、系统的数字化工程解决方案，有效地赋能中国装备行业提质增效和转型升级，也推动了装备数字化的创新探索和实践落地。为了更好地满足用户的个性化需求，提高平台的灵活性和可定制性，同时又避免系统变得过于庞大和冗杂，MWORKS提供了开发者定制和扩展平台功能的能力。通过MWORKS提供的统一接口规范，开发者可以以一致的方式进行二次开发，以满足特定的应用场景和业务需求。在二次开发的过程中，开发者之间可以进行知识共享和合作，共享二次开发经验、技术和资源，共同解决问题，推动整个开发者社区的发展，实现平台的共同建设，丰富应用生态环境。本课程是面向工科/理科高年级本科生和研究生开设的基础选修课程。本课程的教学目的是使学生了解MWORKS开发平台架构以及其二次开发原理、流程以及具体的开发方法，包括面向科学计算的二次开发、面向系统建模的二次开发、带用户界面的应用开发。通过学习，学生将深入理解MWORKS平台架构，具备基于MWORKS.Syslab和MWORKS.Sysplore的二次开发能力，能够开发出新的工具箱或模型库。本课程注重提高学生解决问题的能力、软件应用能力，培养学生严谨、规范、理论联系实际的科学态度，为他们今后从事科研活动和继续深造打下扎实的基础。本课程的具体教学目标可分解为以下5点：了解科学计算、建模仿真、信息物理系统的概念和发展历史，熟悉MWORKS平台技术及其二次开发架构，树立正确良好的软件工程思维和设计思想熟悉MWORKS.Syslab平台和Julia语言的原理和使用，掌握基于MWORKS.Syslab的面向科学计算的二次开发方法，包括内核级和应用级的二次开发。熟悉MWORKS.Sysplorer平台和Modelica语言的原理和使用，掌握基于MWORKS.Sysplorer的面相系统建模的二次开发，包括内核级和应用级的二次开发。了解用户界面的开发工具，掌握基于MWORKS.Syslab平台和MWORKS.Sysplorer平台的APP开发方法。掌握利用MWORKS平台开发综合应用的方法，培养学生分析与解决工程实践问题的能力；掌握撰写技术报告、分组交流讨论的方法，培养学生的团队协作意识、组织能力与表达能力，获得研究与开发的基本训练。课程目标对毕业要求的支撑关系毕业要求课程目标对毕业要求的支撑关系毕业要求1：工程知识能够将数学、自然科学、工程基础和专业知识用于解决复杂计算机工程问题。课程目标1，2、3、4毕业要求2：问题分析能够应用数学、自然科学基本原理，并通过文献研究，识别、表达、分析复杂计算机工程问题，以获得有效结论。课程目标5、6毕业要求3：设计/开发解决方案能够设计针对复杂计算机工程问题的解决方案，设计满足特定需求的计算机系统，并能够在设计环节中体现创新意识，考虑法律、健康、安全、文化、社会以及环境等因素。课程目标5、6毕业要求4：研究能够基于科学原理并采用科学方法对复杂计算机工程问题进行研究，包括设计实验、分析与解释数据、并通过信息综合得到合理有效的结论。课程目标2、3、4、5、6毕业要求5：使用现代工具能够在计算机工程实践中开发、选择与使用合理有效的技术、资源、现代工程工具和信息技术工具，并了解其局限性。课程目标2、3、4，5、6毕业要求6：工程与社会具有追求创新的态度和意识，掌握基本的创新方法，以及综合运用理论和技术手段设计复杂计算机系统与过程的能力；设计过程中能够综合考虑社会、经济、文化、环境、法律、安全、健康、伦理等制约因素。课程目标5、6毕业要求7：环境和可持续发展了解与本专业相关的职业和行业的生产、设计、研究与开发、环境保护和可持续发展等方面的方针、政策和法津、法规；能够正确认识专业工程实践对环境和社会可持续发展的影响，合理评价专业工程实践和复杂工程问题解决方案对社会、健康、安全、法律及文化的影响。毕业要求8：职业规范具有坚定正确的政治方向，良好的思想品德、社会公德和职业道德；具有人文社会科学素养、社会责任感；具有良好的身体素质和心理素质，能履行建设祖国和保卫祖国的神圣义务。课程目标1、6毕业要求9：个人和团队具有在多学科团队中发挥作用的能力。课程目标5、6毕业要求10：沟通能够就复杂计算机工程问题与业界同行及社会公众进行有效沟通与交流，包括撰写报告和设计文稿、陈述发言、清晰表达个人见解等，并具备一定的国际视野，能够在跨文化背景下进行沟通和交流。课程目标5、6毕业要求11：项目管理具有一定的组织与工程管理能力、表达与人际交往能力以及在多学科背景下的团队中发挥重要作用的能力。毕业要求12：终身学习具有自主学习和终身学习的意识，有不断学习和适应发展的能力。课程目标1、2、3、4、5、6二、课程内容、基本要求及学时分配课程内容从MWORKS开发平台架构和二次开发的角度出发，首先在科学计算与系统建模仿真平台MWORKS简介的基础上，系统介绍MWORKS开发平台架构以及其二次开发简介，其次分别学习面向科学计算的二次开发、面向系统建模的二次开发和带用户界面的应用开发，然后是综合应用二次开发实践。最后，作为软件开发类的实践课程，本课程安排了10课时的小作业和大作业实践与汇报讨论。序号教学内容基本要求及重点和难点学时（课堂教学+实验）教学方式对应的教学目标1科学计算与系统建模仿真平台MWORKS简介科学计算发展概述系统建模发展概述信息物理系统概述及其建模采用MWORKS构建信息物理系统的优势MWORKS平台架构及二次开发的必要性了解本课程的基本内容与任务。。了解科学计算、系统建模、信息物理系统的发展历史、特点、功能，以及在各领域的应用。熟悉MWORKS平台发展历史、基本功能、平台架构及二次开发的必要性2课堂讲授12MWORKS平台开放架构与二次开发MWORKS平台技术架构MWORKS平台内核级二次开发MWORKS平台应用级二次开发掌握MWORKS平台的技术架构；掌握MWORKS平台内核级和应用级二次开发方法4课堂讲授13面向科学计算的二次开发科学计算语言Julia简介内核级二次开发应用层二次开发熟悉科学计算语言Julia，掌握面向科学计算的二次开发技术，包括内核级和应用级开发，具备开发科学计算应用程序的能力4课堂讲授1,24面向系统建模的二次开发系统建模语言Modelica简介内核级二次开发应用层二次开发熟悉系统建模语言Modelica，掌握面向系统建模的二次开发技术，包括内核级和应用级开发，具备开发系统建模应用程序的能力4课堂讲授1,35带用户界面的应用开发用户界面开发工具概述科学计算环境APP的开发和运行系统建模仿真APP的开发和运行了解用户界面开发工具，掌握在MWORKS平台上APP的开发运行模式和流程，具备开发科学计算和建模仿真APP的能力4课堂讲授1,46综合应用二次开发深度学习工具箱开发机械运动模型库开发熟悉基于MWORKS.Syslab平台和MWORKS.Sysplore平台开发综合应用的基本原理与流程4课堂讲授1,2,67课程设计与讨论

1.课程设计；

2.课堂汇报讨论；

3.课程复习与答疑。要求学生利用所学课程相关知识，开发一个科学计算工具箱、一个系统建模仿真的模型库或带用户界面的应用，并撰写技术报告和分组交流讨论，培养学生的团队协作意识、组织能力与表达能力。使学生明确和巩固本门课程的重点知识和原理。10课堂讲授+课外实验+课堂讨论1,2,3,4,5,6三、教学方法在教学过程中，体现“学生主体、教师主导”的教学思想，提倡启发式、讨论式、研究式、项目式教学，突出对学生工程思维、主动实践意识以及自主创新能力的培养。课程教学分课堂教学与课外实践。课堂教学包括课堂讲授、讨论课等；课外实践包括课外作业、实验、技术报告、大作业等环节。坚持理论与实践相结合教学模式，提高学生利用现代工具解决工程实践问题的能力。四、课内外教学环节及基本要求课内采用“讲授为主，讨论为辅”的方式，课后提供PPT课件下载。课外环节包括：实验、答疑等。本课程的实验环节采用“课外完成，课内讨论”的方式。五、考核方式及成绩评定本课程以平时成绩和上机实验两种方式相结合。平时成绩占10分，主要包括平时出勤和课堂表现。小作业成绩占30分。主要包括选题难度、完成质量、小作业报告等。大作业成绩占60分。主要包括选题难度、完成质量、大作业报告等。六、教材和参考资料参考资料1.《MWORKS开发平台架构及二次开发》，张莉、张永飞、刘芳、陈娟著。电子工业出版社，2024年9月（预计）2.《计算机科学计算》，张宏伟、金光日著。北京：高等教育出版社，2013年8月。3．《科学计算导论》，（英）希思著，张威，贺华，冷爱萍译。北京：清华大学出版社，2015年10月。4．《Julia编程从入门到实践》，周俊庆著。北京：电子工业出版社，2019年6月。5.《StatisticswithJulia-FundamentalsforDataScience,MachineLearningandArtificialIntelligence》，Y