《环境系统分析》教学大纲

第一篇：《环境系统分析》教学大纲

《环境系统分析》教学大纲

英文名称:Environmental systematic Analysis 学 分:2学分 学 时:32学时 理论学时:32学时 实验学时:0学时 教学对象:环境工程专业

先修课程:高等数学,最优化,环境科学与工程基础 教学目的: 本课程是环境工程专业本科生的选修课程,是一门从理论上探讨环境系统分析基本方法的课程.通过本课程的学习,使学生掌握系统的基本概念和基本理论,了解环境系统分析与环境管理的关系,学会用环境系统分析,预测,模拟,规划的基本方法和技术,形成系统优化的环境保护及管理思想,为学生从事环境管理,环境规划工作提供基本的理论,思想,方法和技术.教学要求: 本课程教学与学习要侧重于环境系统分析的基本理论,方法和技术;掌握环境系统的模型化及模拟技术;能够对环境系统进行最优化与综合分析,为进一步的环境规划与管理课程学习及今后参与环境系统决策打下基础.教学内容: 一,绪论(2学时)系统及其特征,系统分析的基本概念,环境系统分析的目标与任务 基本要求: 了解系统的分类及其特征,了解系统分析的基本概念,理解环境系统分析的目标,任务与分类.二,系统模型化(4学时)数学模型概念,模型的建立,模型的参数估值与检验,灵敏度分析 基本要求: 掌握数学模型的定义,掌握数学模型的建立方法和过程,掌握线性回归分析,曲线拟合及参数估计等数学建模问题,掌握数学模型的验证与误差分析方法.重点: 数学模型的建立方法和过程 难点: 模型的参数估值与检验,数学模型误差分析方法 三,环境基本模型(6学时)污染物在环境介质中的运动特征,基本模型的建立,非稳定源排放的解析解,基本模型的稳态解,污染物在均匀流场中的分布特征,环境质量模型的数值解 基本要求: 掌握污染物在环境介质中的运动特征,了解环境基本模型的建立过程,理解并掌握污染物在均匀流场中的分布特征,掌握对流扩散方程的解析解和应用方法,以及污染物到达对岸和完成横向均匀混合的距离,了解环境质量模型的数值解方法.重点: 污染物在环境介质中的运动特征,非稳定源排放的解析解以及基本模型的稳态解,污染物在均匀流场中的分布特征 难点: 环境基本模型的建立过程,环境质量模型的数值解方法 四,河流水质模型(6学时)基本水质问题,单一河段水质模型,多河段水质模型,河口水质模型 基本要求: 了解河流中的基本水质问题,掌握守恒污染物在均匀流场和非守恒污染物在均匀河流中的两类水质模型的概念和典型模型的解,掌握河流的Streeter-Phelps模型的含义,S-P模型的解和Thomas等改进模型,了解河口水质模型部分.重点: 守恒污染物在均匀流场和非守恒污染物在均匀河流中的两类水质模型的概念和典型模型的解,河流的Streeter-Phelps模型的含义,S-P模型的解和Thomas等改进模型 五,湖泊与水库水质模型(2学时)湖泊水库的水质特征,营养源与营养负荷,箱式水质模型,竖向温度分布模型,综合水质模型 基本要求: 熟悉湖泊和水库的水质特征,理解湖泊与水库的营养源与营养负荷,了解湖泊,水库的箱式水质模型,竖向温度分布模型与综合水质模型 重点: 湖泊和水库的水质特征,湖泊与水库的营养源与营养负荷,湖泊与水库的箱式水质模型 难点: 湖泊与水库的箱式水质模型,深湖与水库的温度模型,湖泊水库的生物学模型 六,空气质量模型(4学时)污染源预测和污染源清单,箱式空气质量模型,高架点源扩散模型,线源与面源模型,参数 基本要求: 掌握主要大气污染物和污染源种类,了解其特点;掌握气温层结,干绝热直减率,位温,逆温的概念,认识气温层结与大气稳定度的关系;掌握各种不同条件下高斯模式的应用公式;掌握烟气抬升高度与地面最大浓度的计算公式, 学习利用常规气象资料确定大气稳定度的分级和获得大气湍流扩散参数的方法,认识点源,线源,面源以及特殊气象条件下大气污染物扩散模式的处理方法.重点: 主要大气污染物和污染源种类,气温层结,干绝热直减率,位温,逆温的概念,各种不同条件下高斯模式的应用公式,利用常规气象资料确定大气稳定度的分级和获得大气湍流扩散参数的方法 难点: 点源,线源,面源以及特殊气象条件下大气污染物扩散模式的处理方法 七,水污染控制系统规划(4学时)系统构成与分类,规划的依据,水质最优规划,水资源-水质系统规划 基本要求: 掌握水污染控制系统的构成与分类,理解进行水污染控制系统规划的依据,掌握排放口处理最优规划与水资源-水质系统规划方法.重点: 水污染控制系统的构成,规划的依据,排放口处理最优规划方法 难点: 排放口处理最优规划方法,水资源-水质系统规划方法 八,空气污染控制系统规划(2学时)空气污染控制过程及其特点,掌握比例下降规划与地面浓度控制规划方法,空气质量-经济-能源系统规划 基本要求: 掌握大气污染控制的过程,了解比例下降规划与地面浓度控制规划方法,理解空气质量-经济-能源系统规划方法.重点: 比例下降规划方法,地面浓度控制规划方法 难点: 比例下降规划方法,地面浓度控制规划方法,空气质量-经济-能源系统规划方法 九,一般决策方法(2学时)环境决策的基本概念,常用决策分析工具,最优化决策,多目标决策 基本要求: 掌握环境决策的基本概念,理解常用决策分析的主要内容与步骤,了解常用的决策分析工具.重点: 常用决策分析的主要内容与步骤 难点: 常用的决策分析工具.参考书: 程声通,陈毓龄,环境系统分析,北京:高等教育出版社 1990 高廷耀主编, 水污染控制工程,北京:高等教育出版社,1989 韦鹤平编著,环境系统工程,上海:同济大学出版社,1993 海思 D A.环境系统最优化,北京:中国环境科学出版社,1987 列奇 L.G,环境系统工程.北京:水利出版社,1987

第二篇：环境系统分析教案

第一章环境系统分析概论

一、系统及其特征

系统是由两个或两个以上相互独立又相互制约的、执行特定功能的元素组成的有机整体。系统的元素又称为子系统，每一个系统又是—个比它更大的系统的子系统。

任何一个系统都具有整体性、相关性、目的性、阶层性和环境适应性的特征。

二、系统的结构化

系统结构化旨在研究系统内部各个子系统之间的分布规律和分布秩序，为系统模型化奠定基础。结构模型解析法是研究系统结构化的有效工具。

结构模型解析法是系统结构化的常用方法。结构模型解析法从一堆杂乱的元素人手，通过构建有向连接图、相邻矩阵、可达性矩阵以及对矩阵的区域分解和级间分解，确定各子系统在系统中的位置，建立系统的递阶结构模型。

三、系统分析方法

系统分析是对研究对象进行有目的、有步骤的探索和研究过程，它运用科学的方法和工具，确定一个系统所应具备的功能和相应的环境条件，以确定实现系统目标的最佳方案。

系统分析的基本过程是对系统的分解和综合，通常可以分为下述六个阶段：明确问题的范围和性质、设立目标、收集资料、建立模型、制定评价标准和进行综合分析。

系统分析的基本内容是系统的模型化、最优化和决策分析。

四、环境系统与环境系统分析

在研究人与环境这个矛盾统一体时，把由两个或两个以上的和环境保护、污染与控制有关的要素组成的有机整体称为环境系统。

环境系统分析的两大任务是：研究环境系统内部各组成部分之间的对立统一关系，寻求最佳的污染防治体系；研究环境质量和社会经济发展的对立统一关系，寻求经济与环境协调发展的途径。应用系统分析方法解决上述环境问题的显著特点是通过模型化和最优化来协调环境系统中各要素之间的关系，实现经济效益、环境效益和社会效益的统——。

[习题及题解]

1．什么是系统?一个系统应具备哪些特征?

2．系统的各种特征在模型化和最优化过程中各起什么作用?

3．简述系统分析的研究对象与研究内容。

4．简述系统分析的基本原理和方法。

5．系统结构化的目的和意义何在?

第二章数学模型概述

[内容简介]

一、定义和分类

根据对研究对象所观察到的现象及实践经验，归结成一套反映数量关系的数学公式和具体算法，用来描述对象的运动规律，这套公式和算法称为数学模型。

数学模型可以从不同的角度进行分类：

按照变量和时间的关系，可以分为动态模型和稳态模型；

按照变量之间的关系，可以分为线性模型和非线性模型；

按照变量的变化规律，可以分为确定性模型和随机模型；

按照模型的用途，可以分别模拟模型和管理模型；

按照模型中参数的特征，可以分为集中参数模型和分布参数模型。

二、模型的建立

一切应用于实际的模型，都必须满足下述要求：要有足够的精度；模型的形式要力求简单实用；模型的依据要充分；模型中应具有可控变量。

—个模型的建立，大体要经历以下步骤。

1．数据的收集和分析

数据收集可以通过两个途径：利用已有数据和现场监测采样。要尽可能多地占有与研究对象有关的数据和资料，包括与研究对象直接相关的数据(如大气环境质量数据、污染源数据等)和间接相关的数据(如气象数据、水文数据、社会经济发展规划数据等)。

对所收集的数据进行整理分析，通常要绘制成变量的时间过程线、空间变化曲线或各种表格以分析事物的发展变化规律。

要保证数据的可靠什。

2．模型结构的选择

模型的结构可分为白箱、灰箱和黑箱三种。白箱模型即机理模型，它是以客观事物的变化规律为基础建立起来的。灰箱模型又称半机理模型，若仅知道各因素之间质的关系，并不确切明了量的关系，还需用一个或多个经验系数来加以定量化。经验系数要借助观测数据或试验数据确定。黑箱模型又称输入—输出模型。它是根据系统的输入、输出数据建立各个变量之间的关系，而完全不追究其内在机理的纯经验模型。

3．参数估计

一个灰箱模型中存在着至少一个待定参数，这些参数的值要根据实际观测数据或实验数据加以确定。

4．模型的检验和修正

用实测的输人—输出数据和已确定了参数的模型计算的输出数据进行比较，以确定模型是否满足精度要求。若模型计算误差超过了预定的界限，则可通过修正参数或调整模型结构加以改进，并需要新估计参数和模型验证。

三、模型参数估计方法

模型参数估值通常有基于同归拟合的方法、基于试验或经验的方法及基于搜索的方法三类。

1．基于回归拟合的方法

(1)图解法

凡给定的公式可以直接描述成一条直线，或经适当处理后能转换为直线时，可将自变量和因变量的各对应点绘于直角坐标系中，用直尺连成尽可能靠近各个点的直线。若直线表达为

y＝b+mx

则上述直线的斜率就是式中的m，y轴上的截距即为式中的6。(2)一元线性回归分析

线性问归分析有两个假设：①所有自变量的值均不存在误差，因变量的值则含有测量误差；②与各测量点拟合最好的直线为能使各点到直线的竖向偏差(因变量偏差)的平方和最小的直线。若模型形式为y＝b+mz，则可得下式：

(3)多元线忭间归分析

多元线性回归分析与一元线性回归分析原理相同。可建交起类似一元线性回归分析中的目标函数来估计未知参数。

2．基于试验或经验的方法

(1)试验法

物理意义明确的参数可通过试验测定的方式辅助确定，比如耗氧速度常数、复氧速度常数等，测定方法参见后面章节或环境监测相关书籍。

(2)经验公式法

利用经验公式计算一些使用频率高的参数，如复氧速度常数、大气扩散方程中的标准偏差等经常采用经验公式估计。

(3)基于搜索的方法

根据搜索方式的不同，基于搜索的方法可分为网格法(枚举法)、最优化方法和随机采样方法等。基于搜索的方法适用于较复杂模型的参数估计以及计算机辅助F的参数自动识别(Auto Calibration)。

网格法

设有几个待定参数，其中O(i＝1，2，…，n)的搜索区间为(a；b)。如果把区间分成m÷等分，分点为O(A＝o，1，2，…，m)，其中口；O＝d／，d；”’＝b，则参数空间o＝(Jl，O，…，Jn)被划分成ml，mz，…，m。个网格。计算所有网格结点，L的目标函数值，选取其中最小值所对应的参数值作为最优参数估计值。

第三章环境质量基本模型

[内容简介]

一、污染物在环境介质中的运动特征

污染物进人环境后的运动形式比较复杂，既有随着介质的推流迁移运动，也有污染物质点的分散运动，以及污染物的衰减转化运动。

1．推流迁移

推流迁移是指污染物在气流或水流作用下产生的位置移动。推流迁移只能改变污染物所处的位置，不能降低污染物的浓度。其迁移通量为：

守恒物质进人环境后仅随介质运动而改变位置，因分散作用不断向周围扩散而降低其初始浓度，但它在介质中的总量不变。

非守恒物质进入环境后，除了随介质流动而改变位置，并不断扩散而降低浓度外，还因自身的衰减而不断降低其总量。

污染物在环境中的衰减过程墓本上符合一级动力学规律，即

dc/dt=kc—一Ac

式中，c为污染物浓度；‘为反应时间；A为污染物降解速度常数。

二、环境质量基本模型与解析解

1.零维模型

(1)模型形式

第四章内陆水域水质模型

[内容简介]

一、基本水质问题

污水排人水域之后，从污水排放口到污染物在水域中达到均匀分布，通常要经历竖向混合和横向混合两个阶段。河流中存在着以下的水质墓本问题。

①生物化学分解 水体中的有机物由于生物降解而消耗河流中的溶解氧。生物化学反应可用一级动力学反应式表达。

②人气复氧 水中溶解氧的主要来源是大气。氧气由大气进入河水的质量传递速度与河水中的氧亏成正比。

③光合作用 水牛植物的光合作用是水体中溶解氧的另一个重要的来源。

④藻类的呼吸作用 藻类的呼吸消耗水中的溶解氧。

⑤底栖动物和沉淀物的耗氧 底栖动物耗氧的主要原因是由于底泥中的耗氧物质返回到水中和底泥顶层耗氧物质的氧化分解。

二、湖泊水库水质模型

1．湖泊和水库的水质特征

湖泊和水库中的水流速很低，停留时间很长，它们属于静水环境，具有相对比较封闭的水生生态系统。富营养化是湖泊和水库中最基本的水质问题。

在水深较大的湖泊和水库中，水温和水质的竖向分层是常见的水质特征。水温的竖向分布随四季气温的变化呈规律性变化。在大多数时间里，湖泊与水库的水质呈竖向分层状态。

2．完全混合模型

完全混合模型又称箱式模型，是一种从宏观上研究湖泊、水库中营养物质平衡的输入—产出关系的模型。

(1)沃伦威德尔模型

①模型的基本形式 假定湖泊、水库中某种营养物的浓度是输入、输出和在湖泊、水库内沉积的该种营养物质的量的函数：

y＝Ic一，CVQC

式中，y为湖泊或水库的容积，m3；C为某种营养物质的浓度，8／m’；／c为某种营养物质的总负荷，g／a；s为营养物在湖泊或水库中的沉积速度常数，1／a；Q为湖泊或水库出流的流量，m3／a。

若令帅刷系数r＝Q，则上述方程为：

dC/dt=Jc

②模型的解析解 给定初始条件，模型解析解为：

[内容简介]

一、河口及近岸海域水文特征

1．河门水文特征

(1)非稳定性棍合

潮汐和风的作用，导致河口与近岸水流在半天或一天内呈周期性变化，以及小周期的随机性变化。流动的非恒定性导使水体的混合具有了明显的时变特征。

(2)潮汐的抽吸和阻滞作用

潮流除引起小尺度的紊动混合外还产生较大尺度的流动，包括剪切作用和环流，对河口中的混合产生抽吸和阻滞。抽吸作用是河口段污染物的运动和盐水上溯的一个重要机理，是产生纵向离散的—个重要部分。

(3)密度分层与斜压环流作用

河口中有来自河流的淡水和来自海洋的咸水，在浮力作用下发生分层流动。河流是河口中密度变化的浮力源而潮汐则是密度变化的动能源。对分层的河口而言，密度等值线呈顶部倾向海洋而底部倾向陆地的倾斜状，潮周平均流速在表层朝向海洋，而在底层朝向陆地，从而在水流内部产生—个因密度变化引起的环流——斜压环流。

2．河口的冲洗时间

河口的冲洗时间是指由于上游径流作用，从河口的某一个特定位置将污染物输送到河口外所需时间。河门冲洗时间基本反映了污染物进入河口后停留的时间。

河口冲洗时间的计算通常采用两种方法，即淡水分数法和修正进潮量法。

下面只介绍淡水分数法。如果将河口分成”段进行冲洗时间的计算，其公式为：

式中，丁为河段总的冲洗时间；f为第i河段的淡水分数；R：为第i河段在一个潮周期上所得的河水水量；P为第i河段在一个潮周期上的进潮量；vJ为第i河段河水的实际体积。

3．近岸海域水流特征

海流有密度流、风生流、潮流，其中起上导作用的是潮流。

(1)潮汐和潮流

潮汐是海面一种长周期的波动现象。由于月球、太阳、地球三者之间相对位置的变化以及地形的影响，潮汐一般分为半日潮(一日两次潮)、日潮(一日一次潮)和混合潮三种类型。

潮流是水平水流运动，同潮汐类似，潮流具有周期性及旋转特性。(2)风生流

由于风作用引起的海水水平运动称之为风生流。

对于近岸海域，当已知离海面10m高处的风速为v1。(m／s)时，可用下式估算海面风生流流速Vs(m／s)：

Vs＝kVlo

式中，A为经验系数。一般取A＝o．3；当风向垂直于海岸时，取A＝o．4；当风向平行于海岸时，取A＝0．07。

二、污染物在水体中的混合稀释

污水在海洋中的物理过程可分为三个基础阶段：初始稀释阶段，再稀释和迁移阶段，长期扩散和输移阶段。1．初始稀释

初始稀释阶段是污水与周围环境水体在排放口近区混合过程。这个过程主要受控于污水的动量、浮力和海流条件。污水在出口动量和浮力作用下边上升边发生紊动混合，当被稀释的污水达到最大的浮升高度停止上升井水平运动或当射流最大速度衰减到喷口的动量再也不能产生显著的混合时，初始混合即结束，此时达到的平均稀释度称为浮力射流的初始稀释度。2．污染羽流再稀释和迁移

再稀释和迁移阶段是指污水场(此时常称之为污染羽流)在海流作用下的湍流扩散和迁移过程。这一条件主要受控于海流条件及海水湍流强度，并且与污水场初始尺度或扩散管长度有关。污染羽流再稀释预测常采用Brooks模式。3．长期扩散和输移阶段

长期扩散和输移阶段是指污水中的污染物在诲洋中的被动输移和扩散过程。这一过程主要由诲洋中各种尺度的湍涡所控制。4，稀释度

稀释度即稀释后的水体总体积与体积中所包含的污水体积之比。

三、河口水质模型 1．河口水质基本模型

由质量平衡原理可以推导出与河流水质模型相似的河口水质基本模型，即：

第六章 流域非点源模型

[内容简介]

一、非点源污染概述

1．定义

狭义的非点源污染指在降雨、径流的淋溶和冲刷作用下，大气中、地面和地下的污染物进入汀河、湖泊和海洋等水体而造成的污染。

广义的非点源污染指时空上无法定点监测的，与大气、水文、土壤、植被、地质、地貌、地形等环境条件和人类活动密切相关的，可随时随地发生的，直接对大气、土壤、水构成的污染。它包括大气环境的非点源、土壤环境的非点源和水环境的非点源。与水环境有关的非点源污染主要包括人气干湿沉降、暴雨径流、底泥二次污染和生物污染等。

2．非点源污染种类和来源

非点源污染物主要包括泥沙、营养物(氮和磷)、可降解有机物(BOD、COD)、有毒有害物质(包括重金属、合成有机化合物)、溶解性固体、固体废物等。

非点源污染主要分为两大类：农业非点源污染和城市径流污染。通常，农业非点源污染主要关注土壤、营养元素和农药的流失，而城市径流污染则主要关注有毒有害物质、有机物和固体废物等的污染。

3．非点源污染的危害

非点源污染的危害，不仅表现在其输出的污染物对受纳水体的污染，也会对农林牧业造成破坏，如农田土壤侵蚀造成的作物减产、土地退化等。城市径流污染能够危害脆弱的城市及其下游的河湖水系，造成富营养化。

二、流域非点源的产生与特征

1．非点源污染的特征

非点源发生机理复杂，影响因素众多。具有以下特点：①受气象因素控制，发生时间上具有随机性和间歇性；②污染源的空间分布具有广泛性；③发生机理复杂，涉及水文学、水力学、土壤学、环境科学等多个学科；④污染物组成和负荷影响因素众多，具有不确定性；⑤非点源污染控制和管理比较困难。

2．非点源污染与水文过程

流域的非点源污染往往伴随着降雨、径流过程而产生，与暴雨过程关系密切。降雨前期地表条件、降雨的强度和历时、径流的发生过程和发生量是影响非点源负荷的主要因素。降雨前期条件直接决定了污染物的类型和潜在污染负荷，降雨对地面的冲击和径流对地表的冲刷是污染物脱离土壤、进入水休的主要动力，而径流量和流速则是污染物挟带能力的主要决定因素。

3．非点源污染模拟的历史

图6—1是非点源污染模拟历史和进展。

[内容简介]

一、大气污染物的扩散过程

1．大气垂直结构

大气层在垂向上具有层状结构。按照大气温度的垂向分布，将大气圈由地表向外依次分为对流层、平流层、中间层和暖层。其中对流层是对人类生产生活影响最大的一层，污染物的迁移扩散也主要在这层。

2．大气运动特征

大气运动特征主要表现为湍流运动，湍流是一种不规则的运动，由若干大大小小的涡旋或湍涡构成。大气湍流的形成与发展取决于机械或动力的因素形成的机械湍流及热力因素形成的热力湍流，是两者综合的结果。

3．大气污染物扩散过程

污染物质广义的扩散过程包括层流、湍流扩散、沉降、降雨清洗、光化学反应等过程。因此，影响污染物在大气中扩散的主要因素包括风、大气湍流、大气稳定度、气温的铅直分布和逆温以及降水与雾等。

4．大气污染物扩散模型分类

按污染物扩散状态可以分烟流模型、烟团模型、箱式模型；按模型推导方法可以分为物理模型和统计模型；按污染源空间尺度町以分为点、线、面、体扩散模型。

二、污染源解析

1．污染源分类

污染源分类见表7—l。

2．大气污染物

大气污染物可根据化学特性分为无机气态物、有机气态物和颗粒物；根据生成源可分为—次污染物和二次污染物。

3．污染源源强

(1)预测源强的一般模型

Q＝KW：(1一N)

式中，Q为源强，对瞬时点源以kg或t计，对连续稳定排放点源以kg／h或t／h计；W，为燃料的消耗量，对固体燃料以k8或t计，对液体燃料以L计，对气体燃料以100m，计，时间单位以L或d计；N为净化设备对污染物的去除效率；K为某种污染物的排放因子，i为污染物的编号。

(2)燃煤的二氧化硫排放源强一般预测模型

Qso：＝KW5(1一V)

式中，Qs。：为二氧化硫排放源强，对连续稳定排放点源以kg／h或t／h计；W为燃煤量，以ks／h或t／L计；V为二氧化硫去除效率，％；S为煤中的全硫分含量，％；K为二氧化硫排放因子，表示煤中硫的转化率为80％。

(3)燃煤烟尘排放源强一般预测模型

Qi=WAB(1—V)

式中，Qc为烟尘排放源强，对连续稳定排放点源以ks／h或t／h计；A为煤的灰分，％；月为烟气中烟尘的质量分数；"为烟尘去除效率，％。

(4)流动源(汽车尾气)源强模型

式中，Q为汽车尾气源强，s／(m·s)；n为道路汽车类型总数；凡为i类型汽车的车流量，辆／h；E为i类型汽车尾气的综合排放因子，8／km。

4．污染物排放因子

在污染源源强模式计算中，污染物排放因子的确定是非常重要的。各种污染物排放因子受燃烧方式和燃烧条件影响很大。

三、箱式大气质量模型

1．单箱模型

单箱模型是计算一个区域或城市大气质量的最简单的模型，箱子的平面尺寸就是所研究的区域或城市的平面，箱子的高度是由地面计算的混合层高度^。

(1)基本模型

第三篇：《信息系统分析与设计》教学大纲

《信息系统分析与设计》教学大纲

课程代码：NR4002

学 分：4

学 时：72（理论学时：36，实验学时：36）

先修课程：办公软件、计算机网络、面向对象编程技术、数据库原理

适用专业：信息管理与信息系统专业

课程性质：必修

开课单位：网络技术系

一、课程的性质和任务

《信息系统分析与设计》是信息管理与信息系统专业的专业必修课程，是课程体系中专注于系统分析、设计、实施和管理等能力培养的综合性骨干课程。本课程以信息系统建设要求为背景，通过案例教学、实践及工程化训练，着重培养学生（中大型）信息系统分析与设计的工程能力，特别是软件工程制图和文档编写能力，从而初步具备（本科生）初级系统分析师和软件设计师的能力。

二、课程教学目标

（一）知识目标

目标1：掌握信息系统分析与设计的基本理论知识；

目标2：熟悉信息资源管理与相关的工程技术知识；

目标3：了解信息资源管理与信息系统前沿和发展动态；

（二）能力目标

目标4：具有信息的采集、组织和分析处理的能力；

目标5：具有企业业务数据分析的基本能力；

目标6：掌握信息系统业务流程的理解、识别与优化能力；

目标7：掌握信息系统项目分析与设计的能力；

目标8：掌握信息系统开发和测试的能力；

目标9：掌握信息系统实施和运维的能力；

（三）素质目标

目标10：具有科学、务实的态度,具有严谨治学、求真务实、艰苦奋斗、团结协作的品质

目标11：具有创新精神和良好的职业道德；

三、课程思政目标及安排

由于信息系统工程涉及的领域较为宽泛，因此需要对课程内容进一步明确和聚焦，通过信息系统项目的完整实施流程，在培养学生的职业能力和工作态度的过程中，实现态度、思维与学习几个方面的培养。具体目标包括：

1、具有在面对不确定性时做决策的主动性和意愿

2、毅力、完成任务的紧迫感和决心、变通的智慧

3、批判性思维

4、创造性思维

5、自我认识、认知构成及终身自我学习

6、职业道德、公平和责任感

具体实施过程见教学内容与要求中的相关章节教学设计

四、课程教学内容、要求及学时分配

（一）教学内容与学时分配

（二）教学内容与要求

第1章 绪论

教学目标：（按了解、理解、掌握等不同层次写明本章应达到的教学要求）

（1）了解数据、信息、系统与信息系统的概念

（2）理解软件开发声明周期的各个阶段的目标与任务

（3）理解结构化方法与面向对象方法的基本概念

教学内容：（围绕教学目标，写出各节应该讲授的主要内容）

（1）数据与信息的概念

（2）系统与信息系统的概念

（3）软件开发生命周期（SDLC）

（4）结构化方法与面向对象方法

教学重点：（介绍为了达到教学目标而必须着重讲解和分析的内容）

（1）数据与信息关系

（2）系统与系统的性质

（2）三个世界：现实世界、概念世界、数字世界

（3）三个空间：环境空间、问题空间、解空间

教学难点：（学生在学习过程中理解有困难的知识、内容）

（1）两种生命周期模型：瀑布模型与敏捷模型

（2）两种软件开发方法论：结构化方法与面向对象方法

作业要求：

分析某现有信息系统的功能与结构，并回答以下问题：

（1）系统输入、处理和存储哪些数据？

（2）系统应该划分为哪几个子系统？子系统之间有哪些数据和流程方面的联系？

（3）系统存在哪些不足？

成立3-5人组成的项目团队，明确各成员的岗位与职责。

第2章 系统规划与可行性分析

教学目标：

（1）了解系统规划的目的、任务和方法

（2）理解可行性研究的目的和任务

（3）掌握可行研究的方法、技术与工具

教学内容：（围绕教学目标，写出各节应该讲授的主要内容）

（1）系统规划的目的、任务和方法

（2）企业系统规划法、关键成功因素法和战略集成转换法

（3）可行性分析的目标与任务

（4）技术可行性分析

（5）经济可行性分析

（6）组织可行性分析

教学重点：（介绍为了达到教学目标而必须着重讲解和分析的内容）

（1）系统规划的目的和方法

（2）可行性分析的目标与任务

教学难点：

（1）企业系统规划法、关键成功因素法和战略集成转换法

（2）技术可行性分析

作业要求：

对上个阶段分析的现有系统进行总体战略规划，通过市场调研、文献阅读、小组讨论的形式完成该工作，并形成新系统的立项报告和可行性分析报告。

第3章 需求分析

教学目标：

（1）了解需求分析的目的和任务

（2）掌握用例分析的方法和工具

（3）掌握业务对象分析的方法

（4）掌握业务流程分析技术和业务流程图（TFD）的绘制方法；

教学内容：

（1）需求分析的目的和任务

（2）功能性需求和非功能性需求

（3）需求获取技术

（4）用例分析与用例图

（5）需求变更与管理

（6）业务对象的分析与提取

（7）业务流程分析与TFD

教学重点：（介绍为了达到教学目标而必须着重讲解和分析的内容）

（1）用例分析与用例图

（2）业务流程分析与TFD

教学难点：

（1）需求获取技术

（2）业务对象分析技术

作业要求：

通过市场调研、文献阅读、客户访谈、小组讨论等形式完成新系统的需求获取与提炼，以用例图的形式描述新系统的功能需求，通过需求验证答辩评审。

第4章 结构化方法

教学目标：

（1）了解结构化分析与设计的思想、原则与方法

（2）掌握数据流程分析技术和数据流程图（DFD）的绘制方法；

（3）熟悉数据字典的编写方法；

（4）掌握数据的实体联系（ER）模型及实体联系图（ERD）的绘制方法；

教学内容：（围绕教学目标，写出各节应该讲授的主要内容）

（1）业务流程分析（TFD）

（2）数据流程分析（DFD）

（3）数据字典

（4）实体关系模型（ERD）

（5）模块的耦合与内聚

教学重点：（介绍为了达到教学目标而必须着重讲解和分析的内容）

（1）业务流程图（TFD）的绘制

（2）数据流程图（DFD）的绘制

教学难点：

（1）数据流图（DFD）与实体联系图（ERD）之间的数据校验

（2）模块化设计过程中的耦合与内聚

作业要求：

绘制目标系统的数据流图（DFD）和实体联系图（ERD），并验证双方之间的数据完整性，即所有数据流图中出现的数据项，在实体联系图中需要有相应的实体或属性数据相对应，反之亦然。

第5章 面向对象方法

教学目标：

（1）理解类与对象的基本概念

（2）理解面向对象的三要素：封装、继承和多态

（3）熟悉数据库的对象关系映射（ORM）

（4）掌握UML建模方法和技术

教学内容：（围绕教学目标，写出各节应该讲授的主要内容）

（1）类与对象的基本概念

（2）封装与继承的概念和用途

（3）接口与多态的概念和用途

（4）包（Package）的作用与意义

（5）面向对象分析和设计的过程（归纳与演绎）和方法

（6）数据库与对象关系映射（ORM）

（7）UML类图和对象图的绘制方法

（8）UML活动图、状态图和协作图等的绘制方法

教学重点：（介绍为了达到教学目标而必须着重讲解和分析的内容）

（1）类与对象的概念

（2）对象关系映射（ORM）

教学难点：

（1）接口与多态

（2）UML建模

作业要求：

对目标系统进行面向对象的分析与设计，从特殊性的业务对象归纳出一般性的类，再从一般性的类演绎出对象实例。使用UML类图描述分析结果，使用UML过程性模型（活动图、状态图和协作图）描述对象的动态变化，以及对象与对象之间的交互。实践数据库的对象关系映射过程。

第6章 交互设计与原型方法

教学目标：

（1）理解交互设计理论与原则

（2）掌握交互设计的过程与方法

（3）理解原型的作用与目的（4）熟悉常用原型设计方法与工具

教学内容：（围绕教学目标，写出各节应该讲授的主要内容）

（1）交互设计的指导思想与基本原则

（2）交互设计过程与方法

（3）导航设计

（4）输入、输出设计

（5）原型的作用与目的（6）原型的分类：水平原型（行为模型）/垂直原型（切片）；抛弃原型/演进原型

（7）常用的原型方式：图纸、位图、可执行文件

（8）常用的交互式原型设计工具

教学重点：（介绍为了达到教学目标而必须着重讲解和分析的内容）

（1）交互设计过程

（2）原型方法

教学难点：

（1）交互设计指导思想

（2）交互式原型工具与技术

作业要求：

根据《软件需求规格说明书》，遵循交互设计基本原则，使用交互式原型工具，完成新系统的原型设计任务。

第7章 系统架构设计

教学目标：

（1）了解常用的软件架构与模式

（2）熟悉Web开发技术与开发框架

（3）了解大前端与多端开发

教学内容：

（1）软件架构的基本组成部分

（2）不同风格的架构示例

（3）C/S架构、B/S架构、多层架构、事件驱动架构、微核架构、微服务架构、Serverless架构等

（4）Web开发技术栈

（5）MVC设计模式与Web开发框架

（6）大前端与多端开发技术

教学重点：

（1）Web开发技术

（2）常用Web开发框架

教学难点：

（1）MVC设计模式

（2）大前端与多端开发技术

作业要求：

在前阶段《软件需求规格说明书》、《业务对象与业务流程设计》、《数据模型设计》、《原型设计》等各项工作的基础上，综合考虑系统的功能、技术能力、性能与经济性等各方需求，选择合适的软件架构，明确各部分的硬件、软件组成，完成《系统架构设计说明书》。

第8章 Serverless架构与云计算

教学目标：

（1）了解Serverless架构的概念

（2）理解Serverless通信方式与接口

（3）了解云计算的基本概念

（4）掌握常见云计算平台的基本开发技术

教学内容：（围绕教学目标，写出各节应该讲授的主要内容）

（1）Serverless架构的基本概念和目标

（2）Serverless与传统开发模式的区别

（3）常用的Serverless通信方式与接口

（4）API 网关（API Gateway）的的基本功能

（5）云计算的基本概念和目标

（6）云计算类型：IaaS、PaaS和SaaS

（7）常用云计算平台的开发技术：云托管、云函数、云存储等

教学重点：（介绍为了达到教学目标而必须着重讲解和分析的内容）

（1）Serverless架构

（2）云计算

教学难点：

（1）Serverless接口

（2）云计算开发技术

作业要求：

根据前面阶段完成的分析与设计报告，选择适当的系统架构，为后续阶段的工作做好准备。了解、调研行业中常见的云计算平台，选择一个合适的云计算平台，实现一个简单、完整的微型Web应用。

第9章 系统详细设计

教学目标：

（1）了解系统详细设计的任务与目标

（2）熟悉详细设计的原则与常用方法

（3）理解关系型数据库与文档型数据库的区别

教学内容：

（1）系统详细设计的任务与目标

（2）系统详细设计的原则与方法

（2）子系统划分

（3）组件设计

（4）接口设计

（5）关系型数据库与文档型数据库（MangoDB）

教学重点：

（1）系统详细设计方法

（2）子系统划分

（3）组件设计

教学难点：

（1）接口设计

（2）关系型数据库与文档型数据库的区别

作业要求：

完成目标系统的《系统详细设计说明书》，完成各子系统划分，完成数据库设计的物理模型，明确各子系统与组件的接口规范，并完成对应的API接口规格设计文档。

第10章 系统实现与运维

教学目标：

（1）了解软件项目管理的基本方法与工具

（2）理解瀑布模型与迭代式开发各自的优缺点

（3）熟悉软件测试的方法与工具

（4）了解软件发布的流程与内容

教学内容：（围绕教学目标，写出各节应该讲授的主要内容）

（1）软件项目管理的内容与工具

（2）原型设计与原型验证（技术性）

（3）里程碑与版本控制工具

（4）瀑布模型与迭代式开发

（5）测试驱动开发

（6）软件系统测试

（7）系统安装、部署与用户文档

（8）系统运行与维护

教学重点：（介绍为了达到教学目标而必须着重讲解和分析的内容）

（1）瀑布模型与迭代式开发

（2）软件测试方法与工具

教学难点：

（1）软件项目管理

（2）测试驱动开发

作业要求：

根据前阶段《系统架构设计》、《子系统API接口设计》等文档，选择适当的平台和工具实现各子系统的接口与功能，并依据《软件需求规格说明书》进行功能性和非功能性测试，形成系统测试报告。

五、课程实验内容及要求

（一）实验安排（演示性/验证性/设计性/综合性）（课内必做/课余必做/课余选做）

（二）实验内容与要求

实验1 项目分组与任务布置

实验目的：（按了解、理解、掌握等不同层次写明本实验应达到的教学要求）

（1）了解信息系统项目全生命周期；

（2）理解信息系统项目中对应工作岗位及职责；

（3）掌握项目团队组建及开题流程

实验内容：

（1）成立项目小组

（2）选取项目组长

（3）选取项目开发题目

（4）确定项目人员分工与对应工作岗位

（4）为自己的团队起名

（5）制作团队LOGO

（6）制定团队标语口号

（7）制定团队规则、规范

（8）开展一次团建活动（线上）

实验要求：

（1）分组：每小组4~6人

（2）人员角色：项目组长、系统分析师、软件工程师、运维工程师、甲方代表、监理工程师

（3）分组及工作实施原则：按照角色分配任务，可以多兼，互相协调、互相补充、强调协作、强调组织。

实验报告要求：（包括实验报告内容、格式、提交等要求）

实验报告内容需包括：撰写相关项目文档，制作汇报PPT（5张以下），简要介绍团队章程，以及项目基本情况，下周实验课进行论证，组长作汇报，组员亮相。提交以上文档。

实验2 现有教务管理系统的功能与结构分析

实验目的：（按了解、理解、掌握等不同层次写明本实验应达到的教学要求）

（1）了解系统分析的基本方法

（2）理解业务流程与数据流的基本概念

（3）掌握功能结构图的绘制方法

实验内容：（围绕实验目的，简述实验主要内容）

（1）与用户沟通，了解他们对现有系统的认识和评价

（2）了解现有系统的组织结构，输入输出，资源利用情况和数据处理过程

（3）分析现有系统的优缺点

（4）从现有系统的物理模型出发，通过研究，分析建立起较高层次的逻辑模型描述

实验要求：

（1）制订讨论：现有系统分析报告

（2）讨论过程控制：组长把控

（3）讨论工具：录音笔、笔、纸、word、思维导图

（4）结果汇总

实验报告要求：（包括实验报告内容、格式、提交等要求）

实验报告内容需包括：阶段成果为包含系统功能结构图等要素的系统分析报告。

实验3 新教务管理系统的规划与可行性分析

实验目的：（按了解、理解、掌握等不同层次写明本实验应达到的教学要求）

（1）了解系统规划的基本方法

（2）掌握可行性分析的基本方法

（3）掌握系统流程图和数据流图的绘制方法

实验内容：（围绕实验目的，简述实验主要内容）

（1）掌握企业系统规划法、关键成功因素法和战略集成转换法等常用规划方法

（2）重新定义问题，确定新系统的规模和目标

（3）确定新系统的总体结构，明确子系统组成和开发子系统的先后顺序

（4）对数据进行统一规划、管理和控制

（5）经济可行性评审、技术可行性评审、法律可行性评审

（6）导出新系统的高层逻辑模型

实验要求：

（1）小组讨论，导出和评价所给出的方案

（2）推荐一个方案并说明理由，并推荐行动方针

（4）书写可行性分析研究报告并提交审查

实验报告要求：（包括实验报告内容、格式、提交等要求）

实验报告内容需包括：需提交包含核心业务说明、逻辑数据模型、新系统规划的可行性分析报告。

实验4 新教务系统的需求分析与评审

实验目的：

（1）了解需求分析的基本方法、技术和工具；

（2）掌握需求获取、提炼、分析和建模的方法与技术；

（3）熟悉实用UML工具进行用例建模的基本技术

实验内容：

（1）各项目小组继续完成前期未完成的文件归档

（2）建议草拟一个需求分析计划，确认工作内容与人员分工

（3）针对项目进行第一次需求分析获取，秘书注意记录需求获取过程（访谈记录、手稿等）

（4）进行第一次UseCase建模，完成用例图、系统时序图的绘制

实验要求：

（1）系统分析师主导完成软件需求说明书中的相关内容

（2）监理工程师、甲方代表全程确认需求的正确性和有效性；

实验报告要求：（包括实验报告内容、格式、提交等要求）

实验报告内容需包括：需求获取、需求提炼的原始文件，包括手绘图，访谈记录和思维导图，等文件，完成用例建模。

实验5 产品指标警示程序的结构化设计

实验目的：

（1）理解结构化方法中的单一抽象机制

（2）掌握模块分解的原则：高内聚、低耦合（3）掌握结构化分析与设计方法

实验内容：

某产品有n（设n=5）个连续指标，每个指标皆取值为0到 1之间，记为L0、L1、L2、L3、L4。若指标低于阈值y（设为 0.6），则称此指标低于警戒值。单独一个指标低于警戒值还不足以发出警报提示，以下为发出警示的规则描述：

（1）至少2个连续指标低于警戒值方可发出警示，例如：0.7、0.8、0.5、0.4、0.66

（2）前三个指标L0、L1、L2因为准确性低，其中任意2个连续指标低于警戒值都不足以发出警示，必须全部低于警戒值方可发出警示。

（3）指标个数n和阈值 y皆为变量

请使用结构化方法，设计出一个解决上述问题的算法与程序框架。

实验要求：

（1）生产环境中很有可能还会增加新的预警规则，所以需要有良好的抽象，使得增加规则时无需修改现有模块

（2）对程序框架进行合理的模块化分解，对各个模块进行函数化设计，明确每个函数的功能、输入参数和返回结果。例如，整个程序可以抽象为一个函数：

warning(double[] data, double y): boolean

参数 data：浮点小数数组，n个连续的产品指标

参数 y：浮点小数，预警阈值

返回：布尔值，发出警示返回true，否则返回false

实验报告要求：（包括实验报告内容、格式、提交等要求）

对总体程序进行模块化分解，绘制出流程图，编写伪代码，形成设计报告并提交。

实验6 MUD游戏程序的面向对象建模

实验目的：

（1）了解面向对象设计的基本方法

（2）理解多态的概念

（3）熟悉接口（interface）的意义与用法

（4）掌握UML类图、交互图的绘制方法

（5）掌握API文档的编写方法

实验内容：（围绕实验目的，简述实验主要内容）

（1）根据游戏Demo熟悉游戏规则

（2）分析游戏元素和业务对象

（3）提取地图类与操控类，及其相关属性和方法

（4）提取角色类，分析角色类之间的交互过程

（5）分析和设计角色类的属性和方法

（6）使用多态技术设计不同的角色类型

实验要求：

（1）使用UML技术建立地图类、操控类、角色类等的抽象模型

（2）使用接口（interface）多态技术，使得系统系统能方便地添加新的游戏角色类

（3）编写所有类（class）的API文档（包含类名、描述、属性，以及方法签名与方法说明）

（4）（*）能够在Demo代码的基础上，进行适当修改和升级

实验报告要求：（包括实验报告内容、格式、提交等要求）

实验报告内容需包括：包含类图和交互图的UML建模文档、API文档，以及升级后的Demo源代码。

实验7 新教务系统的用户界面设计与评审

实验目的：

（1）了解交互设计理论与原则

（2）掌握前端设计技术和工具

实验内容：（围绕实验目的，简述实验主要内容）

（1）交互设计理论与原则

（2）界面设计基础与常用界面元素

（3）前端技术基础（html/css/javascript）

（4）新教务系统各子系统的UI设计与实现

实验要求：

（1）根据前阶段分析与设计的成果，运用交互设计理论，遵循交互设计指导思想与原则，完成新教务系统各子系统的UI交互设计。

（2）使用原型工具或前端技术，实现新系统的界面UI。

实验报告要求：（包括实验报告内容、格式、提交等要求）

实验报告内容需包括：完成新系统UI设计的前端页面，以小组形式进行演示与讲解。

实验8 金融市场交易数据的获取与实时图形绘制

实验目的：

（1）复习前端设计的基础技术

（2）通过实践理解分布式与云计算的基本思想

（3）提高使用第三方接口和组件的设计与集成能力

实验内容：（围绕实验目的，简述实验主要内容）

（1）获取数据：通过聚宽投资、掘金量化等第三方API免费获取金融市场的交易数据

（2）处理数据：在本地或使用云函数处理交易数据

（3）存储数据：在本地或云存储中保存处理后的市场数据

（4）显示数据：将json格式的市场数据以 javascript变量的形式保存在 js 文件中，并使用HTML5原生绘图技术或第三方绘制组件在网页中实时显示

（5）上线发布：通过云发布工具，将包含前端脚本和数据的html和js文件上传至云托管平台

实验要求：

（1）实时获取市场的1分钟成交数据，并分别合并为5分钟、30分钟、1小时、1日的成交数据，并在同一个HTML页面中分周期分别绘制相关图形

（2）数据更新后，通过js脚本自动重绘HTML页面中的图形

（3）若使用了“静态文件托管”，则自动向云服务器提交更新

实验报告要求：（包括实验报告内容、格式、提交等要求）

实验报告内容需包括：程序设计的相关源代码，若使用了云服务，需同时提交能够访问的URL地址。

实验9 新教务系统的架构设计与评审

实验目的：

（1）了解Web项目常用的系统架构

（2）熟悉Web项目常用的开发框架

（3）熟悉Web项目的基础开发技术

实验内容：（围绕实验目的，简述实验主要内容）

（1）应用服务器

（2）Web服务器

（3）Web容器

（4）MVC框架

（5）ORM数据访问技术

（5）传统的单体架构、分布式架构、微服务架构、Serverless架构

实验要求：

根据前阶段的“新教务系统”相关设计文档，选择熟悉的2种或2种以上不同的架构风格，完成“新教务系统架构设计”，并比较不同架构的优缺点，说明各自所适用的场景。

实验报告要求：

实验报告内容需包括：系统架构设计报告，要求书面文档。

实验10 子系统与组件接口设计与评审

实验目的：

（1）了解详细设计的基本原则、方法与技术；

（2）熟悉数据库设计与实现技术

（3）掌握详细设计文档编写规范

实验内容：（围绕实验目的，简述实验主要内容）

（1）完成系统详细设计

（2）完成窗口与菜单设计

（3）完成子系统与模块设计

（4）完成组件API接口设计

（5）完成API接口文档编写

（6）完成详细设计报告与评审

（7）完成数据库物理设计

（8）完成详细设计报告编写与评审

实验要求：

（1）根据前阶段相关文档，完成新教务系统的子系统划分，设计数据库的物理模型

（2）明确各子系统与组件的接口规范，并完成对应的API接口规格设计文档

实验报告要求：

实验报告内容需包括：详细设计报告与评审报告。

实验11 系统实现与测试

实验目的：

（1）了解系统测试的内容、流程和方法；

（2）掌握系统用例设计的方法；

（3）掌握黑盒测试执行的技术与工具；

实验内容：（围绕实验目的，简述实验主要内容）

（1）使用各种编程技术全部或部分实现各子系统核心功能

（2）基于《子系统API接口规范》编写测试用例

（3）根据测试流程完成子系统功能测试和非功能测试

（4）完成系统集成（5）集成测试，必要时编写测试脚本和自动化测试程序

（6）按规范编写测试报告

实验要求：

（1）根据上阶段的“API接口文档”规范，测试各接口API的正确性和性能

（2）测试用例的一定要依据软件需求规格说明书来编写

实验报告要求：

系统模块测试报告要求规范，需要详细记录测试时间与测试人员。实验报告内容需包括：测试用例、测试报告。

实验12 系统部署与用户培训

实验目的：

（1）了解系统实施与部署的内容、流程和方法；

（2）了解系统的运维、运营及用户管理等工作的基本内容；

（3）掌握用户使用手册的编写防范；

（4）了解软件著作权的申请与授权流程

实验内容：（围绕实验目的，简述实验主要内容）

（1）系统安装、配置与版本管理

（2）原始数据准备

（3）系统规划与系统集成（4）用户手册与帮助文档的撰写；演示视频制作

实验要求：

（1）系统实施方案除软件部署方案外应包括网络、硬件设备和人员的配备情况

（2）系统实施方案要求规范，需要详细记录测试时间与测试人员；

（3）按照已开发的系统模块和原型设计编写用户手册

（4）每个功能模块录制操作使用视频及操作指引，每个视频长度不超过5钟；

实验报告要求：

实验报告内容需包括：系统实施方案与计划、用户使用手册、操作视频教程。

实验13 系统验收

实验目的：

（1）了解项目结题验收的基本内容、流程；

（2）理解项目结题验收的关键性问题；

（3）掌握项目结题评审的流程、内容；

实验内容：（围绕实验目的，简述实验主要内容）

（1）项目开发总结汇报；

（2）系统功能模块演示

（3）系统原型演示

（4）答辩

实验要求：

（1）答辩成绩（20%）+原型设计质量（40%）+文档质量（40%）=总评

（2）各小组按照评审安排表的次序进行答辩

（3）各小组秘书负责在评审报告上记录问答记录

（3）答辩完成后对存在问题进行整改，并及时更新文档（详细设计说明书、评审报告）到FTP

实验报告要求：

实验报告内容需包括：本学期所有阶段产生的文档，原始资料，源代码文件，个人工作心得体会。

六、课程教学方法和手段

（一）课堂讲授

（1）采用讲授法：系统讲解该课程涉的信息系统理论、方法、技术和工具等，使学生能够掌握信息系统分析、设计和管理的基本理论和专业技术。

（2）采用案例演示：重点培养学生独立思考、分析问题和解决问题的能力，引导学生在实践中平衡各种现实约束，寻找合适的解决方案。

（3）在教学过程中采用多媒体教学与传统板书、教具教学相结合的教学手段，提高课堂教学信息量，增强教学的直观性。

（4）采取项目评审会方式进行阶段性验收，采用翻转课堂方法，充分调动学生的积极性。

（二）实验教学

（1）采用小组、项目组模式的教学方式，根据学生特长组成课题组，以实际问题设计实验方案，指定适度目标，提高学生的主观能动性和协作能力。

（2）在实验项目的选择和方案设计上，选择学生熟悉的真实需求和应用场景，加强实验技术和方法研究，重视各门课程和知识点的衔接，启迪学生的系统思维和创新意识。

（3）注重过程管理与控制，合理规划实验过程和技术路线，设置阶段性里程碑，明确各个角色责权范围，确保按时按量完成实验目标。

（4）评审实验结果，规范各阶段实验结果的内容和形式，总结优点、发现不足，客观评价实验效果。

七、课程考核方式

本课程采用形成性评价方式。考核以课程目标的达成为主要目的，以检查学生对各知识点的掌握程度和应用能力为重要内容。

（一）考核方式和记分制

本课程考核方式为考试；考核成绩采用百分制记分。

（二）考核形式和成绩构成考核成绩为总评成绩，由平时成绩和期末成绩二部分组成，其中平时成绩占比50%，期末成绩占比50%。

（进行工程教育认证的专业，该专业的课程需在此处加上：课程目标达成度评价方式）

（三）课程目标达成度评价方式

实施多元化、过程化的考核评价体系，重视专业知识的掌握、专业工具和技能的使用、项目分析过程、项目设计过程、创新能力水平等全面素质的考察和评价。考核分三个维度展开，包括：

（1）项目过程重阶段性的输出物（评审报告、代码、调查报告）；

（2）项目结束时交付的信息系统（项目文档汇总、软件系统或原型、测试报告）；

（3）项目衍生出的创新成果。

课程中的项目没有固定的解决方案，学生团队可以自由发挥。鼓励学生使用不同的系统架构与解决方案，并能比较和评判不同解决方案之间的异同、优缺点，指出各自所使用的应用场景。

八、推荐教材与参考书目

（一）推荐教材

杜娟, 葛斌.信息系统分析与设计（第2版）.清华大学出版社, 2014（2019年12月重印）.（二）参考书目

（1）余春龙.软件架构设计.电子工业出版社，出版2019年2月.（2）布鲁克斯(Brooks, F.P.).人月神话.清华大学出版社，出版2015年4月.（三）其他参考资源

《信息系统分析与设计》在线课程.中国大学MOOC平台：https://www.icourse163.org/course/BISTU-1206419813

九、其他说明

本教学大纲制订（修订）于2021年9月，适用于2021年修订的本科人才培养方案。

制订人：胡军成审定人：王健

批准人：（系主任）

第四篇：环境系统分析课程总结

环境系统分析

环境系统分析是以环境质量的变化规律、污染物对人体和生态的影响、环境自净能力以及有关环境工程技术原理为依据，运用系统工程学的理论和方法，研究如何建立起一个合理的环境污染预防控制系统的数学模型，并研究如何利用它来分析各种污染控制过程可调因素（或各种可替换方案）对环境目标或费用、能耗等的影响，以及寻求最优决策方案。

环境系统分析的理论基础和专门技术基础。理论基础：环境科学、环境经济学、环境工程学和系统工程学的基本理论（如运筹学）。专门技术基础：数学建模、计算科学、环境影响评估方法、生命周期评估、系统化的图与网络分析方法。

《环境系统分析》是我国高等学校环境工程、环境科学专业的一门专业基础课，课程任务和教学目标包括：1．使学生了解污染物在水体和大气中的迁移、扩散和变化规律，建立相应的环境系统模型；

2．使学生掌握建立环境数学模型的一般知识；3．使学生了解湖泊、水库水体富营养化的原因和水体富营养化的控制技术；4．使学生掌握区域性环境污染控制系统规划的基本原理和方法；5．使学生建立采用最优化技术求解水污染控制系统规划问题的概念，并有能力解决一般性问题。本门课程一共有十一个章节，主要内容有：环境系统分析概论、数学模型概述、环境质量基本模型、水体水质模型、流域非点源模型、大气质量模型、环境质量评价方法与模型以及环境规划，还有环境决策分析。其中，水体水质模型主要指内陆水体模型，包括湖泊水库水质模型和河流水质模型；环境规划包括水环境规划和大气环境规划。

通过对这门课程的学习，我们对环境系统的分析方法有了一定的了解，它的最大特征是追求环境系统的最优化。

环境系统分析的最优化方法的选用主要有对确定性问题，可采用线性规划、动态规划、非线性规划、整体规划等。对非确定性问题，可用马尔可夫过程，排队论，对策论等方法进行最优化。有的系统优化问题还应用网络理论、图论和模糊数学等进行最优化。

根据本书前言部分介绍这门课程的学科基础包括数学、运筹学、环境科学与环境工程学等，内容较为丰富，通过选用其中的不同章节，可以适用于环境那个科学与工程专业的本科与研究生教学要求，也可以作为参与环境质量评价、规划、管理等的技术人员的参考书。个人认为，这本书所讲内容大部分以计算方法为主，通过运用不同模型求解各种环境条件下某种污染物的浓度或者对不同环境进行合理规划。

第五篇：信息系统分析与设计课程设计教学大纲

《信息系统分析与设计课程设计》教学大纲

一、课程名称：信息系统分析与设计课程设计

课程代码：030557

二、课程类别（基础、专业基础、专业）：专业课

三、设计周数：2周

四、大纲说明

（一）适用专业：信息管理与信息系统专业

（二）主要先修课程和后续课程

1、先修课程：管理信息系统、数据库系统及应用

2、后续课程：

五、课程设计目的及基本要求

围绕着信息系统开发的整个过程，结合现实开发需求，深入理解生命周期法、原型法、CASE方法、面向对象方法的基本概念，扩大学生的知识面和提高未来应对不同类型信息系统开发的能力。

六、课程设计内容及安排

1、选定调查、可行性研究，设计目标，进行信息系统规划；

2、进行用户需求分析；

3、总体设计、详细设计

4、系统实施、测试、试运行。

课程设计安排两周完成，包括具体布置课题，上机指导。

七、指导方式

集中指导与分散指导结合。（1）集中指导

第1天：布置任务、说明题意和要求； 第7天：中期检查和指导； 第10、11天：集中讨论。（2）分散指导

安排学生5天在计算机房编程和调试，教师随时解答学生设计中的问题。

八、课程设计对图纸、编程、设计说明书等具体量化要求 报告中应该体现学生的设计思路、设计方法、源代码编程及试运行效果。

九、课程设计考核方法及成绩评定

课程设计的成绩评定以课程设计平时表现、设计题目完成情况和设计报告为依据综合评分，评分各占30％、30％、40％。从总体来说，所设计的程序应该全部符合要求，系统可以进行试运行，设计报告要符合规范。

十、课程设计教材及主要参考资料

[1] [美]Gary B.Shelly Thomas J.Cashman Harry J.Rosenblatt著，李芳,朱群雄,陈轶群等译.系统分析与设计教程.机械工业出版社.2004.主要参考书：

[2] [美]Daniel R.Windle L.Rene Abreo著，韩柯等译.使用统一过程的软件需求.电子工业出版社.2003 [3] Jeffrey L.Whitten, Lonnie D.Bentley, Kevin C.Dittman著.肖刚，孙慧等译.系统分析与设计方法.机械工业出版社.2003.[4] [美]杰拉尔德温伯格著,张佐, 万起光, 董菁.系统化思维导论.清华大学出版社.2003.十一、其他