2020版机械电子工程专业课程教学大纲.pdf

南阳师范学院 本科课程教学大纲 机械电子工程专业 机电工程学院编印 二 O 二〇年十一月 —1— 目 录 一、理论课程教学大纲 1.《工程制图Ⅰ》课程教学大纲……………………………………………1 2.《工程制图Ⅱ》课程教学大纲……………………………………………9 3.《大学物理 AⅠ》课程教学大纲…………………………………………17 4.《大学物理 AⅡ》课程教学大纲…………………………………………28 5.《电工学》课程教学大纲…………………………………………………37 6.《单片机原理及应用》课程教学大纲……………………………………47 7.《PLC 原理与应用》课程教学大纲………………………………………59 8.《材料力学》课程教学大纲………………………………………………70 9.《理论力学》课程教学大纲………………………………………………85 10.《机械原理》课程教学大纲……………………………………………102 11.《3D 打印技术》课程教学大纲…………………………………………113 12.《数学建模及工程应用》课程教学大纲………………………………121 13.《电力电子技术基础》课程教学大纲…………………………………132 14.《电路板设计》课程教学大纲…………………………………………142 15.《嵌入式系统》课程教学大纲…………………………………………150 16.《数字电子技术基础》课程教学大纲…………………………………167 17.《组态技术及应用》课程教学大纲……………………………………178 18.《工程材料及成形技术》课程教学大纲………………………………191 19.《互换性与测量技术》课程教学大纲…………………………………202 20.《机械产品数字化设计》课程教学大纲………………………………211 21.《现场总线技术》课程教学大纲………………………………………217 22.《机械可靠性设计》课程教学大纲……………………………………225 23.《机械系统动力学》课程教学大纲……………………………………232 24.《机械优化设计》课程教学大纲………………………………………240 25.《传感器与测试技术》课程教学大纲…………………………………249 26.《机电一体化技术》课程教学大纲……………………………………258 27.《机械工程测试技术》课程教学大纲…………………………………269 28.《机械制造技术基础》课程教学大纲…………………………………277 —2— 29.《计算机辅助设计与制造》课程教学大纲……………………………287 30.《特种加工技术》课程教学大纲………………………………………296 31.《虚拟样机技术》课程教学大纲………………………………………304 32.《有限元分析》课程教学大纲…………………………………………312 33.《工业机器人及应用》课程教学大纲…………………………………320 34.《现代企业管理》课程教学大纲………………………………………330 35.《质量体系标准与法规》课程教学大纲………………………………341 36.《过程控制技术及应用》课程教学大纲………………………………348 37.《模拟电子技术基础》课程教学大纲…………………………………359 38.《实用机构设计与分析》课程教学大纲………………………………376 39.《文献检索与科学研究》课程教学大纲………………………………386 40.《液压与气压传动技术》课程教学大纲………………………………397 41.《智能制造》课程教学大纲……………………………………………407 二、实验课程教学大纲 机械电子工程专业开设实验课程统计表……………………………………416 1.《制图测绘实验》课程教学大纲…………………………………………417 2.《机械设计课程设计》课程教学大纲……………………………………422 3.《机电系统设计》课程教学大纲…………………………………………426 三、实习实训类课程教学大纲 1.《生产实习》教学大纲……………………………………………………431 2.《毕业实习》教学大纲……………………………………………………435 3.《毕业设计（论文）》教学大纲…………………………………………440 —3— 《工程制图Ⅰ》课程教学大纲 一、课程信息 课程名称：工程制图Ⅰ Engineering Drawing Ⅰ 课程代码：69020111 课程类别：学科专业课程/必修课 适用专业：机械电子工程 课程学时：54学时 课程学分：3学分 修读学期：第1学期 先修课程：无 课内实验（实践）：3个实验（实践）项目共9学时 二、课程目标 （一）具体目标 通过本课程的学习，使学生达到以下目标： 1. 掌握用正投影法图示空间物体的基本理论和方法、基本立体及其表面交线的 画法，理解轴测投影图，培养空间构形能力、形象思维能力；牢固掌握组合体视图画 法及尺寸标注方法、机件常用表达方法等内容，具备阅读和绘制机械图样的基本能 力；熟悉机械制图国家标准的相关规范和规定，具备遵守国家标准、查阅和使用相关 国家标准的能力。【支撑毕业要求 1、2、3】 2. 了解机械专业的基本知识和相关国家标准，为后续机械设计和制造等复杂工 程问题的分析和解决奠定基础。【支撑毕业要求 4、5】 （二）课程目标与毕业要求的对应关系 表1 课程目标与毕业要求的对应关系 —1— 课程目标 课程目标 1 课程目标 2 支撑的毕业要求 1. 2. 工程知识 问题分析 3.设计/开发解决方案 支撑的毕业要求指标点 1-2 掌握工作制图解决机械电子领域工程问题的知 识。 2-2 利用工程制图知识对工程问题进行专业表达。 3-1 利用工程制图对机械电子工程领域复杂问题进行 分析解决。 三、课程内容 （一）课程内容与课程目标的关系 表2 课程内容与课程目标的关系 课程内容 教学方法 支撑的课程目标 学时安排 绪论 讲授法 课程目标 1 1 讲授法、案例教学 课程目标 1 8 讲授法、案例教学 课程目标 1 8 讲授法、案例教学 课程目标 1 12 第四章 组合体 讲授法、案例教学 课程目标 1、2 12 第五章 轴测投影 讲授法、案例教学 课程目标 1、2 4 小组实验 课程目标 1、2 3 实验二 弧线零件绘制 小组实验 课程目标 1、2 3 实验三 板零件绘制 小组实验 课程目标 1、2 3 第一章制图的基本知识 及绘图方法 第二章 投影基础 第三章 基本立体及表 面交线 实验一 基本绘图工具 应用及图幅绘制 合计 54 学时 （二）具体内容 第1章 制图的基本知识及绘图方法 【学习目标】 1.了解机械图样及机械制图的作用和意义。 2.理解机械图样的绘制原理和规则。 3.掌握《机械制图》国家标准中的相关规定和规范，能够使用绘图工具正确地完 —2— 成平面几何作图。要求作图准确，图面整洁，字体工整，线型正确，线条光滑。 4. 研讨我国工程图学的发展，激发爱国热情。 【学习内容】 第一章 制图的基本知识及 □理论/□实践 绘图方法 学时 8 1. 一级知识点 平面图形的尺寸注法和线段分析。 2. 二级知识点 绘图的方法和步骤。 3. 三级知识点 制图基本规格和规范。 【学习重点】 1. 制图基本规格和规范。 2. 绘图的方法和步骤。 【学习难点】 1. 平面图形的尺寸注法和线段分析。 第2章 投影基础 【学习目标】 1.理解投影的概念。 2. 掌握几何元素的投影特性，并能够熟练作出其投影图，概念清楚，作图准 确。 【学习内容】 第二章 投影基础 □理论/□实践 1. 一级知识点 点和直线位于平面上的几何条件和投影特性。 2. 二级知识点 直线上点的投影特性。 3. 三级知识点 各种几何元素的性质和投影规律。 【学习重点】 —3— 学时 8 1. 各种几何元素的性质和投影规律。 2. 直线上点的投影特性。 【学习难点】 1. 点和直线位于平面上的几何条件和投影特性。 第3章 基本立体及表面交线 【学习目标】 1.理解空间概念。 2.掌握简单立体的投影及其表面截交线和相贯线的作图方法。 【学习内容】 第三章 基本立体及表面交 □理论/□实践 线 学时 12 学时 12 1. 一级知识点 立体表面截交线和相贯线的投影。 2. 二级知识点 立体表面取点的方法。 3. 三级知识点 各种简单立体的投影。 【学习重点】 1. 各种简单立体的投影。 2. 立体表面取点的方法。 【学习难点】 1. 立体表面截交线和相贯线的投影。 第4章 组合体 【学习目标】 1.了解组合体的构形方法和组合形式。 2. 理解组合体的表面连接关系。 3. 掌握绘制、阅读组合体三视图的方法及尺寸注法。 【学习内容】 第四章 组合体 □理论/□实践 —4— 1. 一级知识点 阅读、绘制组合体三视图的方法，尺寸注法。 2. 二级知识点 绘制、阅读组合体三视图的方法步骤、尺寸注法。 3. 三级知识点 组合体的组合方式。 【学习重点】 1. 组合体的组合方式。 2. 绘制、阅读组合体三视图的方法步骤、尺寸注法。 【学习难点】 1. 阅读、绘制组合体三视图的方法，尺寸注法。 第5章 轴测投影 【学习目标】 1. 了解轴测投影图的形成。 2. 掌握正等轴测、斜二轴测的作图方法。 【学习内容】 第五章 轴测投影 □理论/□实践 学时 1. 一级知识点 曲面及曲面立体轴测投影图的作图方法。 2. 二级知识点 轴测投影的基本作图方法。 3. 三级知识点 轴测投影图基本概念。 【学习重点】 1. 轴测投影图基本概念。 2. 轴测投影的基本作图方法。 【学习难点】 1. 曲面及曲面立体轴测投影图的作图方法。 表 3 课内实验（践）项目与学时分配 —5— 4 实验（践）项 目名称 实验（践）内容 基本绘图工具应用及 绘图工具的使用，绘制基 图幅绘制 本图幅 2 弧线零件绘制 3 板零件绘制 序号 1 实验类 每组人 型 数 必开/ 选开 3 综合性 5 必开 绘制吊钩 3 综合性 5 必开 绘制曲面板 3 综合性 5 必开 学时 四、教学方法 1.课堂教学结合板书、PPT 演示、实物展示，采用线上线下相结合、启发式、讨 论式、案例式等多种行之有效的教学方式，加强师生之间、学生之间的交流，引导学 生独立思考，强化科学思维的训练。 2. 课程教学紧密结合实际零部件实例进行各知识点的讲解，充分运用实物、教 具、模型及多媒体等多种教学手段，实践教学穿插其中，做到理论和实践教学紧密结 合相互促进的效果。 3. 结合教学安排适当数量的讨论课、习题课。 五、课程考核 总成绩 （100%） =期 末考试 成绩（70%） +课内 实验 成绩（10%）+ 平时 作业 （20%） 其中： 1.期末考试成绩 在大纲规定的教学内容全部结束后，按照学校规定考试时间组织理论考试，分值 占总成绩的 70%。 2.实验成绩 分值占总成绩的 10%，根据学生在实验过程的表现和提交图纸进行评分。 3.平时作业成绩 课程有配套的习题集，每节课布置对应的习题，完成后提交评阅进行评分，取平 时作业的平均值作为平时作业成绩，分值占 20%。 (三)考核题型及命题要求 考试题型包括填空、判断、选择、简答、作图等。各种题型的分值分布要合理。 —6— 命题必须根据教学大纲要求体现本门课主要内容。试题要体现主要内容与一般内 容相结合，覆盖面要宽。 命题要体现既考知识，又考能力，要求试卷中考查学生基本知识、基本理论、基 本技能的试题分值占 50%左右，比较灵活且有一定难度，重点考查学生综合应用能力 的试题分值占 50%左右。 命题时要体现各章节学时的比例与各章节考试分值的比例基本一致。 六、课程评价 课程评价依据本课程目标，采用课程调查、学生访谈、课程考核成绩分析等方法 进行。 七、课程资源 （一）建议选用教材 赵大兴．工程制图（第 2 版）[M].北京：高等教育出版社，2009. （二）主要参考书目 [1] 陈意平.机械制图（第 2 版）[M].沈阳：东北大学出版社，2019. [2]同济大学.机械制图（第 7 版）[M].北京：高等教育出版社，2015. [3] 华中科技大学等.画法几何及机械制图（第 6 版）[M]. 北京：高等教育出版社， 2008. [4] 大连理工大学工程图学教研室.画法几何（第 7 版）[M].北京：高等教育出版 社，2011. [5] 大连理工大学工程图学教研室.机械制图（第 7 版）[M].北京：高等教育出版 社，2013. （三）其它课程资源 中国大学 MOOC 网: https://www.icourse163.org/ 执笔人：马世榜 参与人：杜志豪，马春华 课程负责人：马世榜 审核人（系/教研室主任）：叶铁 —7— 审定人（主管教学副院长/副主任）：韩桂全 2021 年 2 月 —8— 《工程制图Ⅱ》课程教学大纲 一、课程信息 课程名称：工程制图Ⅱ Engineering Drawing Ⅱ 课程代码：69030201 课程类别：学科专业课程/必修课 适用专业：汽车服务工程 课程学时：60学时 课程学分：2学分 修读学期：第2学期 先修课程：机械制图Ⅰ，大学计算机基础 课内实验（实践）：9个实验（实践）项目共36学时 二、课程目标 （一）具体目标 通过本课程的学习，使学生达到以下目标： 1. 通过学习标准件和常用件、零件图、装配图、焊接图、计算机绘图等内容， 掌握阅读和绘制机械工程图样的知识和方法，以及用计算机绘制和处理二维机械工程 图样的基本技能。【支撑毕业要求 1、2】 2. 了解焊缝符号及标注方法；熟悉计算机二维绘图方法；掌握标准件和常用件 的画法，具备查阅和使用国家标准的能力；具有零件图、装配图的阅读和绘制以及由 装配图拆画零件图的能力；了解零件的结构工艺性和装配结构工艺性，为后续机械设 计和制造等复杂工程问题的分析和解决奠定扎实的读图、绘图基本功。【支撑毕业要 求 3、5】 （二）课程目标与毕业要求的对应关系 表1 课程目标与毕业要求的对应关系 课程目标 —9— 支撑的毕业要求 支撑的毕业要求指标点 课程目标 1 课程目标 2 1-2 掌握工作制图解决汽车服务领域工程问题的知 识。 3. 4. 工程知识 问题分析 5. 5. 设计/开发解决方案 使用现代工具 2-2 利用工程制图知识对工程问题进行专业表达。 3-1 利用工程制图对汽车服务工程领域复杂问题进行 分析解决。 5-2 利用计算机绘图技术解决汽车工程领域问题。 三、课程内容 （一）课程内容与课程目标的关系 表2 课程内容与课程目标的关系 课程内容 教学方法 支撑的课程目标 学时安排 第六章 机件常用表示方法 讲授法、案例教学 课程目标 1、2 10 第七章 标准件与常用件 讲授法、案例教学 课程目标 1、2 10 第八章 零件图 讲授法、案例教学 课程目标 1、2 2 第九章 装配图 讲授法、案例教学 课程目标 1、2 2 课程目标 1、2 4 教授演示、上机实 实验一 AutoCAD 入门知识 践操作 实验二 绘图环境的建立与 4 教授演示、上机实 课程目标 1、2 图层的设置及应用 践操作 4 教授演示、上机实 实验三 图样的绘制与编辑 实验四 标准件的绘制 实验五 盘类零件绘制 实验六 常用零件绘制 实验七 轴类零件绘制 实验八 零件标注 实验九 综合应用考核 课程目标 1、2 践操作 教授演示、上机实 践操作 教授演示、上机实 践操作 教授演示、上机实 践操作 教授演示、上机实 践操作 教授演示、上机实 践操作 教授演示、上机实 践操作 课程目标 1、2 课程目标 1、2 课程目标 1、2 课程目标 1、2 4 4 4 4 4 课程目标 1、2 课程目标 1、2 合计 4 60 学时 （二）具体内容 第6章 机件常用表示方法 —10— 【学习目标】 1.了解第三角投影。 2. 掌握机件常用表达方法与标注，并能正确、合理的综合运用。 3. 理解简化画法。 【学习内容】 第六章 机件常用表示方法 □理论/□实践 学时 10 4. 一级知识点 各种表达方法的合理运用及表达方案的选择。 5. 二级知识点 各种表达方法适用场合、画法、标注，以及相关注意事项。 6. 三级知识点 各种常用表达方法的概念。 【学习重点】 1. 各种常用表达方法的概念。 2. 各种表达方法适用场合、画法、标注，以及相关注意事项。 【学习难点】 1. 各种表达方法的合理运用及表达方案的选择。 第7章 标准件与常用件 【学习目标】 1.了解标准件、常用件的相关概念、作用和类型。 2. 握标准件、常用件的规格代号与标注方法；会查阅和使用国家标准，并严格 遵守标准。 3. 熟练掌握标准件、常用件及其联接的规定画法。 【学习内容】 第七章 标准件与常用件 4. 一级知识点 标准件、常用件的连接画法。 5. 二级知识点 标准件、常用件画法。 —11— □理论/□实践 学时 10 6. 三级知识点 标准件规格代号与标注方法。 【学习重点】 1. 标准件、常用件的画法。 2. 标准件规格代号与标注方法。 【学习难点】 1. 标准件、常用件及其连接画法。 第8章 零件图 【学习目标】 1.了解零件图的概念、作用和内容。 2.理解零件的结构工艺性。 3. 掌握阅读和绘制零件图的方法步骤 4. 理解并能够正确识读和标注各种技术要求的规定标记和代号。 【学习内容】 第八章 零件图 □理论/□实践 学时 10 4. 一级知识点 阅读零件图的方法，零件图的尺寸标注。 5. 二级知识点 阅读和绘制零件图的方法步骤，零件图的尺寸标注。 6. 三级知识点 各种技术要求的规定标记（代号）的含义与标注。 【学习重点】 1. 阅读和绘制零件图的方法步骤，零件图的尺寸标注。 2. 各种技术要求的规定标记（代号）的含义与标注。 【学习难点】 1. 阅读零件图的方法，零件图的尺寸标注。 第9章 装配图 【学习目标】 —12— 1.了解装配图、装配示意图的概念、作用、内容。 2. 掌握阅读和绘制装配图的方法步骤，掌握装配图的表达方法。 3. 能够根据装配图分析机器或部件的装配关系、工作原理，正确标注装配图中 的五类尺寸，能够根据装配图正确地拆画零件图。 【学习内容】 第九章 装配图 □理论/□实践 学时 2 4. 一级知识点 由装配图拆画零件图。 5. 二级知识点 装配图的表达方法及尺寸标注。 6. 三级知识点 阅读和绘制装配图。 【学习重点】 1. 装配图的表达方法及尺寸标注。 2. 阅读和绘制装配图。 【学习难点】 1. 由装配图拆画零件图。 表 3 课内实验（践）项目与学时分配 序号 实验（践）项 目名称 1 AutoCAD 入门知识 2 绘图环境的建立与图 层的设置及应用 实验（践）内容 AutoCAD 软件介绍，基础 操作，基本命令等。 绘图环境变量的设置，图 图样的绘制与编辑 4 实验类 每组人 型 数 综合性 4 层的设置、配置、调用 1 必开/ 选开 必开 1 综合性 必开 等。 图样的绘制、基本直线的 3 学时 4 绘制、偏移、复制、删除 1 综合性 必开 等。 4 标准件的绘制 标准件螺栓件的绘制 4 综合性 1 必开 5 盘类零件绘制 轴承端盖的绘制 4 综合性 1 必开 6 常用零件绘制 齿轮的绘制 4 综合性 1 必开 —13— 7 轴类零件绘制 8 零件标注 阶梯轴的绘制 4 标注样式的设置、字样的 4 设置、尺寸的标准、技术 综合性 1 必开 1 综合性 必开 要求的标注等。 9 综合应用考核 综合绘制工程图样 4 综合性 1 必开 四、教学方法 1.课堂教学结合板书、PPT 演示、实物展示，采用线上线下相结合、启发式、讨 论式、案例式等多种行之有效的教学方式，加强师生之间、学生之间的交流，引导学 生独立思考，强化科学思维的训练。 2. 课程教学紧密结合实际零部件实例进行各知识点的讲解，充分运用实物、教 具、模型及多媒体等多种教学手段，实践教学穿插其中，做到理论和实践教学紧密结 合相互促进的效果。 3. 结合教学安排适当数量的讨论课、习题课。 4.实验教学采用项目驱动的方式，知识点项目模块化进行讲授练习。 五、课程考核 总成绩 （100%） =期 末考试 成绩（60%） +课内 实验 成绩（20%）+ 平时 作业 （20%） 其中： 1.期末考试成绩 在大纲规定的教学内容全部结束后，按照学校规定考试时间组织理论考试，分值 占总成绩的 60%。 2.实验成绩 分值占总成绩的 20%，根据学生在实验过程的表现和最终的上机实践操作考核进 行评分。 3.平时作业成绩 课程有配套的习题集，每节课布置对应的习题，完成后提交评阅进行评分，取平 时作业的平均值作为平时作业成绩，分值占 20%。 —14— (三)考核题型及命题要求 考试题型包括填空、判断、选择、简答、作图等。各种题型的分值分布要合理。 命题必须根据教学大纲要求体现本门课主要内容。试题要体现主要内容与一般内 容相结合，覆盖面要宽。 命题要体现既考知识，又考能力，要求试卷中考查学生基本知识、基本理论、基 本技能的试题分值占 50%左右，比较灵活且有一定难度，重点考查学生综合应用能力 的试题分值占 50%左右。 命题时要体现各章节学时的比例与各章节考试分值的比例基本一致。 六、课程评价 课程评价依据本课程目标，采用课程调查、学生访谈、课程考核成绩分析等方法 进行。 七、课程资源 （一）建议选用教材 赵大兴．工程制图（第 2 版）[M].北京：高等教育出版社，2009. （二）主要参考书目 [1] 陈意平.机械制图（第 2 版）[M].沈阳：东北大学出版社，2019. [2]同济大学.机械制图（第 7 版）[M].北京：高等教育出版社，2015. [3] 华中科技大学等.画法几何及机械制图（第 6 版）[M]. 北京：高等教育出版社， 2008. [4] 大连理工大学工程图学教研室.画法几何（第 7 版）[M].北京：高等教育出版 社，2011. [5] 大连理工大学工程图学教研室.机械制图（第 7 版）[M].北京：高等教育出版 社，2013. （三）其它课程资源 中国大学 MOOC 网: https://www.icourse163.org/ 执笔人：马世榜 —15— 参与人：杜志豪，马春华 课程负责人：马世榜 审核人（系/教研室主任）：叶铁 审定人（主管教学副院长/副主任）：韩桂全 2021 年 2 月 —16— 《大学物理 AⅠ》课程教学大纲 一、课程信息 课程名称：大学物理AⅠ College Physics AI 课程代码：69010105 课程类别：学科基础/必修课 适用专业：工科专业 课程学时：45学时 课程学分：3学分 修读学期：第一学期 先修课程：无 二、课程目标 （一）具体目标 通过本课程的学习，使学生达到以下目标： 1. 知识教学目标 要求学生能够对物理学的基本内容和方法、概念和物理图 像、物理学的工作语言、物理学发展的历史、现状和前沿、及其对科学发展和社会进 步的作用等方面在整体上有一个比较全面的认识，了解物理学在自然科学和工程技术 中的应用，以及相关科学互相渗透的关系。【支撑毕业要求 1、3】 2. 能力培养目标 通过学习科学的思维方法和研究方法，使学生具备综合运用 物理学知识和数学知识解决实际问题的能力。提高发现问题、分析问题、解决问题的 能力和开拓创新的素质。为学生进一步学习专业知识奠定良好的基础，也为学生将来 走向社会从事科学技术工作和科学研究工作打下基础。【支撑毕业要求 2、4、12】 3. 课程思政目标 使学生树立科学的唯物主义的世界观、方法论和认识论，具 备独立分析和处理相关问题的能力。教育引导学生深刻理解并自觉实践各行业的职业 精神和职业规范，增强职业责任感。从物理学发展史中，使学生感受物理学中所蕴含 的思想价值和精神内涵，培养学生的奋斗精神，激发创造创新活力。【支撑毕业要求 —17— 6、8、12】 （二）课程目标与毕业要求的对应关系 表1 课程目标与毕业要求的对应关系 课程目标 支撑的毕业要求 课程目标 1 1.工程知识 3. 设计/ 开发解决 方 案 课程目标 2 2.问题分析 4.研究 12.终身学习 课程目标 3 6. 工程与社会 8. 职业规范 12.终身学习 支撑的毕业要求指标点 1-1 能够将数学、自然科学、工程科学的知识用于工 程问题的表述 1-2 掌握基本的工程基础知识，包括工程制图、工程 力学、电工技术、电子技术、计算机语言等，能够应 用其基本理论和基本方法分析机械电子工程领域复杂 工程问题 3-1 能够针对机械电子工程领域复杂工程问题进行需 求分析，设计解决方案和满足特定需求 2-1 能够识别和判断机械电子工程领域复杂工程问题 中的关键环节和参数，并结合专业知识进行有效分解 2-3 能够应用数理和工程基本原理，结合文献调研结 果，分析机械电子工程领域复杂工程问题，形成深刻 认识并得出有效解决方案和结论 4-1 能够采用正确的方法对机械电子工程系统相关的 各种用户需求进行研究和实验验证 12-1 具有终身学习的意识，掌握自主学习的方法和 途径 6-3 能够识别、评价和分析机械电子工程领域新产 品、新技术的开发和应用对社会、健康、安全、法律 以及文化的影响，并理解应承担的责任 8-2 理解社会主义核心价值观，了解国情，维护国家 利益，具有推动社会进步的责任感 8-3 遵守科学研究和工程实践中的职业道德规范，自 觉履行工程师的社会责任 12-3 了解机械电子领域相关理论与技术的重要进展 和前沿动态 三、课程内容 （一）课程内容与课程目标的关系 表2 课程内容与课程目标的关系 课程内容 教学方法 支撑的课程目标 学时安排 第一章 质点运动学 讲授法 课程目标 1、2 8 第二章 质点动力学 讲授法 课程目标 2、3 8 第三章 刚体力学基础 讲授法、案例教学 课程目标 2、3 5 第四章 机械振动 讲授法、案例教学 课程目标 1、2 6 第五章 机械波 讲授法、案例教学 课程目标 1、2 6 第六章气体动理论基础 讲授法 课程目标 1、2 6 第七章 热力学基础 讲授法 课程目标 1、3 6 —18— 合计 45 学时 （二）具体内容 第一章 质点运动学 【学习目标】 1. 掌握位矢、位移、速度、加速度概念及联系 2. 能处理一维情况下的两类运动学问题 3. 会计算质点曲线运动时的速度和加速度 4. 引导学生运用不同的方法解决实际问题。 【学习内容】 第一章 质点运动学 ■理论/□实践 学时 8 1.一级知识点 了解参照系、坐标系、物理模型,掌握位置矢量、位移、速度、加速度的定 义及计算、质点的运动学方程。能借助于直角坐标系计算质点在平面内运动时 的速度、加速度。能借助于极坐标计算质点作圆周运动时的角速度、角加速 度、切向加速度和法向加速度。 2.二级知识点 理解质点运动的瞬时性、矢量性和相对性。 3.三级知识点 掌握运动学两类问题的求解方法。 【学习重点】 1. 位置矢量、位移、速度、加速度的定义及计算； 2. 质点的运动方程； 3. 相对运动。 【学习难点】 1. 质点的运动方程； 2. 由加速度求运动方程； 第二章 —19— 质点动力学 【学习目标】 1. 会分析牛顿三定律的适用条件 2. 会对物体进行受力分析 3.能用牛顿运动定律的处理质点运动 4.能应用动能定理，功能原理，机械能守恒律处理问题 5.培养学生严谨的科学态度和浓厚的科学兴趣。 【学习内容】 第二章 质点动力学 ■理论/□实践 学时 8 1.一级知识点 掌握牛顿运动三定律及其适用范围。用微积分方法求解一维变力作用下的 质点动力学问题； 2.二级知识点 掌握质点的动量、冲量、动量定理、动量守恒定律；功、动能、动能定 理、势能、机械能守恒定律。 3.三级知识点 掌握功的概念及变力做功的表达式，能计算变力的功。掌握质点的动能定 理，理解保守力做功的特点及势能概念。会计算重力、弹性力和万有引力势 能，掌握机械能守恒定律。 【学习重点】 1. 牛顿运动定律及应用、用微积分方法求解一维变力作用下的质点动力学问 题； 2. 质点的动量、冲量、动量定理、动量守恒定律； 【学习难点】 1. 功、动能、动能定理、势能、机械能守恒定律； 2. 碰撞 第三章 刚体力学基础 【学习目标】 1. 掌握刚体、平动与转动；定轴转动 —20— 2. 能处理刚体绕定轴转动的运动学规律 3. 培养学生理论联系实际，解决实际问题的能力。 【学习内容】 第三章 刚体力学基础 ■理论/□实践 学时 5 1.一级知识点 理解力矩、刚体的定轴转动定理、转动惯量；刚体定轴转动的动能定理； 刚体定轴转动的角动量定理和角动量守恒定理。 2.二级知识点 理解力矩、力矩的功、转动惯量、刚体的角动量和转动动能等概念。 3.三级知识点 定轴转动的角动量守恒定律，会分析处理包括质点和刚体、平动和转动的简 单系统的力学问题。 【学习重点】 1. 刚体、刚体定轴转动的描述； 2. 力矩、刚体的定轴转动定理、转动惯量； 【学习难点】 1. 刚体定轴转动的动能定理； 2. 刚体定轴转动的角动量定理和角动量守恒定理。 第四章 机械振动 【学习目标】 1．掌握描述简谐振动和简谐波动的各物理量(特别是相位)的物理意义及各量之 间的相互关系。 2．理解旋转矢量法，并能用以分析有关问题。 3．掌握谐振动的基本特征。能建立一维简谐振动的微分方程。能根据给定的初 始条件写出一维谐振动的运动方程，并理解其物理意义。 4．理解两个同方向、同频率谐振动的合成规律，以及合振动振幅极大和极小的 条件。 5. 引导学生建立物理模型，学会用物理思想解决实际问题。 —21— 【学习内容】 第五章 机械振动 ■理论/□实践 学时 6 1.一级知识点 掌握机械振动的基本特征，根据受力分析能建立振动的微分方程。机械振 动的运动学方程；根据振动系统特征及初始条件，能确定振动方程中的三个特 征量：振幅、位相和圆频率；理解旋转矢量法。 2.二级知识点 理解同方向、同频率的两个振动的合成规律。 3.三级知识点 拍现象、阻尼振动、受迫振动、共振。 【学习重点】 1. 简谐振动的特征及其表示。 2．简谐振动的合成。 3．平面简谐波波函数的物理意义。 4．波的叠加。 【学习难点】 1. 旋转矢量法的应用。 2．平面简谐波波函数的表示。 3．相干波叠加的强减分析。 第五章 机械波 【学习目标】 1. 理解波函数中各物理量的意义 2. 熟练处理平面简谐波的波函数 3. 能熟练分析和确定相干波叠加后振幅加强和减弱的条件 4. 培养学生理论联系实际，解决实际问题的能力。 【学习内容】 —22— 第六章 机械波 ■理论/□实践 学时 6 1.一级知识点 理解机械波产生的条件，了解波动与振动的联系与区别，了解波动过程的 几何表示。掌握平面简谐波的波动方程，能根据波线上某一点的振动方程，写 出波动方程。 2.二级知识点 理解波动的能量传播特征及波的能量密度和能流密度等概念。了解波的惠更 斯原理，理解波的叠加原理和波的干涉现象，掌握波的相干条件。 3.三级知识点 理解驻波的形成条件，驻波的特征及驻波与行波的区别，了解半波损失。 【学习重点】 1. 理解波动过程中相位领先和落后的概念，波的能量特点，惠更斯原理，驻 波的形成与特点； 2. 熟练掌握简谐波的描述，各种情况下波动方程的建立。 【学习难点】 1. 掌握驻波波腹、波节及方程的计算；半波损失问题。 2. 掌握多普勒效应中频率的计算。 第六章 气体动理论基础 【学习目标】 1. 能计算理想气体的压强 2. 能计算理想气体的内能 3. 理解速度分布函数和速率分布曲线的物理意义 4. 具有较强的自我获取知识、更新知识和拓展知识的能力。 【学习内容】 第七章 气体动理论基础 ■理论/□实践 学时 6 1.一级知识点 自学了解统计物理的几个概念：统计规律、概率和统计平均值。理解理想 气体的状态方程，理解理想气体的宏观定义和微观模型。理解理想气体的压强 —23— 公式、压强和温度的微观本质。 2.二级知识点 自学了解麦克斯韦速率分布律及速率分布函数和分布曲线的物理意义。了 解气体分子热运动的种速率；平均速率、方均根速率及最概然速率。 3.三级知识点 理解平衡态，压强、温度的统计解释 【学习重点】 1. 理解平衡态，压强、温度的统计解释； 2. 熟练掌握理想气体状态方程、能均分定理、压强、温度、内能公式分析解 决相关问题； 【学习难点】 1. 掌握分子的平均碰撞次数与平均自由程等简单的计算； 第七章 热力学基础 【学习目标】 1. 能计算准静态过程的功和热量 2. 掌握等温过程、等压过程、等容过程 3. 能计算卡诺循环的效率 4. 培养学生热爱科学、勇于探索的坚强意志。 【学习内容】 第八章 热力学基础 ■理论/□实践 学时 6 1.一级知识点 掌握功和热量的概念，理解准静态过程，掌握热力学第一定律，能根据热 力学第一定律分析、计算理想气体等体、等压、等温和绝热过程中的功、热量 和内能的改变量。 2.二级知识点 理解热力学第二定律的开尔文表述和克劳修斯表述。了解可逆过程和不可 逆过程，了解与热现象有关的实际过程都是不可逆的。了解热力学第二定律的 统计意义，了解熵的概念和熵增加原理。 【学习重点】 —24— 1. 热力学第一定律含义及应用； 2. 典型的平衡过程如等温过程、等压过程、等容过程、绝热过程； 3. 循环过程如卡诺过程。 【学习难点】 1. 状态参量与状态方程、过程方程的描述； 2. 利用热力学第一定律计算理想气体在平衡过程中的功、热量、内能改变 量； 3. 计算循环过程的效率。 四、教学方法 本课程辅以多媒体课件和相关学习资源，循序渐进地开展课堂教学。课堂教学宜 采用启发式为主、探究合作为辅的教学方式，即以教师课堂讲授、启发思维为主，学 生主动参与、课堂讨论为辅。再结合学生课外自主学习和教师课外辅导、答疑等多种 手段开展课堂教学。 五、课程考核 大学物理课程采用结构成绩制来评定学生的学习成绩。总评成绩的计算方式为： 总评成绩＝平时成绩（占总成绩的 30%）+期末考试成绩（占总成绩的 70%） 期末考试采用闭卷考试，卷面成绩满分为 100 分。 平时成绩由课程作业（练习）、实际案例分析、分组研讨、到课率及课堂表现等 环节的成绩构成，考核学生综合运用所学知识分析和解决实际问题的能力、团队协作 能力、沟通能力、自学获取新知识的能力、实践和创新能力等能力素质。 期末考试成绩由卷面成绩构成，期末试卷中的选择题、填空题和判断题侧重于考 核学生对课程基本知识的掌握情况，计算题主要考核学生的运算、分析解决问题和知 识应用能力。 六、课程评价 大学物理课程目标达成度评价主要采用定量评价与定性评价相结合的方法，具体 —25— 包括：课程调查问卷、网上评教、课程考核成绩分析法等。 七、课程资源 （一）建议选用教材 上海交通大学物理教研室主编，《大学物理教程（上册）》（第二版），上海： 上海交通大学出版社，2014 年. （二）主要参考书目 [1] 张三慧主编，《大学基础物理学》，北京：清华大学出版社，2003 年； [2] 程守洙、江之永主编，《普通物理学》第 5 版，北京：高等教育出版社， 2001 年； [3] 卢德馨主编，《大学物理学》，北京：高等教育出版社，1998 年； [4] R.P.费曼，《费曼物理学讲义》，上海：上海科学技术出版社，1983 年； [5]郭奕玲、沈慧君编著，《物理学史》，北京：清华大学出版社，2005 年。 （三）其它课程资源 （1）网易公开课.中国大学视频公开课.湖南大学公开课：大学物理的生活震撼. http://open.163.com/special/cuvocw/daxuewuli.html. （2）大学生自学网.清华大学.杨振宁：普通物理学. http://v.dxsbb.com/ligong/893/. （3）大连理工大学大学物理教学中心. http://phyedu.dlut.edu.cn/index.htm. （4）网易公开课.中国大学视频公开课.耶鲁大学开放课程：基础物理. http://open.163.com/special/fundamentalsofphysics/. （5）网易公开课.中国大学视频公开课.耶鲁大学开放课程：基础物理 II. http://open.163.com/special/opencourse/physicsii.html. （6）网易公开课.中国大学视频公开课.麻省理工学院公开课：K12 课程-物理. http://open.163.com/special/opencourse/mitphysics.html. 执笔人：张聪正 —26— 参与人：马世榜，杜志豪 课程负责人：张聪正 审核人（系/教研室主任）：叶铁 审定人（主管教学副院长/副主任）：韩桂全 2020 年 —27— 月 《大学物理 AⅡ》课程教学大纲 一、课程信息 课程名称：大学物理AⅡ College Physics AⅡ 课程代码：b06900097 课程类别：学科基础/必修课 适用专业：工科专业 课程学时：48学时 课程学分：3学分 修读学期：第二学期 先修课程：大学物理AⅠ 二、课程目标 （一）具体目标 通过本课程的学习，使学生达到以下目标： 4. 知识教学目标 要求学生能够对物理学的基本内容和方法、概念和物理图 像、物理学的工作语言、物理学发展的历史、现状和前沿、及其对科学发展和社会进 步的作用等方面在整体上有一个比较全面的认识，了解物理学在自然科学和工程技术 中的应用，以及相关科学互相渗透的关系。【支撑毕业要求 1、3】 5. 能力培养目标 通过学习科学的思维方法和研究方法，使学生具备综合运用 物理学知识和数学知识解决实际问题的能力。提高发现问题、分析问题、解决问题的 能力和开拓创新的素质。为学生进一步学习专业知识奠定良好的基础，也为学生将来 走向社会从事科学技术工作和科学研究工作打下基础。【支撑毕业要求 2、4、12】 6. 课程思政目标 使学生树立科学的唯物主义的世界观、方法论和认识论，具 备独立分析和处理相关问题的能力。教育引导学生深刻理解并自觉实践各行业的职业 精神和职业规范，增强职业责任感。从物理学发展史中，使学生感受物理学中所蕴含 的思想价值和精神内涵，培养学生的奋斗精神，激发创造创新活力。【支撑毕业要求 —28— 6、8、12】 （二）课程目标与毕业要求的对应关系 表1 课程目标与毕业要求的对应关系 课程目标 支撑的毕业要求 课程目标 1 1.工程知识 3. 设计/ 开发解决 方 案 课程目标 2 2.问题分析 4.研究 12.终身学习 课程目标 3 6. 工程与社会 8. 职业规范 12.终身学习 支撑的毕业要求指标点 1-1 能够将数学、自然科学、工程科学的知识用于工 程问题的表述 1-2 掌握基本的工程基础知识，包括工程制图、工程 力学、电工技术、电子技术、计算机语言等，能够应 用其基本理论和基本方法分析机械电子工程领域复杂 工程问题 3-1 能够针对机械电子工程领域复杂工程问题进行需 求分析，设计解决方案和满足特定需求 2-1 能够识别和判断机械电子工程领域复杂工程问题 中的关键环节和参数，并结合专业知识进行有效分解 2-3 能够应用数理和工程基本原理，结合文献调研结 果，分析机械电子工程领域复杂工程问题，形成深刻 认识并得出有效解决方案和结论 4-1 能够采用正确的方法对机械电子工程系统相关的 各种用户需求进行研究和实验验证 12-1 具有终身学习的意识，掌握自主学习的方法和 途径 6-3 能够识别、评价和分析机械电子工程领域新产 品、新技术的开发和应用对社会、健康、安全、法律 以及文化的影响，并理解应承担的责任 8-2 理解社会主义核心价值观，了解国情，维护国家 利益，具有推动社会进步的责任感 8-3 遵守科学研究和工程实践中的职业道德规范，自 觉履行工程师的社会责任 12-3 了解机械电子领域相关理论与技术的重要进展 和前沿动态 三、课程内容 （一）课程内容与课程目标的关系 表2 课程内容与课程目标的关系 课程内容 教学方法 支撑的课程目标 学时安排 第九章 静电场 讲授法 课程目标 1、2 12 第十章 稳恒磁场 讲授法 课程目标 2、3 12 第十一章 变化的电磁场 讲授法、案例教学 课程目标 2、3 8 第十二章 光的干涉 讲授法、专题研讨 课程目标 1、3 6 第十三章 光的衍射 讲授法、案例教学 课程目标 1、2 6 第十四章 光的偏振 讲授法、案例教学 课程目标 1、2 4 合计 —29— 48 学时 （二）具体内容 第九章 静电场 【学习目标】 1. 会计算电场强度 2. 能用高斯定理计算具有对称性场的电场强度 3. 能计算电荷的电势 4. 会分析导体的静电平衡，会计算电容 5. 了解极化、电位移 6. 引导学生运用不同的方法解决实际问题。 【学习内容】 第九章 静电场 ■理论/□实践 学时 12 1.一级知识点 理解库仑定律。掌握电场强度的概念和电场叠加原理；根据电荷的分布能 计算电场强度的分布。理解静电场的高斯定理；掌握用高斯定理计算电场强度 的方法。理解处于静电平衡条件下导体中的电场强度、电势和电荷的分布。了 解电介质的极化机理，了解各向同性电介质中电位移矢量 D 和电场强度 E 的关 系和区别；理解电介质中的高斯定理。 2.二级知识点 理解静电场力做功的特点及静电场的环路定理，掌握电势和电势差的概念 及其计算方法。理解孤立导体的电容和电容器的电容。会计算平行板电容器、 圆柱面电容器和球形电容器的电容。理解静电系统的静电能和电场的能量，理 解电场能量密度的表达式并计算简单电荷系统的电场能量。 3.三级知识点 理解电容、电容器、电场能量的计算。 【学习重点】 1．静电场的电场强度和电势的概念。 2．电场强度和电势的叠加原理。 3．静电场的高斯定理和环路定理。 【学习难点】 —30— 1．静电场中电场强度和电势的计算。 2．静电场中用高斯定理计算场强的条件和方法。 第十章 稳恒磁场 【学习目标】 1. 熟悉磁感应强度的定义 2. 理解磁通量；高斯定理 3. 会用安培环路定理计算对称性磁场的磁感应强度 4. 会用安排环路定理计算对称性磁场的磁感应强度 5. 培养学生严谨的科学态度和浓厚的科学兴趣。 【学习内容】 第十章 稳恒磁场 ■理论/□实践 学时 12 1.一级知识点 了解参磁场中的高斯定理和安培环路定理；磁场对载流导体的作用：安培 定律及应用； 2.二级知识点 理解磁场对运动电荷的作用：洛仑兹力、霍耳效应；磁介质中的磁场、磁 导率、磁化强度、磁场强度概念，铁磁质的特性、磁滞回线。 3.三级知识点 磁场、磁感应强度，毕奥—萨伐尔定律及应用。 【学习重点】 1．计算磁感应强度的毕奥-萨伐尔定律。 2．稳恒磁场的高斯定理和安培环路定理。 3．安培定律和洛伦兹力公式。 【学习难点】 1．利用毕奥-萨伐尔定律计算一些简单电流产生的磁感应强度。 2．利用安培环路定理计算磁感应强度的条件和方法。 3．电荷在均匀电磁场(包括纯电场、纯磁场)中的受力与运动。 —31— 第十一章 变化的电磁场 【学习目标】 1. 能利用法拉第电磁感应定律计算回路中的感应电动势 2. 了解自感与互感现象 3. 了解麦克斯韦的电磁场理论 4. 培养学生理论联系实际，解决实际问题的能力。 【学习内容】 第十一章 变化的电磁场 ■理论/□实践 学时 8 1.一级知识点 掌握法拉第电磁感应定律；动生电动势与感生电动势；位移电流的概念及简 单计算；偶极振子辐射的电磁波，电磁场的物质性 2.二级知识点 掌握电子感应加速器、涡旋电场、涡电流；自感与互感，自感系数和互感 系数；磁场能量；麦克斯韦方程组（积分形式）的物理意义。 3.三级知识点 理解电磁感应现象，楞次定律；涡旋电场与涡电流；自感、互感系数。 【学习重点】 1. 电磁感应定律、动生和感生电动势、感生电场； 2. 位移电流、麦克斯韦方程组； 【学习难点】 1. 回路中的感应电动势的计算。 2. 有磁介质时的安培环路定理和磁场强度、位移电流和麦克斯韦方程组； 第十二章 光的干涉 【学习目标】 1. 能分析杨氏干涉条纹的分布规律 2. 能分析薄膜等厚干涉条纹的位置 3. 了解等倾条纹与等厚条纹 4. 培养学生热爱科学、勇于探索的坚强意志。 —32— 【学习内容】 第十二章 光的干涉 ■理论/□实践 学时 6 1.一级知识点 掌握光源、获取相干光的方法；杨氏双缝干涉；光程及光程差概念、光程 差与位相差的关系。 2.二级知识点 薄膜等厚干涉（包括劈尖、牛顿环、迈克尔逊干涉仪）原理及应用。 【学习重点】 1．光程的概念及其应用； 2．杨氏双缝干涉； 3．薄膜等厚干涉。 【学习难点】 1．光程差和相位差的关系，及干涉条纹的明暗判断。 2．杨氏双缝干涉条纹的分析确定。 3．薄膜等厚干涉条纹的分析确定。 第十三章 光的衍射 【学习目标】 1．掌握描述简谐振动和简谐波动的各物理量(特别是相位)的物理意义及各量之 间的相互关系。 2．理解旋转矢量法，并能用以分析有关问题。 3．掌握谐振动的基本特征。能建立一维简谐振动的微分方程。能根据给定的初 始条件写出一维谐振动的运动方程，并理解其物理意义。 4．理解两个同方向、同频率谐振动的合成规律，以及合振动振幅极大和极小的 条件。 5. 引导学生建立物理模型，学会用物理思想解决实际问题。 【学习内容】 第十三章 —33— 光的衍射 ■理论/□实践 学时 6 1.一级知识点 掌握光的衍射的概念，惠更斯—非涅耳原理；单缝夫琅禾费衍射；光栅衍 射中垂直入射的条纹分布规律，光栅衍射中斜入射的条纹分布规律。 2.二级知识点 掌握圆孔衍射，光学仪器的分辨率。 【学习重点】 1．单缝夫琅和费衍射。 2．光栅衍射。 【学习难点】 1．单缝夫琅和费衍射暗纹分布规律的分析。 2．光栅衍射谱线的分析。 第十四章 光的偏振 【学习目标】 1. 理解光的偏振态，马吕斯定律 2. 熟悉偏振光的获得方法和检验方法。 3. 培养学生理论联系实际，解决实际问题的能力。 【学习内容】 第十四章 光的偏振 ■理论/□实践 学时 4 1.一级知识点 掌握起偏与检偏，马吕斯定律；反射和折射时光的偏振，布儒斯特定律； 光的双折射现象。 2.二级知识点 自然光和偏振光的概念。 【学习重点】 1. 布儒斯特定律及马吕斯定律； 【学习难点】 1. 一束光经过偏振片后的光强变化规律分析。 —34— 四、教学方法 本课程辅以多媒体课件和相关学习资源，循序渐进地开展课堂教学。课堂教学宜 采用启发式为主、探究合作为辅的教学方式，即以教师课堂讲授、启发思维为主，学 生主动参与、课堂讨论为辅。再结合学生课外自主学习和教师课外辅导、答疑等多种 手段开展课堂教学。 五、课程考核 大学物理课程采用结构成绩制来评定学生的学习成绩。总评成绩的计算方式为： 总评成绩＝平时成绩（占总成绩的 30%）+期末考试成绩（占总成绩的 70%） 期末考试采用闭卷考试，卷面成绩满分为 100 分。 平时成绩由课程作业（练习）、实际案例分析、分组研讨、到课率及课堂表现等 环节的成绩构成，考核学生综合运用所学知识分析和解决实际问题的能力、团队协作 能力、沟通能力、自学获取新知识的能力、实践和创新能力等能力素质。 期末考试成绩由卷面成绩构成，期末试卷中的选择题、填空题和判断题侧重于考 核学生对课程基本知识的掌握情况，计算题主要考核学生的运算、分析解决问题和知 识应用能力。 六、课程评价 大学物理课程目标达成度评价主要采用定量评价与定性评价相结合的方法，具体 包括：课程调查问卷、网上评教、课程考核成绩分析法等。 七、课程资源 （一）建议选用教材 上海交通大学物理教研室主编，《大学物理教程（上册）》（第二版），上海： 上海交通大学出版社，2014 年. （二）主要参考书目 [1] 张三慧主编，《大学基础物理学》，北京：清华大学出版社，2003 年； [2] 程守洙、江之永主编，《普通物理学》第 5 版，北京：高等教育出版社， 2001 年； —35— [3] 卢德馨主编，《大学物理学》，北京：高等教育出版社，1998 年； [4] R.P.费曼，《费曼物理学讲义》，上海：上海科学技术出版社，1983 年； [5]郭奕玲、沈慧君编著，《物理学史》，北京：清华大学出版社，2005 年。 （三）其它课程资源 （1）网易公开课.中国大学视频公开课.湖南大学公开课：大学物理的生活震撼. http://open.163.com/special/cuvocw/daxuewuli.html. （2）大学生自学网.清华大学.杨振宁：普通物理学. http://v.dxsbb.com/ligong/893/. （3）大连理工大学大学物理教学中心. http://phyedu.dlut.edu.cn/index.htm. （4）网易公开课.中国大学视频公开课.耶鲁大学开放课程：基础物理. http://open.163.com/special/fundamentalsofphysics/. （5）网易公开课.中国大学视频公开课.耶鲁大学开放课程：基础物理 II. http://open.163.com/special/opencourse/physicsii.html. （6）网易公开课.中国大学视频公开课.麻省理工学院公开课：K12 课程-物理. http://open.163.com/special/opencourse/mitphysics.html. 执笔人：张聪正 参与人：马世榜，杜志豪 课程负责人：张聪正 审核人（系/教研室主任）：叶铁 审定人（主管教学副院长/副主任）：韩桂全 2020 年 月 —36— 《电工学》课程教学大纲 一、课程信息 课程名称：电工学 Electrotechnology 课程代码：69020106 课程类别：学科专业基础课程/必修课 适用专业：机械电子工程 课程学时：66学时 课程学分：3学分 修读学期：第2学期 先修课程：高等数学、线性代数、电磁学、大学物理 课内实验（实践）：4个共12学时 二、课程目标 （一）具体目标 通过本课程的学习，使学生达到以下目标： 1. 通过本课程的教学，要求学生了解和掌握电路的基本理论，掌握基尔霍夫电 流和电压定律，掌握常见基本元件的特性，电容和电感器件的工作特点，掌握交流电 分析和交流电机的工作特性，掌握常见交流接触器和继电器的特点。【支撑毕业要求 1、2】 2. 利用基础的理论知识，会对常见电路进行故障分析，熟练使用常用仪器设 备。结合实验会用简单继电器控制交流电机。对复杂电路会合理布线。较强的实践技 能和解决实际问题的能力，同时具有一定的创新意识。【支撑毕业要求 2、3】 3.用继电器、交流接触器解决实际电路保护和控制问题。了解供配电过程，掌握 安全用电常识。【支撑毕业要求 3、6】 （二）课程目标与毕业要求的对应关系 表1 课程目标与毕业要求的对应关系 —37— 课程目标 支撑的毕业要求 1.工程知识 2.问题分析 课程目标 1 支撑的毕业要求指标点 1-1 掌握电路的基本概念。电压、电流、功率及功率 因数。 1-2 掌握电阻、电容、电感等元件特性。 2-3 掌握正弦交流分析。提高功率因数办法。 1-3 掌握变压器的基本参数及工作特性。 1.工程知识 3.设计/开发解决方案 课程目标 2 3-1 掌握常见继电器及交流接触器控制。 3-2 掌握电机的保护及简单控制。 2.问题分析 3.设计/开发解决方案 6.工程与社会 课程目标 3 2-1 会分析一般电路故障，会设计简单控制电机的继 电器电路。 3-2 理论结合实际，能进行复杂电路布线。 6-1 交流电分析。供配电方面的知识。 6-2 安全用电常识。 三、课程内容 （一）课程内容与课程目标的关系 表2 课程内容与课程目标的关系（示例） 课程内容 教学方法 支撑的课程目标 学时安排 讲授法、专题研讨 课程目标 1 2 讲授法、案例教学 课程目标 1 4 讲授法、案例教学 课程目标 1 4 第一章 电路的基本概 念与基本定律 第二章 电路的分析方 法 第三章 电路的暂态分 析 第四章 正弦交流电路 讲授法、案例教学 课程目标 1.3 12 第五章 三相电路 讲授法、案例教学 课程目标 1.2 8 讲授法、案例教学 课程目标 1.2.3 6 讲授法、专题探讨 课程目标 2 10 讲授法、专题探讨 课程目标 1.2.3 6 讲授法、专题探讨 课程目标 2.3 2 第六章 磁路与铁心线 圈电路 第七章 交流电动机 第八章 继电接触器控 制系统 第九章 可编程控制器 —38— 及其应用 实验一 电机的点动控 基础实验 课程目标 2.3 3 基础实验 课程目标 2.3 3 基础实验 课程目标 1.2 3 综合实验 课程目标 1.3 3 制 实验二 电机的自锁 实验三 变压器特性测 试 实验四 电机的正反转 及互锁 合计 66 学时 （二）具体内容 第一章 电路的基本概念与基本定律 【学习目标】 1.了解电路的功能。 2.掌握电路的基本参数及常用单位，掌握基尔霍夫电压电流定律和欧姆定律。 3.理解电路中的能量守恒、功率守恒。 4.通过本章学习，学生树立以化繁为简、实事求是精神把握基本科学规律。 【学习内容】 第一章 电路的基本概念与基本定律 1.一级知识点 2.二级知识点 3.三级知识点 ■理论/□实践 电路的基本概念；基尔霍夫电压定律和电流定律。 电路模型的建立。 电路的能量传递及过载、轻载等。 【学习重点】 1. 基尔霍夫电压、电流定律。 2.欧姆定律。 【学习难点】 1、建立电路模型。 2、集总参数和分布参数的使用条件。 第二章 —39— 学时 电路的分析方法 2 【学习目标】 1.了解电源的转换。 2.掌握叠加定理和戴维宁定理。 3.理解电路的能量守恒和等效的意义。 4.通过本章学习，学生树立以简单方法解决实际问题。 【学习内容】 第二章 电路的分析方法 ■理论/□实践 学时 4 1.一级知识点 戴维宁定理的使用条件及意义。 2.二级知识点 等效的意义。 3.三级知识点 电源的转换、叠加定理的使用前提。支路电压法和节点电流 法。 【学习重点】 1. 电路等效的意义。 2.戴维宁定理的意义及条件。 【学习难点】 1. 戴维宁定理的意义。 2.电源的等效转换。 第三章 电路的暂态分析 【学习目标】 1.了解暂态分析的意义。 2.掌握一阶电路的暂态过程。 3.理解电路通解和特解的意义。 4.掌握以合理的数学工具解决实际问题。 【学习内容】 第三章 电路的暂态分析 1.一级知识点 2.二级知识点 3.三级知识点 ■理论/□实践 学时 4 暂态分析的意义。 暂态电路的参数，时间常数的意义。储能元件的特性。 暂态电路的实际应用。 —40— 【学习重点】 1. 储能元件的特性。 2. 暂态电路的参数。 【学习难点】 1. 暂态电路的物理意义。 2. 储能元件对电路的影响。 第四章 正弦交流电 【学习目标】 1.了解正弦交流电的参数。 2.掌握用相量法完成交流电压或电流的计算。 3.理解相量法的意义。 4.通过本章学习，学生树立借助数学工具简化计算。 【学习内容】 第四章 ■ 理 论/ □ 实 正弦交流电 1.一级知识点 2.二级知识点 3.三级知识点 践 正弦交流电的参数及相量表示法。 功率因数的意义。 相量表示法的意义。 【学习重点】 1. 相量表示法。 2.电容、电感等元件基本特性的相量法表示。 【学习难点】 1. 串联、并联谐振电路。 2. 功率因数的实际意义及如何补偿功率因数。 第五章 【学习目标】 1.了解三相电路特点。 2.掌握星型接法和三角形接法。 —41— 三相电路 学时 10 3.理解三相电路的电压和电流关系。 4.掌握安全用电常识。 【学习内容】 第五章 三相电路 1.一级知识点 2.二级知识点 3.三级知识点 ■理论/□实践 学时 8 学时 6 三相电的分析及实际应用。 星形接法与三角形接法的电压、电流关系。 三相电使用注意事项。 【学习重点】 1. 三相电的分析。 2. 三角形接法和星型接法的电压、电流分析。 【学习难点】 1.三相电功率。 2. 三相电的相位关系。 第六章 磁路与铁心线圈电路 【学习目标】 1.了解磁路的性质。 2.掌握铁心线圈分析。 3.理解变压器的参数及特性。 4.通过本章学习，学生树立安全、科学用电意识。 【学习内容】 第六章 磁路与铁心线圈电路 1.一级知识点 2.二级知识点 3.三级知识点 ■理论/■实 践 磁路的特性及磁路与电流的关系。 变压器的参数及特性。 变压器的同名端判断。 【学习重点】 1. 磁路与电流关系。 2. 变压器的工作特点。 【学习难点】 —42— 变压器的特性分析。 第七章 交流电动机 【学习目标】 1.了解交流电机工作原理。 2.掌握交流电机的参数。 3.理解交流电机的控制。 4.理解电磁感应定律在实践中的重大意义。 【学习内容】 第七章 ■理论/■实 交流电动机 1.一级知识点 2.二级知识点 3.三级知识点 践 交流电机的参数，电流、电压、转速、转矩。 交流电机的参数之间关系。 交流电机的安全使用。 学时 10 学时 6 【学习重点】 1. 交流电机的电流、电压、转速、转矩关系。 2. 交流电机的机械特性。 【学习难点】 1. 交流电机的电流、电压、转速、转矩关系。 2.交流电机的转速控制。 第八章 继电接触器控制系统 【学习目标】 1.了解继电器工作原理。 2.掌握交流接触器的工作特点。 3.理解电机的继电器控制。 4.理解电机的保护及控制。 【学习内容】 第八章 —43— 继电接触器控制系统 ■理论/■实 践 1.一级知识点 2.二级知识点 活。 3.三级知识点 继电器控制的意义。 用继电器和交流接触器如何控制电机工作，使电机工作安全灵 机械开关与电子开关 。 【学习重点】 1. 继电器和交流接触器的控制作用。 2. 用交流接触器灵活控制电机。 【学习难点】 1. 交流接触器和继电器的正确使用。 2. 电动开关使用注意事项。 第九章 可编程控制器及应用 【学习目标】 1.了解 PLC 工作特点。 2.掌握 PLC 控制的基本指令及简单程序。 3.理解 PLC 控制的基本思想。 4.通过本章学习，学生了解程序在机械控制方面的灵活作用。 【学习内容】 第九章 可编程控制器及应用 1.一级知识点 2.二级知识点 3.三级知识点 ■ 理 论/ □ 实 践 学时 2 PLC 的基本指令及简单程序。 PLC 基本结构及控制方法。 PLC 的发展。 【学习重点】 1.PLC 的基本指令。 2. PLC 的基本结构。 【学习难点】 1. PLC 的常见程序。 2. PLC 的控制。 表 3 课内实验（践）项目与学时分配 —44— 序号 实验（践）项 目名称 实验（践）内容 学时 实验类 型 每组人 数 必开/ 选开 1 电机的点动控制 了解电机控制的方法 3 验证性 2 必开 2 电机的自锁 3 验证性 2 必开 3 变压器特性测试 3 验证性 2 必开 4 电机的正反转及互锁 3 综合性 2 必开 了解电机自锁的特点和交 流接触器的使用。 了解变压器参数 设计电机的过压过载过流 保护及电机控制布线 （实验类型指演示性、验证性、综合性或设计性实验等。） 四、教学方法 为达到本课程的教学基本要求，需要学生上课前进行预习，课堂内进行听课，课 堂采用讲授和讨论，板书与多媒体结合的方式授课。下课自主完成课后作业。 将课本知识与实践相结合，训练学生工程创新能力。 五、课程考核 课程考核成绩由期末考核成绩，考勤成绩组成。其中： 1.期末考核成绩 在大纲规定的教学内容全部结束后，按照学校规定考试时间组织理论考试，分值 占总成绩的 70%。 2.考勤成绩 考勤成绩作为平时成绩的一部分，由学生的出勤情况决定，分值 占总成绩的 30% 。 (三)考核题型及命题要求 考试题型包括填空、判断、选择、名词解释、简答、论述、计算等。每份试卷要 求题型不少于四种，各种题型的分值分布要合理。 命题必须根据教学大纲要求体现本门课主要内容。试题要体现主要内容与一般内 容相结合，覆盖面要宽。 命题要体现既考知识，又考能力，要求试卷中考查学生基本知识、基本理论、基 本技能的试题分值占 60%左右，比较灵活且有一定难度，重点考查学生综合应用能力 —45— 的试题分值占 40%左右。 命题时要体现各章节学时的比例与各章节考试分值的比例基本一致。 总成绩（100%）=考核方式 1 成绩（70%）+ 考核方式 2 成绩（30%） 六、课程评价 按照应用型人才培养理念，为了检验学生通过课程学习后所掌握的技术应用与操 作技能所达到的水平，该课程采用闭卷的形式，重点考察学生对知识的理解和应用， 考察学生自主学习、开发所需的专业技能。采用过程考核成绩与期末考核成绩相结 合，强化对学生学习过程的成绩评价。 七、课程资源 （一）建议选用教材 秦曾煌.电工学（第 7 版）.北京：高等教育出版社，2015 年. （二）主要参考书目 [1] 邱关源. 电路分析（第五版）.北京：高等教育出版社，2006 年 5 月. [2]于歆杰. 电路原理.北京：清华大学出版社，2010 年 4 月. （三）其它课程资源 MOOC 清华大学于歆杰主讲电路原理. 执笔人：王卓 参与人：叶铁 课程负责人：王卓 审核人（系/教研室主任）：叶铁 审定人（主管教学副院长/副主任）：韩桂全 2020 年 3月 —46— 《单片机原理及应用》课程教学大纲 一、课程信息 课程名称：单片机原理及应用 Principle and application of single-chip microcomputer 课程代码：69020208 课程类别：学科专业课程/必修课 适用专业：机械电子工程专业 课程学时：60学时 课程学分：3学分 修读学期：第4学期 先修课程：电路分析、模拟电子技术、数字电子技术、C语言程序设计等 课内实验（实践）：8个实验项目共24学时 二、课程目标 （一）具体目标 通过本课程的学习，使学生达到以下目标： 1. 了解单片机的发展情况，激发学生积极投身于国家前沿科技行业的爱国热 情，掌握单片机基本知识和基本概念；【支撑毕业要求 1、2】 2.掌握单片机结构原理和应用设计方法，掌握单片机的硬件结构、设计语言和控 制系统的开发方法；【支撑毕业要求 1、3、5】 3.培养学生运用单片机解决实际问题的能力，培养学生的逻辑思维、分析问题和 解决问题的能力，培养学生的团队意识和合作能力；【支撑毕业要求 1、2、3】 4.通过实践教学环节，深化专业理论，增强动手能力，具备一定的单片机应用系 统的分析设计、仿真与调试能力。【支撑毕业要求 2、3、5】 （二）课程目标与毕业要求的对应关系 表1 课程目标与毕业要求的对应关系 —47— 课程目标 支撑的毕业要求 1.工程知识 课程目标 1 2.问题分析 1.工程知识 3.设计/开发解决 课程目标 2 方案 5.使用现代工具 1.工程知识 2.问题分析 课程目标 3 3.设计/开发解决 方案 2.问题分析 3.设计/开发解决 课程目标 4 方案 5.使用现代工具 支撑的毕业要求指标点 1-2 掌握基本的工程基础知识，包括工程制图、工程 力学、电工技术、电子技术、计算机语言等，能够应 用其基本理论和基本方法分析机械电子工程领域复杂 工程问题； 2-2 能够通过文献查询分析对分解后的复杂工程问题 进行工程表达、建模，正确描述工程解决方案。 1-2 掌握基本的工程基础知识，包括工程制图、工程 力学、电工技术、电子技术、计算机语言等，能够应 用其基本理论和基本方法分析机械电子工程领域复杂 工程问题； 3-1 能够针对机械电子工程领域复杂工程问题进行需 求分析，设计解决方案和满足特定需求； 3-3 能够针对机械电子工程领域特定需求，设计或开 发软硬件系统，并体现创新意识； 5-2 能恰当使用机械绘图等计算机软硬件技术、自动 控制技术、机电一体化技术、控制算法及仿真工具， 完成机械电子工程工程项目的设计、模拟仿真分析、 实验验证，能理解其局限性； 1-2 掌握基本的工程基础知识，包括工程制图、工程 力学、电工技术、电子技术、计算机语言等，能够应 用其基本理论和基本方法分析机械电子工程领域复杂 工程问题； 2-2 能够通过文献查询分析对分解后的复杂工程问题 进行工程表达、建模，正确描述工程解决方案。 3-1 能够针对机械电子工程领域复杂工程问题进行需 求分析，设计解决方案和满足特定需求； 2-2 能够通过文献查询分析对分解后的复杂工程问题 进行工程表达、建模，正确描述工程解决方案。 3-1 能够针对机械电子工程领域复杂工程问题进行需 求分析，设计解决方案和满足特定需求； 5-2 能恰当使用机械绘图等计算机软硬件技术、自动 控制技术、机电一体化技术、控制算法及仿真工具， 完成机械电子工程工程项目的设计、模拟仿真分析、 实验验证，能理解其局限性； 三、课程内容 （一）课程内容与课程目标的关系 表2 课程内容与课程目标的关系（示例） 课程内容 教学方法 支撑的课程目标 学时安排 第一章单片机基础知识 讲授法、案例教学 课程目标 1、2、3 2 讲授法、实践教学 课程目标 2、4 2 讲授法、案例教学 课程目标 1、2、3 8 第二章单片机应用系统 的开发 第三章 80C51 系列单片 —48— 机的硬件基础 第四章 80C51 系列单片 讲授法、案例教学 课程目标 1、2、3、4 6 课程目标 1、2、3、4 4 课程目标 1、2、3、4 4 课程目标 1、2、3、4 4 课程目标 1、2、3、4 4 课程目标 1、2、3、4 2 小组实验 课程目标 3、4 6 实验二 并行口 小组实验 课程目标 3、4 3 实验三 七段数码管 小组实验 课程目标 3、4 3 实验三 中断系统 小组实验 课程目标 3、4 3 实验四 定时器/计数器 小组实验 课程目标 3、4 3 实验五 串行口与扩展 小组实验 课程目标 3、4 3 实验六 实验箱 小组实验 课程目标 3、4 3 机的软件基础 讲授法、案例教学、实 第五章并行口及应用 践教学 讲授法、案例教学、实 第六章中断系统及应用 践教学 第七章定时器/计数器 讲授法、案例教学、实 及应用 践教学 讲授法、案例教学、实 第八章串行口及应用 践教学 第九章 80C51 单片机系 讲授法、案例教学、实 统扩展技术 践教学 实验一 熟悉 Keil C51 编程和熟悉 Proteus 的 单片机系统仿真 合计 60 学时 （二）具体内容 第一章 单片机基础知识 【学习目标】 1.了解《单片机原理及应用》课程的内容和要求。 2.熟悉单片机的概念和应用，微型计算机的组成以及运算的基础知识。 3.掌握计算机中的几种常用的数制及其之间的转换。 4.研讨我国单片机的发展历史，激发爱国热情。 —49— 【学习内容】 第一章 单片机基础知识 ■理论/□实践 学时 2 1.一级知识点 位、字节、字和字长；地址位数和存储容量的对应关系；总线种类；计算机数 制转换；原码、反码、补码、BCD 码、ASCII 码。 2.二级知识点 单片机概念；计算机的基本结构；微型计算机系统；指令；程序；机器语言、 汇编语言和高级语言。 3.三级知识点 常用的单片机系列；单片机的应用。 【学习重点】 1. 码制之间的转换； 2. 微型计算机的结构。 【学习难点】 1. 二进制-十进制之间的转换； 2. 负数的补码。 第二章 单片机应用系统的开发 【学习目标】 1.了解单片机应用系统的开发环境。 2.掌握 Keil C51 高级语言集成开发环境。 3.掌握 Proteus 的单片机系统仿真。 4.培养工匠精神，创新精神，做到知行合一。 【学习内容】 第二章 单片机应用系统的 ■理论/■实践 开发 学时 2+6 1.一级知识点 Keil C51 集成开发环境的使用；Proteus 的单片机系统仿真。 2.二级知识点 单片机应用系统的开发工具。 【学习重点】 1. Keil C51 编写程序； —50— 2. Proteus 绘制单片机系统的电路原理图。 【学习难点】 1. Proteus 绘制单片机系统的电路原理图。 第三章 80C51 系列单片机的硬件基础 【学习目标】 1.掌握单片机的硬件资源。 2.掌握 80C51 系列单片机的引脚功能、编程结构、存储器、工作方式、时序和最 小应用系统。 3.培养工匠精神，创新精神，做到知行合一。 【学习内容】 第三章 80C51 系列单片机 ■理论/□实践 的硬件基础 学时 8 1.一级知识点 80C51 系列单片机的引脚功能；80C51 系列单片机的存储器；80C51 系列单片机 的时序；时序的基本单位；80C51 系列单片机的最小应用系统。 2.二级知识点 MCS-51 系列单片机及其硬件资源；80C51 系列单片机的编程结构；复位工作方 式；程序执行工作方式；80C51 系列单片机的时序分析。 3.三级知识点 8051 内核单片机命名规则；80C51 系列单片机的选择依据；存储器的分类和主 要指标；低功耗工作方式。 【学习重点】 1. 单片机的引脚功能； 2. 单片机的存储器； 3. 单片机的工作方式。 4. 单片机的最小应用系统 【学习难点】 1. 单片机的存储器。 第四章 【学习目标】 —51— 80C51 系列单片机的软件基础 1.了解 80C51 单片机的指令系统。 2.掌握 C51 程序设计。 3.培养工匠精神，创新精神，做到知行合一。 【学习内容】 第四章 80C51 系列单片机 ■理论/□实践 的软件基础 学时 6 1.一级知识点 80C51 系列单片机的汇编指令格式；汇编指令系统的寻址方式；数据传送指令； 算术运算类指令；逻辑运算类指令；控制转移类指令；布尔（位）操作类指 令；C51 的标识符和关键字；C51 的数据结构；C51 的预处理；C51 的运算符与 表达式；C51 的语句和函数；C51 的程序结构。 2.二级知识点 变量的存储种类和存储器类型。 3.三级知识点 C51 和标准 ANSI C 的区别。 【学习重点】 1. 汇编指令格式和寻址方式； 2. C51 的程序设计基础。 【学习难点】 1. C51 的程序设计。 第五章 并行口及应用 【学习目标】 1.了解 80C51 单片机内部并行口的结构。 2.掌握 80C51 单片机内部并行口的功能和应用。 3.掌握七段数码管显示器接口。 4.培养工匠精神，创新精神，做到知行合一。 【学习内容】 第五章 并行口及应用 ■理论/■实践 学时 4+3 1.一级知识点 80C51 系列单片机并行口的地址和功能；七段数码管。 2.二级知识点 —52— 80C51 系列单片机内部并行口的结构；LED 显示器的静态和动态显示方式。 3.三级知识点 80C51 系列单片机并行口的应用。 【学习重点】 1. 单片机四个并行口的特点和功能； 2. 七段数码管显示器接口。 【学习难点】 1. 单片机四个并行口的应用。 第六章 中断系统及应用 【学习目标】 1. 了解 80C51 单片机中断系统的有关概念、应用和功能。 2. 掌握 80C51 单片机中断系统的结构。 3. 掌握 80C51 单片机中断系统的应用。 4. 培养工匠精神，创新精神，做到知行合一。 【学习内容】 第六章 中断系统及应用 □理论/□实践 学时 4+3 1.一级知识点 80C51 系统单片机的中断源、中断特殊功能寄存器；中断服务程序设计。 2.二级知识点 中断、中断服务程序、中断源概念；80C51 系统单片机的中断系统的结构；中断 响应；中断请求撤销。 3.三级知识点 中断概述；中断技术的应用；中断系统的功能。 【学习重点】 1. 单片机的中断源、中断结构、相关的特殊功能寄存器； 2. 中断服务程序设计。 【学习难点】 1. 中断服务程序设计。 第七章 【学习目标】 —53— 定时器/计数器及应用 1. 了解 80C51 单片机定时器/计数器的有关概念。 2. 掌握 80C51 单片机定时器/计数器的结构、工作原理、工作方式。 3. 掌握 80C51 单片机定时器/计数器的应用。 4. 培养工匠精神，创新精神，做到知行合一。 【学习内容】 第七章 定 时 器/ 计数 器 及 ■理论/■实践 应用 学时 4+3 1.一级知识点 定时器/计数器特殊功能寄存器；定时器/计数器工作模式选择；定时器/计数器 的工作方式。 2.二级知识点 80C51 单片机的定时器/计数器结构；80C51 单片机的定时器/计数器的工作原 理；定时器/计数器对输入信号的要求。 3.三级知识点 软件定时/计数；数字电路定时/计数；可编程定时/计数；定时器/计数器的应 用。 【学习重点】 1. 单片机定时器/计数器的结构、工作原理、工作方式。 2. 单片机定时器/计数器的应用。 【学习难点】 1. 单片机定时器/计数器的应用。 第八章 串行口及应用 【学习目标】 1. 了解串行通信的有关概念。 2. 掌握 80C51 单片机串行口的结构、工作方式。 3. 掌握 80C51 单片机串行口的应用。 4. 培养工匠精神，创新精神，做到知行合一。 【学习内容】 第八章 串行口及应用 ■理论/■实践 学时 4+2 1.一级知识点 —54— 串行通信的基本概念；80C51 单片机的串行口的工作方式。 2.二级知识点 80C51 单片机的串行口结构；80C51 单片机的应用。 3.三级知识点 计算机对外通信方式；串行通信接口标准。 【学习重点】 1. 串行通信基本概念； 2. 单片机的串行口的工作方式； 3. 单片机的串行口的应用。 【学习难点】 1. 单片机的串行口的应用。 第九章 80C51 单片机系统扩展技术 【学习目标】 1. 了解 80C51 单片机扩展资源的分类和结构。 2. 掌握 80C51 单片机数据存储器的扩展、并行口的扩展。 3. 了解 80C51 单片机的键盘扩展技术和 LCD 液晶显示器与单片机的接口。 4. 培养工匠精神，创新精神，做到知行合一。 【学习内容】 第九章 80C51 单片机系统 ■理论/■实践 扩展技术 学时 4+1 1.一级知识点 单片机系统资源扩展分类；单片机系统扩展结构；数据存储器扩展；并行 I/O 接口扩展。 2.二级知识点 键盘接口技术；LCD 液晶显示器与单片机的接口。 3.三级知识点 I/O 编址技术。 【学习重点】 1. 数据存储器的扩展。 2. 并行口的扩展 【学习难点】 —55— 1. 数据存储器的扩展。 表 3 课内实验（践）项目与学时分配 序号 1 实验（践）项 目名称 熟悉单片机系统仿真 和编程软件 2 并行口 3 七段数码管 4 中断系统 5 定时器/计数器 6 串行口与扩展 实验（践）内容 学时 实验类 型 每组人 数 必开/ 选开 6 验证性 20 必开 3 设计 20 必开 3 设计 20 必开 3 设计 20 必开 3 设计 20 必开 3 验证性 20 必开 3 验证性 20 必开 Keil C51 编程和运用 Proteus 仿真的单片机应 用系统 使用单片机并行口驱动发 光二极管实现流水灯； 使用单片机并行口驱动七 段数码管显示数字 单片机外部中断的应用及 编程 单片机定时器的应用及编 程 单片机串行口的应用及编 程和并行口的扩展 单片机试验箱实现简单的 7 实验箱 并行口控制；工业顺序控 制；A/D 转换。 （实验类型指演示性、验证性、综合性或设计性实验等。） 四、教学方法 1.课堂教学结合板书和 PPT 演示，采用线上线下相结合、启发式、讨论式、案例 式等多种行之有效的教学方式，加强师生之间、学生之间的交流，引导学生独立思 考，强化科学思维的训练。 2.结合应用实例进行各知识点的讲解； 3.通过实验利用 Proteus 软件和试验箱的具体操作，帮助学生知行合一。 五、课程考核 课程考核思路：按照应用型人才培养理念，为了检验学生通过课程学习后所掌 握的技术应用与操作技能所达到的水平，该课程采用闭卷的形式，重点考察学生对知 识的理解和应用，考察学生自主学习、分析计算、工程设计、开发所需的专业技能。 采用过程考核成绩与期末考核成绩相结合，强化对学生学习过程的成绩评价。 —56— （一）考核方式、记分制和考核时间 1.本课程考核方式为考试； 2.成绩评定采用百分制； 3.考试时间：120 分钟 。 (二)考核成绩构成及分值 总成绩=平时成绩 10%+实验成绩 20%+期末考核成绩 70% 其中： 1.期末考核成绩 在大纲规定的教学内容全部结束后，按照学校规定考试时间组织理论考试，分 值占总成绩的 70%。 2.实验成绩 分值占总成绩的 20%，操作和报告两部分组成各占 50%。 3.平时成绩 平时成绩由考勤和作业决定，占总成绩的 10% 。 (三)考核题型及命题要求 考试题型包括填空、判断、选择、综合题等，各种题型的分值分布要合理。 命题必须根据教学大纲要求体现本门课主要内容。试题要体现主要内容与一般 内容相结合，覆盖面要宽。 命题要体现既考知识，又考能力，要求试卷中考查学生基本知识、基本理论、 基本技能的试题分值占 60%左右，比较灵活且有一定难度，重点考查学生综合应用能 力的试题分值占 40%左右。 命题时要体现各章节学时的比例与各章节考试分值的比例基本一致。 六、课程评价 课程评价主要是本门课程的课程目标达成度评价。课程目标达成度评价主要采用 定量评价与定性评价相结合的方法，具体包括：课程调查问卷、访谈、课程考核成绩 分析法等。 七、课程资源 —57— （一）建议选用教材 张兰红，邹华.《单片机原理及应用（第 2 版）》.北京：机械工业出版社，2017. （二）主要参考书目编著者. 参考书名称（第×版）.出版地：出版社，出版年. [1] 李全利，仲伟峰，徐军. 单片机原理及应用. 北京：清华大学出版社，2006. [2] 林立.单片机原理及应用:基于 Proteus 和 Keil C(第 3 版). 北京：电子工业出 版社,2014. [3] 张毅刚. 单片机原理及接口技术(C51 编程)(第 2 版). 北京：人民邮电出版 社,2020. （三）其它课程资源 1.南阳师范学院网络教学平台 http://mooc1.chaoxing.com/course/206809373.html 2.中国慕课平台 https://www.icourse163.org/ 3.凌阳单片机 http://www.unsp.com.cn 4.平凡单片机工作室 http://www.mcustudio.com 5.周立功单片机世界 http://www.zlgmcu.com 6.单片机爱好者 http://www.mcufan.com 7.单片机资源网 http://www.kj-pub.com 8.21IC 中国电子网 http://www.21ic.com 执笔人：程艺苑 参与人：李华洋、张雷 课程负责人：程艺苑 审核人（系/教研室主任）： 审定人（主管教学副院长/副主任）： 2020 年 月 —58— 《PLC 原理及应用》课程教学大纲 一、课程信息 课程名称：PLC原理及应用 Principle and Application of Programmable Logic Controller 课程代码：69010304 课程类别：学科专业课程/选修课 适用专业：自动化&机械电子&电气工程及其自动化&汽车服务工程专业 课程学时：60学时 课程学分：2学分 修读学期：第4学期 先修课程：电工学、模拟电子电路、数字电子电路、传感器 课内实验（实践）：8个实验项目共30学时 二、课程目标 （一）具体目标 通过本课程的学习，使学生达到以下目标： 1.了解 PLC 在工业生产中的应用，激发学生积极投身于中国制造向中国创造转 变，中国速度向中国品质转变，中国产品向中国品牌转变。致力于工业化和信息化的 深度融合，即“两化融合”，实现中国工业的智能制造，迈向第四次工业革命—— “工业 4.0”；【支撑毕业要求 1、2、3】 2.掌握 PLC 控制系统的基本分析方法和基本设计方法，以初步工程应用能力为目 标的综合工程实践与应用；培养学生发现问题、分析问题能力；【支撑毕业要求 1、 2、3、】 3.掌握 PLC 控制系统设计方法以及其他学科的交叉融合；培养学生的创新作能 力、团队意识和合作能力。以系统性综合能力为目标的特色与创新实践【支撑毕业要 求 1、2、3、5、9】 （二）课程目标与毕业要求的对应关系 —59— 表1 课程目标与毕业要求的对应关系 课程目标 支撑的毕业要求 支撑的毕业要求指标点 1.专业知识 1-1 掌握 PLC 的工作原理和编程软件的使用。 2.问题分析 2-1 能够识别和判断自动化领域复杂工程问题中的关键环 课程目标 1 节和参数，并结合专业知识进行有效分解。 5.使用现代工具 3-1 会使用常用的编程软件以及仿真软件 课程目标 2 1．专业知识 1-2 掌握 PLC 控制分析和基本设计方法。 2.问题分析 2-2 能够通过文献查询分析对分解后的复杂工程问题进行 表达、建模，正确描述系统解决方案。 3.设计与开发方案 3-2 以初步工程应用能力为目标的综合工程实践与应用。 1-3 掌握 PLC 控制系统设计方法以及其他学科的交叉融 1.专业知识 2.问题分析 课程目标 3 合。 2-3 能够应用数理和工程基本原理，结合文献调研结果， 分析自动化领域复杂工程问题，形成深刻认识并得出有效 结论。 3-3 参与工程项目电气设计任务，包括电气原理图，工艺 3.设计与开发方案 控制图，电气元器件选型，硬件架构等 9.个人和团队 9-1 能够主动与其他学科的成员合作共事，能独立完成团 队分配的工作 三、课程内容 （一）课程内容与课程目标的关系 表2 课程内容与课程目标的关系 课程内容 教学方法 支撑的课程目标 学时安排 第一章 PLC 概述 讲授法、专题研讨 课程目标 1、2 2 第二章 电气基础 讲授法、案例教学 课程目标 1、2、3 2 第三章 PLC 控制基础 讨论、现场实践 课程目标 1、2、3 2 第四章 PLC 编程语言 讲授、现场实践 课程目标 1、2、3 4 第五章 PLC 指令系统 讲授、现场实验 课程目标 1、2、3 12 讲授、小组讨论 课程目标 1、2、9 4 第六章 PLC 控制系统设 计 —60— 第七章 PLC 编程软件应 讲授、现场实践 课程目标 1、2、9 2 第八章 PLC 网络通信 讲授、分组讨论 课程目标 1、2、3 2 实验一 基本逻辑指令 小组实验 课程目标 1、3、5 3 小组实验 课程目标 1、3、5 3 小组实验 课程目标 1、3、3、5 3 小组实验 课程目标 1、2、3、5 3 小组实验 课程目标 1、2、3、5 4 小组实验 课程目标 1、2、3、5 4 小组实验 课程目标 1、2、9 5 小组实验 课程目标 1、2、9 5 用 实验二 定时器&计数器 指令 实验三 置位复位指令 实验四 旋转运动控制 实训 实验五 智能温室控制 实训 实验六 立体仓库实训 实验七 自动送料控制 实训 实验八 工业自动化网 络实训 合计 60 学时 （二）具体内容 第1章 PLC 概述 【学习目标】 1.了解 PLC 的基本概念。 2.掌握 PLC 的工作原理。 3.了解 PLC 的应用领域。 4.掌握 PLC 的发展方向。 【学习内容】 第1章 PLC 概述 理论/□实践 学时 1.一级知识点 PLC 的工作原理；PLC 的应用 2.二级知识点 继电器控制；数字量控制；模拟量控制；数据采集；通信联网。 【学习重点】 —61— 2 1. PLC 的工作原理 2. PLC 的应用领域 【学习难点】 1. PLC 的产生和发展 2. PLC 的工作原理 第2章 电气基础 【学习目标】 1. 理解低压电器的分类和常见的低压电器。 2. 掌握控制按钮与行程开关。 3. 掌握接触器与继电器的工作原理及应用。 【学习内容】 第2章 电气基础 理论/□实践 学时 2 1.一级知识点 控制按钮；形成开关；接触器、继电器。 2.二级知识点 电器的分类；低压电器；。 3.三级知识点 熔断器；热继电器；低压断路器。 【学习重点】 1. 控制按钮、行程开关 2. 接触器的工作原理及应用 【学习难点】 1. 接触器的工作原理 2. 热继电器 第3章 PLC 控制基础 【学习目标】 1.了解 PLC 的基本组成。 2.理解 PLC 各部分的作用。 3.掌握 PLC 的控制原理。 —62— 【学习内容】 第3章 PLC 控制基础 理论/□实践 学时 2 学时 4 1.一级知识点 PLC 的组成；PLC 各部分的作用；PLC 的控制原理。 2.二级知识点 PLC 的扫描过程；晶体管输出电路；继电器输出电路； 3.三级知识点 输入采样；程序执行；输出采样。 【学习重点】 1. PLC 的控制原理 2. PLC 的组成 【学习难点】 1. PLC 的控制原理 2. 交直流输入电路 第4章 PLC 编程语言 【学习目标】 1.理解 PLC 的三种编程方法。 2.掌握 PLC 中存储器的类型。 3.了解 PLC 的寻址方式。 【学习内容】 第4章 PLC 编程语言 理论/□实践 1.一级知识点 梯形图；逻辑功能图；语句表；存储区；程序块；数据类型 2.二级知识点 I 区；Q 区；L 区；DB 区；OB; FB; FC; DB;时间和日期；字符&字符串&数组； 变量 3.三级知识点 优化的块访问；符号寻址；绝对寻址 【学习重点】 —63— 1. 梯形图的编程方法 2. 不同的程序块的使用 3. 数据类型的应用 【学习难点】 1. 优化的块访问 2. FC&FB 的使用 3. 多重背景的使用 第5章 PLC 指令系统 【学习目标】 1.掌握 PLC 基本常用指令的应用。 2.掌握高速计数器的应用。 3.掌握运动控制的应用。 4.掌握 PID 控制的应用。 【学习内容】 第5章 半导体存储电路 理论/实践 学时 12 1.一级知识点 基本逻辑指令；定时器与计数器指令；数据处理指令；程序控制指令；顺序控 制指令；高速计数器指令；脉冲输出指令；运动控制指令；PID 指令。 2.二级知识点 PID-Compact; PID-3Step; PID-Temp; 速度控制；位置控制；回原点；HSC 的工 作模式；HSC 的计数方式； 3.三级知识点 预调节；精确调节；HSC 扩展指令。 【学习重点】 1. 基本逻辑指令 2.HSC 指令 3.PID 控制 4.运动控制 【学习难点】 1. PID 控制 —64— 2. 运动控制 3. HSC 指令 第6章 PLC 应用系统设计 【学习目标】 1.掌握梯形图的基本电路。 2.掌握顺序控制设计方法。 3.梯形图的经验设计方法。 【学习内容】 第6章 PLC 应用系统设计 理论/实践 学时 4 1.一级知识点 梯形图的基本电路；梯形图的经验设计方法；梯形图的顺序控制设计方法。 2.二级知识点 PLC 控制系统举例 【学习重点】 1. 梯形图的基本电路 2. 梯形图的经验设计方法 3. 梯形图的顺序控制设计方法 【学习难点】 1. 梯形图的顺序控制设计方法 第7章 PLC 编程软件应用 【学习目标】 1.掌握 PLC 编程软件的安装和使用。 2.掌握 PLC 仿真软件的安装和使用。 【学习内容】 第7章 PLC 编程软件应用 理论/实践 学时 2 1.一级知识点 编程软件的安装与使用；仿真软件的安装与使用。 2.二级知识点 变量表的建立；程序上传；站点上传；项目升级；固件升级；硬件检测。 —65— 3.三级知识点 PLC 常规属性设置 【学习重点】 1. 编程软件的使用 2. 仿真软件的使用 3. 项目升级 【学习难点】 1. 固件升级 2. 站点上传 第8章 PLC 网络通信 【学习目标】 1.掌握以太网通信。 2.掌握串口通信。 3.掌握总线通信 4.掌握 HMI 通信 【学习内容】 第8章 PLC 网络通信 理论/实践 学时 2 1.一级知识点 以太网通信；总线通信；串口通信; HMI 通信；OPC 通信。 2.二级知识点 TCP/IP 通信；UDP 通信；Profinet 通信；Profibus 通信；点到点通信、Modbus RTU 通信；HMI 通信；OPC UA。 【学习重点】 1. Profinet 通信 2. HMI 通信 3. Modbus RTU 通信 【学习难点】 1. Modbus RTU 通信 2. Profinet 通信 —66— 表 3 课内实验（践）项目与学时分配 实验（践）项 序号 实验（践）内容 实验类 每组人 必开/ 型 数 选开 3 基础 20 必开 3 基础 20 必开 3 基础 20 必开 学时 目名称 1 基本逻辑指令 常开触点、常闭触点、线 圈使用 2 TON/TOF/TONR、 定时器&计数器指令 CTU/CTD/CTUD 使用 3 置位复位指令 沿脉冲指令、置位复位指 令使用 4 旋转运动控制实训 HSC 控制 3 综合 20 必开 5 智能温室控制实训 PID 控制 4 综合 20 必开 6 立体仓库实训 基本指令、运动控制运用 4 综合 20 必开 7 自动送料控制实训 运动控制 5 综合 20 必开 8 工业自动化网络实训 网络通信应用 5 综合 20 必开 （实验类型指演示性、验证性、综合性或设计性实验等。） 四、教学方法 1.课堂教学结合板书和 PPT 演示，采用线上线下相结合、启发式、讨论式、案例 式等多种行之有效的教学方式，加强师生之间、学生之间的交流，引导学生独立思 考，强化科学思维的训练。 2. 课程教学紧密结合应用实例进行各知识点的讲解，充分运用实物、教具、模 型及多媒体等多种教学手段，实践教学穿插其中，做到理论和实践教学紧密结合相互 促进的效果。 3. 结合教学安排适当数量的讨论课、习题课。 五、课程考核 课程考核成绩由期末考核成绩，实验成绩和考勤成绩组成。 总成绩（100%）=期末考试成绩（70%）+课内实验成绩（20%）+ 课堂表现成绩 （10%） 其中： —67— 1.期末考试成绩 在大纲规定的教学内容全部结束后，按照学校规定考试时间组织理论考试，分值 占总成绩的 70%。 2.实验成绩 分值占总成绩的 20%，根据学生在实验过程的表现（50%）以及实验报告（50%） 评分，取 8 次实验成绩的平均成绩作为最终实验成绩。 3.课堂表现成绩 理论课堂采用线上线下结合的教学方式，课堂上开展在线测试、讨论分享、小组 讨论和抽查提问等多种方式，依据课堂活跃度进行记录评分，分值占 10%。 (三)考核题型及命题要求 考试题型包括填空、判断、选择、名词解释、简答、论述、计算等。每份试卷要 求题型不少于 3 种，各种题型的分值分布要合理。 命题必须根据教学大纲要求体现本门课主要内容。试题要体现主要内容与一般内 容相结合，覆盖面要宽。 命题要体现既考知识，又考能力，要求试卷中考查学生基本知识、基本理论、基 本技能的试题分值占 50%左右，比较灵活且有一定难度，重点考查学生综合应用能力 的试题分值占 50%左右。 命题时要体现各章节学时的比例与各章节考试分值的比例基本一致。 六、课程评价 课程评价依据本课程目标，采用课程调查、学生访谈、课程考核成绩分析等方法 进行。 七、课程资源 （一）建议选用教材 段立才. 西门子 S7-1200 PLC 编程及使用指南（第 2 版）.北京：机械工业出版社， 2020. （二）主要参考书目 [1]《S7-1200 PLC 编程及应用》 (第 3 版)，廖常初主编，机械工业出版社 —68— [2]《西门子 S7-1200/1500 PLC 编程与调试教程》，肖文军主编，中国电力出版社 （三）其它课程资源 1. 自动化系统 全球技术资源： https://support.industry.siemens.com/cs/cn/zh/ps/13614 2. “视频学习中心”： http://www.ad.siemens.com.cn/service/elearning/default.html 3. 通信/网络 全球技术资源： https://support.industry.siemens.com/cs/cn/zh/ps/15247 4. 中、英文资料、软件、应用文档本地下载 http://www.ad.siemens.com.cn/download 执笔人：黄义定 参与人：王卓、马毛粉 课程负责人：黄义定、王卓 审核人（系/教研室主任）： 审定人（主管教学副院长/副主任）： 2021 年 3 月 —69— 《材料力学》课程教学大纲 一、课程信息 课程名称：材料力学 （中文） Mechanics of Materials （英文） 课程代码：69020203 课程类别：学科专业课程/必修课 适用专业：机械电子工程专业 课程学时：54学时 课程学分：3学分 修读学期：第2学期 先修课程：高等数学Ⅰ，大学物理Ⅰ 课内实验（实践）：6个实验（实践）项目共6学时 二、课程目标 （一）具体目标 通过本课程的学习，使学生达到以下目标： 1. 通过本课程的学习，为工程设计及后续课程建立必要的基础，培养学生有关 构件的强度、刚度和稳定性方面的具有明确的基本概念、必要的基础知识、比较熟练 的计算能力和初步的实验分析能力。【支撑毕业要求1、2、11、12】 2. 使学生对材料力学本内容有较完整的认识，并能掌握处理力学问题的一般方 法，具有将一般杆状结构构件简化为力学简图的能力，提高学生的理论分析能力和抽 象思维能力，为学习相关机械专业课程打下坚实基础。【支撑毕业要求4、5、6】 （二）课程目标与毕业要求的对应关系 表1 课程目标与毕业要求的对应关系 课程目标 支撑的毕业要求 课程目标 1 1【工程知识】 2【问题分析】 11【项目管理】 12【终身学习】 支撑的毕业要求指标点 1-1 能够将数学、自然科学、工程科学的知识用于工 程问题的表述； 1-2 掌握基本的工程基础知识，包括工程制图、工程 力学、电工技术、电子技术、计算机语言等，能够应 —70— 用其基本理论和基本方法分析机械电子工程领域复杂 工程问题； 1-3 掌握专业基础知识，包括机械原理、机械设计、 机械制造技术基础、工程材料及成形工艺、模拟电子 技术、数字电子技术、电子信息等，能够针对机械电 子工程领域复杂工程问题进行分析和设计； 2-1 能够识别和判断机械电子工程领域复杂工程问题 中的关键环节和参数，并结合专业知识进行有效分 解。 2-2 能够通过文献查询分析对分解后的复杂工程问题 进行工程表达、建模，正确描述工程解决方案。 2-3 能够应用数理和工程基本原理，结合文献调研结 果，分析机械电子工程领域复杂工程问题，形成深刻 认识并得出有效解决方案和结论。 11-1 掌握管理及经济学相关的基础知识，理解管理 与经济决策的重要性。 11-2 能够将工程管理原理、经济决策方法应用于机 械电子产品的开发、设计和和优化等过程 12-1 具有终身学习的意识，掌握自主学习的方法和 途径； 12-2 能够针对个人或职业发展的需求，具有自我完 善能力及可持续发展的潜力； 12-3 了解机械电子领域相关理论与技术的重要进展 和前沿动态。 4-1 能够采用正确的方法对机械电子工程系统相关的 各种用户需求进行研究和实验验证； 4-2 能够运用机械电子工程领域基本理论，根据研究 对象的特征，选择研究路线，设计可行的实验方案； 4-3 能够根据实验方案构建实验系统，对实验结果进 行分析和解释，通过综合分析得到合理有效的结论。 课程目标 2 4【研究】 5【使用现代工具】 6【工程与社会】 三、课程内容 （一）课程内容与课程目标的关系 —71— 5-1 能熟练使用数学仿真软件工具及各种检测仪器分 析系统的性能，并能运用图表、公式等手段表达和解 决机械电子工程的设计问题； 5-2 能恰当使用机械绘图等计算机软硬件技术、自动 控制技术、机电一体化技术、控制算法及仿真工具， 完成机械电子工程工程项目的设计、模拟仿真分析、 实验验证，能理解其局限性； 5-3 能熟练运用文献检索工具，获取机械电子工程领 域理论与技术的最新进展。 6-1 具有机械电子工程领域的工程实习和社会实践的 背景； 6-2 熟悉机械电子工程领域相关的技术标准、知识产 权、产业政策和法律法规，了解企业管理体系； 6-3 能够识别、评价和分析机械电子工程领域新产 品、新技术的开发和应用对社会、健康、安全、法律 以及文化的影响，并理解应承担的责任。 表2 课程内容与课程目标的关系 课程内容 教学方法 支撑的课程目标 学时安排 第一章 绪论 讲授法、案例法 课程目标 1、2 4 讲授法、案例法 课程目标 1、2 第二章 拉伸、压缩与 8 剪切 第三章 扭 转 讲授法、案例法 课程目标 1、2 6 第四章 弯曲内力 讲授法、案例法 课程目标 1、2 6 第五章 弯曲应力 讲授法、案例法 课程目标 1、2 6 第六章 弯曲变形 讲授法、案例法 课程目标 1、2 6 应力和应变分 讲授法、案例法 课程目标 1、2 第七章 6 析、强度理论 第八章 组合变形 讲授法、案例法 课程目标 1、2 6 第九章 压杆稳定 讲授法、案例法 课程目标 1、2 6 合计 54 学时 （二）具体内容 第一章 绪论 【学习目标】 1.了解材料力学研究内容和方法。 2.掌握材料力学中杆件的变形。 3.理解应变、应力概念、掌握截平面法。 4.掌握材料力学对国家发展建设的重要意义 【学习内容】 第一章 绪论 ■理论/□实践 学时 4 1.一级知识点 材料力学的任务及其与 相关课程的关系 材料力学的基本假设 杆件的几何特征 杆件的变形 杆件的内力 2.二级知识点 —72— 杆件变形的基本形式 应变的概念 杆件的内力 截面法 应力的概念 【学习重点】 1. 材料力学的基本假设 2. 杆件的几何特征 3. 杆件的变形 4. 杆件的内力 【学习难点】 1. 杆件变形的基本形式 2. 应变的概念 3. 杆件的内力 截面法 4. 应力的概念 第二章 拉伸、压缩与剪切 【学习目标】 1.了解拉伸、压缩与剪切。 2.掌握拉伸、压缩与剪切的内力计算。 3.掌握低碳钢拉伸压缩时的力学性能。 4.掌握拉伸、压缩与剪切在校核强度时对国家发展建设的重要意义 第二章 拉伸、压缩与剪切 1.一级知识点 轴向拉伸和压缩的概念 拉(压)杆的内力计算 横截面及斜截面上的应力 胡克定律 材料在拉伸压缩时的力学性能 强度条件与截面设计的基本概念 拉压超静定问题 2.二级知识点 —73— ■理论/■实践 学时 8 轴力的概念 用截面法求轴力 轴力图 横截面上的应力 斜截面上的应力 剪力和切应力 连接中的剪切和挤 压强度计算 剪切胡克定律 切应力互等定理 横截面上的应力 斜截面上的应力 等直圆杆的扭转变形 应力集中的概念 材料的拉伸与压缩试验 低碳钢拉伸时的力学性能 其他材料在拉伸时的力学性能 材料在压缩时的力学性能 许用应力 强度条件 3.三级知识点 超静定问题的概念 超静定问题的解法 温度应力问题 装配应力 【学习重点】 1. 轴向拉伸和压缩的概念 2. 拉(压)杆的内力计算 3. 横截面及斜截面上的应力 4. 胡克定律 5. 材料在拉伸压缩时的力学性能 6. 强度条件与截面设计的基本概念 7. 拉压超静定问题 【学习难点】 1. 轴力的概念 2. 用截面法求轴力 —74— 3. 轴力图 4. 横截面上的应力 5. 斜截面上的应力 6. 剪力和切应力 7. 连接中的剪切和挤 压强度计算 8. 剪切胡克定律 9. 切应力互等定理 10. 横截面上的应力 11. 斜截面上的应力 12. 等直圆杆的扭转变形 13. 应力集中的概念 14. 材料的拉伸与压缩试验 15. 低碳钢拉伸时的力学性能 16. 其他材料在拉伸时的力学性能 17. 材料在压缩时的力学性能 18. 许用应力 19. 强度条件 第三章 扭转 【学习目标】 1.了解扭转。 2.掌握扭转的内力计算。 3.掌握扭转时的强度计算。 4.掌握扭转技术应用对国家发展建设的重要意义 第三章 —75— 扭转 ■理论/■实践 学时 6 1.一级知识点 扭转的概念和实例 外力偶矩的计算 扭矩和扭矩图 纯剪切 圆轴扭转时的应力 圆轴扭转时的变形 非圆截面杆扭转的概念 2.二级知识点 杆件扭转时的内力扭矩 薄壁圆筒的扭转 剪切胡克定律与切应力互等定理 等直圆杆的扭转 非圆截面等直杆的自由扭转 3.三级知识点 开口薄壁截面杆 闭口薄壁截面杆 【学习重点】 1. 扭转的概念和实例 2. 外力偶矩的计算 扭矩和扭矩图 3. 纯剪切 4. 圆轴扭转时的应力 5. 圆轴扭转时的变形 6. 非圆截面杆扭转的概念 【学习难点】 1. 杆件扭转时的内力扭矩 2. 薄壁圆筒的扭转 3. 剪切胡克定律与切应力互等定理 4. 等直圆杆的扭转 5. 非圆截面等直杆的自由扭转 第四章 弯曲内力 【学习目标】 1.了解弯曲内力。 —76— 2.掌握梁的内力计算。 3. 弯矩、剪力和分布荷载 集度间的关系。 4. 掌握弯曲内力技术应用对国家发展建设的重要意义 第四章 弯曲内力 ■理论/□实践 1.一级知识点 梁的计算简图 梁的平面弯曲 梁的内力、剪力和弯矩 剪力方程和弯矩方程 剪力图和弯矩图 内力与分布荷载间 的关系及其应用 用区段叠加法作梁的弯矩图 2.二级知识点 弯矩、剪力和分布荷载 集度间的关系 3.三级知识点 常见荷载下梁的剪力图 与弯矩图的特征 【学习重点】 1. 梁的计算简图 2. 梁的平面弯曲 3. 梁的内力、剪力和弯矩 4. 剪力方程和弯矩方程 剪力图和弯矩图 5. 内力与分布荷载间 的关系及其应用 6. 用区段叠加法作梁的弯矩图 【学习难点】 1. 弯矩、剪力和分布荷载 集度间的关系 第五章 弯曲应力 【学习目标】 1.了解弯曲应力。 2.掌握梁的应力计算。 3.理解梁的强度计算。 4.掌握梁的强度计算对国家桥梁发展建设的重要意义 —77— 学时 6 第五章 弯曲应力 ■理论/■实践 学时 6 1.一级知识点 梁横截面上的正应力 梁横截面上的切应力 梁的强度条件 梁的合理强度设计 非对称截面梁的平面弯曲 考虑材料塑性时梁的极限弯矩 2.二级知识点 纯弯曲时梁横截面上的正应力 横力弯曲时梁横截面上的正应力 梁的正应力强度条件 梁的切应力强度条件 3.三级知识点 非对称截面梁的平面弯曲 开口薄壁截面梁的弯曲中心 【学习重点】 1. 梁横截面上的正应力 2. 梁横截面上的切应力 3. 梁的强度条件 4. 梁的合理强度设计 5. 非对称截面梁的平面弯曲 6. 考虑材料塑性时梁的极限弯矩 【学习难点】 1. 纯弯曲时梁横截面上的正应力 2. 横力弯曲时梁横截面上的正应力 3. 梁的正应力强度条件 4. 梁的切应力强度条件 第六章 弯曲变形 【学习目标】 1.了解梁的弯曲变形。 2.掌握梁的挠度和角度的计算。 —78— 3.理解梁的刚度条件。 4.掌握桥梁弯曲变形在国家桥梁发展建设中的重要意义 第六章 弯曲变形 ■理论/□实践 学时 6 学时 6 1.一级知识点 梁的挠曲线微分方程 用积分法求梁的位移 2.二级知识点 按叠加原理求梁的位移 梁的刚度条件 3.三级知识点 超静定梁的初步概念与求解 【学习重点】 1. 梁的挠曲线微分方程 2. 用积分法求梁的位移 【学习难点】 1. 按叠加原理求梁的位移 2. 梁的刚度条件 第七章 应力和应变分析 强度理论 【学习目标】 1.了解强度理论。 2.掌握应力和应变分析。 3.掌握四种强度理论。 4.掌握强度理论应用对国家发展建设的重要意义 第七章 应力和应变分析 强度理论 1.一级知识点 应力状态的概念 平面应力状态分析——解析法 平面应力状态分析——图解法 梁的主应力与主应力迹线 三向应力状态 广义胡克定律 三向应力状态下的变形能 —79— ■理论/□实践 四个强度理论 各种强度理论的适用范围 2.二级知识点 点的应力状态(state of stresses at a given point) 主平面和主应力的概念 任意斜截面上的应力 主平面和主应力的确定 最大剪应力 主应力和主应力方位 主剪应力及方位 梁的主应力 主应力迹线 体积应变 最大拉应力理论 最大伸长线应变理论 最大切应力理论 形状改变比能理论 强度理论的选用原则 强度计算的步骤 3.三级知识点 三向应力状态下的弹性 变形比能 【学习重点】 1. 应力状态的概念 2. 平面应力状态分析——解析法 3. 平面应力状态分析——图解法 4. 梁的主应力与主应力迹线 5. 三向应力状态 6. 广义胡克定律 7. 三向应力状态下的变形能 8. 四个强度理论 9. 各种强度理论的适用范围 【学习难点】 1. 点的应力状态(state of stresses at a given point) 2. 主平面和主应力的概念 —80— 3. 任意斜截面上的应力 4. 主平面和主应力的确定 5. 最大剪应力 6. 主应力和主应力方位 7. 主剪应力及方位 8. 梁的主应力 9. 主应力迹线 10. 体积应变 11. 最大拉应力理论 12. 最大伸长线应变理论 13. 最大切应力理论 14. 形状改变比能理论 15. 强度理论的选用原则 第八章 组合变形 【学习目标】 1.了解组合变形特点。 2.掌握拉弯、压弯组合计算。 3.理解斜弯曲、偏心拉伸。 4.掌握组合变形强度计算对国家发展建设的重要意义 第八章 组合变形 1.一级知识点 组合变形的概念 斜弯曲 拉伸(压缩)与弯曲组合变形 偏心压缩与偏心拉伸 2.二级知识点 截面核心 弯曲与扭转组合变形 【学习重点】 —81— ■理论/■实践 学时 6 1. 组合变形的概念 2. 斜弯曲 3. 拉伸(压缩)与弯曲组合变形 4. 偏心压缩与偏心拉伸 【学习难点】 1. 截面核心 2. 弯曲与扭转组合变形用基点法求平面图形内各点的加速度 第九章 压杆稳定 【学习目标】 1.了解压杆稳定性。 2.掌握不同约束条件下的欧拉公式。 3.理解稳定性和临界应力。 4.掌握压杆稳定性计算对国家发展建设的重要意义 第九章 压杆稳定 ■理论/□实践 学时 6 1.一级知识点 压杆稳定的概念 两端铰支中心压杆的欧拉公式 不同约束条件下压杆 的欧拉公式 临界应力与欧拉公式应用范围 压杆的稳定校核 提高压杆稳定性的措施 2.二级知识点 计算临界应力 的欧拉公式 3.三级知识点 欧拉公式的应用范围 超过比例极限时压杆 的临界应力 【学习重点】 1. 压杆稳定的概念 2. 两端铰支中心压杆的欧拉公式 3. 不同约束条件下压杆 的欧拉公式 4. 临界应力与欧拉公式应用范围 —82— 5. 压杆的稳定校核 6. 提高压杆稳定性的措施 【学习难点】 1. 计算临界应力的欧拉公式 表 3 课内实验（践）项目与学时分配 序号 实验（践）项 目名称 实验（践）内容 学时 1 拉伸 低碳钢和铸铁拉伸 1 2 压缩 低碳钢和铸铁压缩 3 扭转 低碳钢和铸铁扭转 4 纯弯梁正应力测定 纯弯曲梁的正应力 5 压弯组合主应力测定 压弯组合主应力 6 冲击 低碳钢常温冲击 1 实验类 型 演示性、 验证性 演示性、 验证性 1 演示性、 验证性 1 演示性、 验证性 1 演示性、 验证性 1 演示性、 验证性 每组人 数 10 10 10 10 10 10 必开/ 选开 选开 选开 选开 选开 选开 选开 四、教学方法 讲授法、专题研讨、案例教学、实验法 五、课程考核 本课程总成绩为：期末考试成绩占 60-80%，平时成绩占 20-40%。考试题型包括 填空、判断、选择、名词解释、简答、论述、计算等。每份试卷要求题型不少于四 种，各种题型的分值分布要合理。命题必须根据教学大纲要求体现本门课主要内容。 试题要体现主要内容与一般内容相结合，覆盖面要宽。 六、课程评价 命题要体现既考知识，又考能力，要求试卷中考查学生基本知识、基本理论、基 本技能的试题分值占 60%左右，比较灵活且有一定难度，重点考查学生综合应用能力 的试题分值占 40%左右。命题时要体现各章节学时的比例与各章节考试分值的比例基 本一致。试题、试卷符合教学要求，允许重复使用（试题、试卷泄露必须更换试题、 —83— 试卷）。 七、课程资源 （一）建议选用教材 刘鸿文主编；《材料力学Ⅰ》第 6 版 北京市：高等教育出版社出版日期:2017.07 （二）主要参考书目 [1] 柴国钟 《材料力学》，北京：科学出版社 出版日期:2015.01 （三）其它课程资源 http://abook.hep.com.cn/1248831 执笔人：叶铁 参与人：王兴、秦怡、万书佳、郑扬冰、海涛、刘旭焱、程艺苑、于海蒂 课程负责人：叶铁 审核人（系/教研室主任）：叶铁 审定人（主管教学副院长/副主任）：韩桂全 2021 年 3 月 17 日 —84— 《理论力学》课程教学大纲 一、课程信息 课程名称：理论力学 （中文） Theoretical Mechanics （英文） 课程代码：69020204 课程类别：学科专业课程/必修课 适用专业：机械电子工程专业 课程学时：64学时 课程学分：3学分 修读学期：第2学期 先修课程：高等数学Ⅰ，大学物理Ⅰ 课内实验（实践）： 二、课程目标 （一）具体目标 通过本课程的学习，使学生达到以下目标： 1. 通过本课程学习，使学生在普通物理力学的基础上，运用高等数学工具，通 过严密的逻辑推理，全面系统的阐述宏观机械运动的基本概念和基本规律。【支撑毕 业要求1、2、11、12】 2. 使学生对力学的基本内容有较完整的认识，并能掌握处理力学问题的一般方 法，提高学生的理论分析能力和抽象思维能力，为学习相关机械专业课程打下坚实基 础。【支撑毕业要求4、5、6】 （二）课程目标与毕业要求的对应关系 表1 课程目标与毕业要求的对应关系 课程目标 支撑的毕业要求 课程目标 1 1【工程知识】 2【问题分析】 11【项目管理】 12【终身学习】 —85— 支撑的毕业要求指标点 1-1 能够将数学、自然科学、工程科学的知识用于工 程问题的表述； 1-2 掌握基本的工程基础知识，包括工程制图、工程 力学、电工技术、电子技术、计算机语言等，能够应 用其基本理论和基本方法分析机械电子工程领域复杂 工程问题； 1-3 掌握专业基础知识，包括机械原理、机械设计、 机械制造技术基础、工程材料及成形工艺、模拟电子 技术、数字电子技术、电子信息等，能够针对机械电 子工程领域复杂工程问题进行分析和设计； 2-1 能够识别和判断机械电子工程领域复杂工程问题 中的关键环节和参数，并结合专业知识进行有效分 解。 2-2 能够通过文献查询分析对分解后的复杂工程问题 进行工程表达、建模，正确描述工程解决方案。 2-3 能够应用数理和工程基本原理，结合文献调研结 果，分析机械电子工程领域复杂工程问题，形成深刻 认识并得出有效解决方案和结论。 11-1 掌握管理及经济学相关的基础知识，理解管理 与经济决策的重要性。 11-2 能够将工程管理原理、经济决策方法应用于机 械电子产品的开发、设计和和优化等过程 12-1 具有终身学习的意识，掌握自主学习的方法和 途径； 12-2 能够针对个人或职业发展的需求，具有自我完 善能力及可持续发展的潜力； 12-3 了解机械电子领域相关理论与技术的重要进展 和前沿动态。 4-1 能够采用正确的方法对机械电子工程系统相关的 各种用户需求进行研究和实验验证； 4-2 能够运用机械电子工程领域基本理论，根据研究 对象的特征，选择研究路线，设计可行的实验方案； 4-3 能够根据实验方案构建实验系统，对实验结果进 行分析和解释，通过综合分析得到合理有效的结论。 课程目标 2 4【研究】 5【使用现代工具】 6【工程与社会】 5-1 能熟练使用数学仿真软件工具及各种检测仪器分 析系统的性能，并能运用图表、公式等手段表达和解 决机械电子工程的设计问题； 5-2 能恰当使用机械绘图等计算机软硬件技术、自动 控制技术、机电一体化技术、控制算法及仿真工具， 完成机械电子工程工程项目的设计、模拟仿真分析、 实验验证，能理解其局限性； 5-3 能熟练运用文献检索工具，获取机械电子工程领 域理论与技术的最新进展。 6-1 具有机械电子工程领域的工程实习和社会实践的 背景； 6-2 熟悉机械电子工程领域相关的技术标准、知识产 权、产业政策和法律法规，了解企业管理体系； 6-3 能够识别、评价和分析机械电子工程领域新产 品、新技术的开发和应用对社会、健康、安全、法律 以及文化的影响，并理解应承担的责任。 三、课程内容 （一）课程内容与课程目标的关系 —86— 表2 课程内容与课程目标的关系 课程内容 教学方法 支撑的课程目标 学时安排 绪论 讲授法 课程目标 1、2 1 第一章 静力学公理和 讲授法 课程目标 1、2 3 物体受力分析 第二章 平面力系 讲授法 课程目标 1、2 6 第三章 空间力系 讲授法 课程目标 1、2 4 第四章 摩擦 讲授法 课程目标 1、2 4 第五章 点的运动学 讲授法 课程目标 1、2 4 讲授法 课程目标 1、2 6 第七章点的合成运动 讲授法 课程目标 1、2 4 第八章刚体的平面运动 讲授法 课程目标 1、2 6 第九章质点系动力学的 讲授法 课程目标 1、2 第六章 刚体的简单运 动 4 基本方程 第十章动量定理 讲授法 课程目标 1、2 6 第十一章 动量矩定理 讲授法 课程目标 1、2 4 第十二章 动能定理 讲授法 课程目标 1、2 6 第十三章达朗贝尔原理 讲授法 课程目标 1、2 4 第十四章虚位移原理 讲授法 课程目标 1、2 2 合计 64 学时 （二）具体内容 绪论 【学习目标】 1.了解《理论力学》课程的内容和要求。 2.掌握理论力学常用基本概念。 3.理解理论力学研究方法、知晓理论力学研究内容。 4.掌握理论力学对国家发展的重要意义 【学习内容】 —87— 绪论 ■理论/□实践 学时 1 1.一级知识点 基本概念 2.二级知识点 理论力学研究方法 3.三级知识点 理论力学研究内容 【学习重点】 1. 基本概念 【学习难点】 1. 理论力学研究方法 2. 理论力学研究内容 第一章 静力学公理和物体受力分析 【学习目标】 1.了解静力学公理应用。 2.掌握静力学公理和物体受力分析。 3.理解静力学公理和物体受力分析。 4.掌握静力学公理发展对国家发展建设的重要意义 【学习内容】 第一章 静力学公理和物体 受力分析 ■理论/□实践 学时 3 1. 一级知识点 静力学公理 约束和约束力 2. 二级知识点 光滑铰链的约束特征（尤其是销钉连接二个以上的构件即复合铰)， 物体系统的受力分析, 平面汇交力系（多个力）合成与平衡的几何法 3.三级知识点 物体的受力分析和受力图 力学模型和力学简图 【学习重点】 1. 静力学公理 2. 约束和约束力 —88— 【学习难点】 1. 光滑铰链的约束特征（尤其是销钉连接二个以上的构件即复合铰)，物体系 统的受力分析,平面汇交力系（多个力）合成与平衡的几何法 2. 物体的受力分析和受力图；力学模型和力学简图 第二章 平面力系 【学习目标】 1.了解平面力系特点。 2.掌握平面任意力系简化。 3.掌握桁架计算。 4.了解桁架计算国家发展建设的重要意义 第二章 平面力系 ■理论/□实践 学时 6 1.一级知识点 平面汇交力系 平面力对点之矩·平面力偶 平面任意力系的简化 平面任意力系的平衡条件和平衡方程 物体系的平衡·静定和超静定问题 平面简单桁架的内力计算 2.二级知识点 力在坐标轴上的投影、合力投影定理、平面汇交力系的平衡条件及求解平 衡问题的解析法、力对点之矩的计算、力偶矩的概念、平面力偶性质和力 偶等效条件 平面任意力系向作用面内任一点的简化及力系的简化结果。平面任意力系 平衡的解析条件及平衡方程的各种形式 物体及物体系平衡问题的解法。 3.三级知识点 用节点法，截面法求解平面静定桁架的内力 【学习重点】 1. 平面汇交力系 2. 平面力对点之矩·平面力偶 3. 平面任意力系的简化 4. 平面任意力系的平衡条件和平衡方程 —89— 5. 物体系的平衡·静定和超静定问题 6. 平面简单桁架的内力计算 【学习难点】 1. 力在坐标轴上的投影、合力投影定理、平面汇交力系的平衡条件及求解平 衡问题的解析法、力对点之矩的计算、力偶矩的概念、平面力偶性质和力偶等效条件 2. 平面任意力系向作用面内任一点的简化及力系的简化结果。平面任意力系 平衡的解析条件及平衡方程的各种形式，物体及物体系平衡问题的解法。 第三章 空间力系 【学习目标】 1.了解空间力系的特点。 2.掌握空间力系简化。 3.掌握空间力偶的计算。 4.掌握力系简化对力学发展建重要意义 第三章 空间力系 ■理论/□实践 学时 4 1.一级知识点 空间汇交力系 力对点的矩和力对轴的矩 空间力偶 空间任意力系向一点的简化/主矢和主矩 空间任意力系的平衡方程 物体的重心 2.二级知识点 力在空间直角坐标轴上的两种投影法 力对轴之矩和力对点之矩的计算及力矩关系定理 空间汇交力系、空间任意力系、空间平行力系的平衡方程及其应用 3.三级知识点 常见的空间约束及约束反力画法 【学习重点】 1. 空间汇交力系 2. 力对点的矩和力对轴的矩 3. 空间力偶 —90— 4. 空间任意力系向一点的简化/主矢和主矩 5. 空间任意力系的平衡方程 6. 物体的重心 【学习难点】 1. 光力在空间直角坐标轴上的两种投影法 2. 力对轴之矩和力对点之矩的计算及力矩关系定理 3. 空间汇交力系、空间任意力系、空间平行力系的平衡方程及其应用 第四章 摩擦 【学习目标】 1.了解摩擦特点。 2.掌握摩擦力分析和计算。 3.掌握滚动摩阻分析计算。 4.掌握自锁技术在国家发展建设的重要意义 第四章 摩擦 ■理论/□实践 1.一级知识点 滑动摩擦 摩擦角和自锁现象 考虑摩擦时物体的平衡问题 滚动摩阻的概念 2.二级知识点 滑动摩擦力和临界滑动摩擦力，滑动摩擦定律 考虑滑动摩擦时物体的平衡问题的正确求法 3.三级知识点 正确区分不同类型的摩擦平衡问题 正确判断摩檫力的方向及正确应用库仑摩擦 定律 【学习重点】 1. 滑动摩擦 2. 摩擦角和自锁现象 3.考虑摩擦时物体的平衡问题 4. 滚动摩阻的概念 —91— 学时 4 【学习难点】 1. 滑动摩擦力和临界滑动摩擦力，滑动摩擦定律 2. 考虑滑动摩擦时物体的平衡问题的正确求法 第五章 点的运动学 【学习目标】 1.了解点的运动特点。 2.掌握矢量法、自然法和直角坐标法。 3.理解直线运动和曲线运动。 4.掌握运动学发展对国家发展建设的重要意义 第五章 点的运动学 ■理论/□实践 学时 4 1.一级知识点 矢量法 直角坐标法 自然法 点的速度和加速度在柱坐标和极坐标中的投影 点的速度和加速度在球坐标中的投影 2.二级知识点 点的曲线运动的直角坐标法，点的运动方程，点的速度和加速度在直角坐 标轴上的投影 点的曲线运动的自然法（以在平面内运动为主)，点沿已知轨迹的运动方 程，点的切向加速度和法向加速度 【学习重点】 1. 矢量法 2. 直角坐标法 3. 自然法 4. 点的速度和加速度在柱坐标和极坐标中的投影 5. 点的速度和加速度在球坐标中的投影 【学习难点】 1. 点的曲线运动的直角坐标法，点的运动方程，点的速度和加速度在直角坐 标轴上的投影 —92— 2. 点的曲线运动的自然法（以在平面内运动为主)，点沿已知轨迹的运动方 程，点的切向加速度和法向加速度 第六章 刚体的简单运动 【学习目标】 1.了解刚体的简单运动。 2.掌握刚体简单运动的计算。 3.理解刚体的平动和转动。 4.掌握研究刚体的意义及国家发展建设的应用 第六章 刚体的简单运动 ■理论/□实践 学时 6 1.一级知识点 刚体的平行移动 刚体绕定轴的转动 转动刚体内各点的速度和加速度 轮系的传动比 以矢量表示角速度和角加速度·以矢积表示点的速度和加速度 2.二级知识点 刚体平动及其运动特征 刚体的定轴转动，转动方程，角速度与角加速度 转动刚体内各点的速度与加速度 【学习重点】 1. 刚体的平行移动 2. 刚体绕定轴的转动 3. 转动刚体内各点的速度和加速度 4. 轮系传动比 ；以矢量表示角速度和角加速度·以矢积表示点的速度和加速 度 5. 以矢量表示角速度和角加速度·以矢积表示点的速度和加速度 【学习难点】 1. 刚体平动及其运动特征 2. 刚体的定轴转动，转动方程，角速度与角加速度 3. 转动刚体内各点的速度与加速度 —93— 第七章 点的合成运动 【学习目标】 1.了解点的合成运动。 2.掌握三种运动合成。 3.理解动系和静系。 4.掌握合成运动国家机械制造重要意义 第七章 点的合成运动 ■理论/□实践 学时 4 1.一级知识点 相对运动、牵连运动、绝对运动 点的速度合成定理 牵连运动是平移时点的加速度合成定理 牵连运动是定轴转动时点的加速度合成定理·科氏加速度 2.二级知识点 动点和动系的选择 运动的合成与分解 3.三级知识点 速度合成定理和加速度合成定理的应用和计算 【学习重点】 5. 相对运动、牵连运动、绝对运动 6. 点的速度合成定理 7. 牵连运动是平移时点的加速度合成定理 8. 牵连运动是定轴转动时点的加速度合成定理·科氏加速度 【学习难点】 1. 动点和动系的选择 2. 运动的合成与分解 第八章 刚体的平面运动 【学习目标】 1.了解刚体平面运动。 2.掌握刚体平面运动计算。 —94— 3.掌握基点法、瞬心法。 4.掌握刚体平面运动的对国家机械设备制造重要意义 第八章 刚体的平面运动 ■理论/□实践 学时 6 1.一级知识点 刚体平面运动的概述和运动分解 求平面图形内各点速度的基点法 求平面图形内各点速度的瞬心法 用基点法求平面图形内各点的加速度 运动学综合应用举例 2.二级知识点 明确刚体平面运动的特征，掌握研究平面运动的方法（运动的合成与分 解），能够正确地判断机构中作平面运动的刚体 能熟练地应用各种方法——基点法求平面图形上任一点的速度 速度瞬心的概念及求法 用基点法求平面图形内各点的加速度 根据动力学基本定律得出质点动力学的基本方程，运用微积分方法，求解 一个质点的动力学问题 3.三级知识点 熟练掌握及应用动力学基本定律，质点运动微分方程，质点动力学的两类 基本问题 【学习重点】 1. 刚体平面运动的概述和运动分解 2. 求平面图形内各点速度的基点法 3. 求平面图形内各点速度的瞬心法 4. 用基点法求平面图形内各点的加速度 5. 运动学综合应用举例 【学习难点】 3. 明确刚体平面运动的特征，掌握研究平面运动的方法（运动的合成与分 解），能够正确地判断机构中作平面运动的刚体 4. 能熟练地应用各种方法——基点法求平面图形上任一点的速度 5. 速度瞬心的概念及求法 6. 用基点法求平面图形内各点的加速度 —95— 7. 根据动力学基本定律得出质点动力学的基本方程，运用微积分方法，求解 一个质点的动力学问题 第九章 质点动力学基本方程 【学习目标】 1.了解质点动力学基本定律。 2.掌握质点动力学微分方程。 3.掌握指点动力学方程对国家机械设备制造重要意义 第九章 质点动力学基本方程 ■理论/□实践 学时 4 学时 6 1.一级知识点 动力学的基本定律 质点的运动微分方程 【学习重点】 1. 动力学的基本定律 2. 质点的运动微分方程 第十章 动量定理 【学习目标】 1.了解动量定理。 2.掌握刚体动量定理计算。 3.掌握动量和冲量关系。 4.掌握动量定理对国家机械设备制造重要意义 第十章 动量定理 ■理论/□实践 1.一级知识点 动量与冲量 动量定理 质心运动定理 2.二级知识点 质点与质点系动量的计算、冲量的计算、质点系质量中心的计算、动量定 理及质心运动定理的应用 动量的计算，动量定理及质心运动定理的应用 质点系动量定理、质心运动定理 质点系的动量矩定理和刚体绕定轴转动微分方程 —96— 【学习重点】 1. 动量与冲量 2. 动量定理 3. 质心运动定理 【学习难点】 1. 质点与质点系动量的计算、冲量的计算、质点系质量中心的计算、动量定 理及质心运动定理的应用 2. 动量的计算，动量定理及质心运动定理的应用 3. 质点系动量定理、质心运动定理 4. 质点系的动量矩定理和刚体绕定轴转动微分方程 第十一章 动量矩定理 【学习目标】 1.了解动量矩定理。 2.掌握刚体动量矩定理计算。 3.掌握刚体定州转动微分方程。 4.掌握动量矩定理对国家机械设备制造重要意义 第十一章 动量矩定理 1.一级知识点 质点和质点系的动量矩 动量矩定理 刚体绕定轴的转动微分方程 刚体对轴的转动惯量 质点系相对于质心的动量矩定理 刚体的平面运动微分方程 2.二级知识点 相对质心的动量矩定理 3.三级知识点 刚体平面运动微分方程的应用 【学习重点】 1. 质点和质点系的动量矩 —97— ■理论/□实践 学时 4 2. 动量矩定理 3. 刚体绕定轴的转动微分方程 4. 刚体对轴的转动惯量 5. 质点系相对于质心的动量矩定理 6. 刚体的平面运动微分方程 【学习难点】 1. 相对质心的动量矩定理 第十二章 动能定理 【学习目标】 1.了解动能定理。 2.掌握刚体动能定理计算。 3.掌握动能、机械能守恒定律。 4.掌握动能定理对国家机械设备制造重要意义 第十二章 动能定理 ■理论/□实践 学时 6 1.一级知识点 力的功 质点和质点系的动能 动能定理 功率/功率方程/机械效率 势力场/势能/机械能守恒定律 普遍定理的综合应用举例 2.二级知识点 力的功和物体动能的计算 动能定理和机械能守恒定律的应用 动力学基本定理的综合问题 3.三级知识点 综合应用动力学基木定理求解动力学问题，运动学补充条件（方程）的提 出 【学习重点】 1. 力的功 2. 质点和质点系的动能 —98— 3. 动能定理 4. 功率/功率方程/机械效率 5. 势力场/势能/机械能守恒定律 6. 普遍定理的综合应用举例 【学习难点】 1. 力的功和物体动能的计算 2. 动能定理和机械能守恒定律的应用 3. 动力学基本定理的综合问题 第十三章 达朗贝尔原理 【学习目标】 1.了解达朗贝尔原理。 2.掌握达朗贝尔原理计算。 3.掌握惯性力计算。 4.掌握达朗贝尔原理国家机械设备制造重要意义 第十三章 达朗贝尔原理 ■理论/□实践 1.一级知识点 惯性力/质点的达朗贝尔原理 质点系的达朗贝尔原理 刚体惯性力系的简化 绕定轴转动刚体的轴承动约束力 2.二级知识点 惯性力的概念 平动、定轴转动和平而运动刚体惯性力系的简化及简化结果 用原理求解动力学问题 惯性力系的简化 3.三级知识点 求解杆系动力学问题时，运动学补充方程的提出 【学习重点】 1. 惯性力/质点的达朗贝尔原理 2. 质点系的达朗贝尔原理 —99— 学时 4 3. 刚体惯性力系的简化 4. 绕定轴转动刚体的轴承动约束力 【学习难点】 1. 平动、定轴转动和平而运动刚体惯性力系的简化及简化结果 2. 用原理求解动力学问题 3. 惯性力系的简化 第十四章 虚位移原理 【学习目标】 1.了解虚位移原理。 2.掌握虚位移原理计算。 3.掌握虚位移原理求解物体系的平衡问题。 4.掌握虚位移原理国家机械设备制造重要意义 第十四章 虚位移原理 ■理论/□实践 学时 2 1.一级知识点 约束/虚位移/虚功 虚位移原理 2.二级知识点 虚位移、理想约束的概念 应用虚位移原理求解物体系的平衡问题 【学习重点】 1. 约束/虚位移/虚功 2. 虚位移原理 【学习难点】 1. 虚位移、理想约束的概念 2. 应用虚位移原理求解物体系的平衡问题 四、教学方法 讲授法、专题研讨、案例教学 五、课程考核 —100— 本课程总成绩为：期末考试成绩占 60-80%，平时成绩占 20-40%。考试题型包括 填空、判断、选择、名词解释、简答、论述、计算等。每份试卷要求题型不少于四 种，各种题型的分值分布要合理。命题必须根据教学大纲要求体现本门课主要内容。 试题要体现主要内容与一般内容相结合，覆盖面要宽。 六、课程评价 命题要体现既考知识，又考能力，要求试卷中考查学生基本知识、基本理论、基 本技能的试题分值占 60%左右，比较灵活且有一定难度，重点考查学生综合应用能力 的试题分值占 40%左右。命题时要体现各章节学时的比例与各章节考试分值的比例基 本一致。试题、试卷符合教学要求，允许重复使用（试题、试卷泄露必须更换试题、 试卷）。 七、课程资源 （一）建议选用教材 哈尔滨工业大学理论力学教研室 编 《理论力学》（第八版）北京：高等教育出版社 2016 年 （二）主要参考书目 [1] 张伯奋，郑菲 主编《理论力学》 重庆：重庆大学出版社, 2009 年 [2] 程燕平 主编 MATLAB 理论力学北京：高等教育出版社 2015 年 （三）其它课程资源 http://abook.hep.com.cn/1248791 执笔人：叶铁 参与人：王兴、秦怡、万书佳、郑扬冰、海涛、刘旭焱、程艺苑、于海蒂 课程负责人：叶铁 审核人（系/教研室主任）：叶铁 审定人（主管教学副院长/副主任）：韩桂全 2021 年 3 月 17 日 —101— 《机械原理》课程教学大纲 一、课程信息 课程名称：机械原理 Theory of Machines and Mechanism 课程代码：69020201 课程类别：学科专业课程/专业核心课 适用专业：机械电子工程专业 课程学时：54学时 课程学分：3学分 修读学期：第4学期 先修课程：工程制图、材料力学、理论力学、金工实习、互换性与测量技术、工 程材料及成形工艺 课内实验（实践）：12 学时 二、课程目标 （一）具体目标 通过本课程的学习，使学生达到以下目标： 1. 在培养机械类高级工程技术人才的全局中，具有增强学生对机械技术工作的 适应性，培养其开发创新能力的作用。【支撑毕业要求1、5、12】 2．使学生掌握机构分析、机构综合和机械动力学的基本理论、基本知识和基本 技能，并初步具有确定机械运动方案、分析和设计机构的能力。【支撑毕业要求1、2 】 3．主要研究各种机械的共性问题，即机构的结构分析、运动及动力分析，常用 机构设计的基本理论和方法，机械系统运动方案的创新设计等。【支撑毕业要求1、2 】 4．在培养机械类高级工程技术人才的全局中，具有增强学生对机械技术工作的 适应性，培养其开发创新能力的作用。【支撑毕业要求1、3】 —102— 5．使学生掌握机构分析、机构综合和机械动力学的基本理论、基本知识和基本 技能，并初步具有确定机械运动方案、分析和设计机构的能力。【支撑毕业要求1、2 】 （二）课程目标与毕业要求的对应关系 表1 课程目标与毕业要求的对应关系 课程目标 课程目标 1 支撑的毕业要求 支撑的毕业要求指标点 1.工程知识 5.使用现代工具 12. 终身学习 1-3 掌握专业基础知识，包括机械制造技术基础、机械原理、机械 设计、工程材料及成形工艺、模拟电子技术、数字电子技术等，能 够针对机械电子工程领域复杂工程问题进行分析和设计； 5-3 能熟练运用文献检索工具，获取机械电子工程领域理论与技术 的最新进展。 12-3 了解机械电子领域相关理论与技术的重要进展和前沿动态。 课程目标 2 1.工程知识 2.问题分析 课程目标 3 1.工程知识 2.问题分析 课程目标 4 1.工程知识 3. 设计/开发解决方案 课程目标 5 1.工程知识 2.问题分析 1-3 掌握专业基础知识，包括机械原理、机械设计、机械制造技术 基础、工程材料及成形工艺、模拟电子技术、数字电子技术等，能 够针对机械电子工程领域复杂工程问题进行分析和设计； 2-3 能够应用数理和工程基本原理，结合文献调研结果，分析机械 电子工程领域复杂工程问题，形成深刻认识并得出有效结论。 1-3 掌握专业基础知识，包括机械原理、机械设计、机械制造技术 基础、工程材料及成形工艺、模拟电子技术、数字电子技术等，能 够针对机械电子工程领域复杂工程问题进行分析和设计； 2-3 能够应用数理和工程基本原理，结合文献调研结果，分析机械 电子工程领域复杂工程问题，形成深刻认识并得出有效结论。 1-3 掌握专业基础知识，包括机械原理、机械设计、机械制造技术 基础、工程材料及成形工艺、模拟电子技术、数字电子技术等，能 够针对机械电子工程领域复杂工程问题进行分析和设计； 3-1 能够针对机械电子工程领域复杂工程问题进行需求分析，设计 解决方案和满足特定需求的零部件及系统； 1-3 掌握专业基础知识，包括机械原理、机械设计、机械制造技术 基础、工程材料及成形工艺、模拟电子技术、数字电子技术等，能 够针对机械电子工程领域复杂工程问题进行分析和设计； 2-1 能够识别和判断机械电子工程领域复杂工程问题中的关键环节 和参数，并结合专业知识进行有效分解。 三、课程内容 （一）课程内容与课程目标的关系 表2 课程内容与课程目标的关系 —103— 课程内容 教学方法 支撑的课程目标 学时安排 绪论 讲授法 课程目标 1 2 第一章 机构的结构分析 讲授法 课程目标 1 8 第二章平面机构的运动分析 讲授法 课程目标 1、2 4 第三章平面机构的力分析 讲授法 课程目标 1、3 4 第四 机构的效率和自锁 讲授法 课程目标 1、3 2 第五章机械的平衡 讲授法 课程目标 1、4 2 第六章机械的运转及其速度波动的调节 讲授法 课程目标 1、5 2 第七章连杆机构及其设计 讲授法 课程目标 1、3 8 第八章凸轮机构及其设计 讲授法 课程目标 1、4 8 第九章齿轮机构及其设计 讲授法 课程目标 1、5 8 第十章齿轮系及其设计 讲授法 课程目标 1、3 4 第十一章其他常用机构 讲授法 课程目标 1、4 2 合计 54 学时 （二）具体内容 绪论 【学习目标】 1. 机械原理研究的对象和内容 2．学习机械原理课程的目的和方法 3. 机械原理学科发展概貌。 【学习内容】 绪论 √ 理论/□实践 □ 学时 2 1.一级知识点：机械、机器、机构、零件、构件的概念 2.二级知识点：机械原理研究的对象和研究内容 3.三级知识点：机械原理课程的目的、机械的发展历程 【学习重点】 1 要搞清机械，机构及机器的概念和它们之间的联系，明确本课程的研究对象及 内容； 2 了解本课程的性质和特点，明确本课程在机械类专业教学和人才培养中的地 位，任务及作用，并能明确学习本课程的方法。 3 对现代机械发展的方向及要求，尤其是对机械原理学科发展有所了解。 【学习难点】 本章重点是介绍本课程研究的对象及内容和本课程的性质及特点，并让学生明 确学习本课程的目的和重要性，明确本课程的学习方法。本章难点是学生对本课程重 要性的认识和对机械原理的发展认识比较困难一些，本课程的学习方法掌握有一定难 —104— 度，需要后续教学过程中逐步建立和解决。 第一章 机构的结构分析 【学习目标】 1.了解机构的结构分析，组成及分类， 2.机构运动简图，具有确定运动条件及最小阻力定律 3.机构自由度计算及注意事项。 【学习内容】 第一章 机械加工方法 √ 理论/□实践 □ 学时 1 1.一级知识点：机构运动简图、机构自由度的计算、机构具有确定运动的条件 2.二级知识点：机构分析的内容及目的、机构的结构分析 3.三级知识点：计算平面机构自由度时应注意的问题 【学习重点】 1 机构运动简图、 2 机构自由度计算、 3 自由度计算注意事项。 【学习难点】 自由度计算注意事项。 第二章 平面机构的运动分析 【学习目标】 1．了解进行机构运动分析的目的； 2．正确理解速度多边形及加速度多边形的概念和速度影像和加速度影像原理， 并掌握其应用； 3．能用矢量方程图解法或解析法对二级机构进行运动分析，并掌握运用计算机 进行机构运动分析的方法。 【学习内容】 第二章 平面机构的运动分析 √ 理论/□实践 □ 学时 4 1.一级知识点：机构运动分析的任务和方法、用速度瞬心法作结构的速度分析 2.二级知识点：速度瞬心的概念，平面机构各瞬心位置的确定 —105— 3.三级知识点：图解法和解析法 【学习重点】 对二级机构进行运动分析。 【学习难点】 1. 对机构的加速度分析，特别是两构件重合点之间含有哥氏加速度时的加速度 图解分析。 第三章 机构的力分析 【学习目标】 1．了解机构中作用的各种力的分类及机构力分析的目的和方法。 2 搞清楚质量代换的概念和条件，能确定机构中构件惯性力。 3 搞清当量摩擦系数及总反力的概念及意义，能对常见几种运动副摩擦力及摩擦 力矩进行分析和计算。能对最常见的简单机构在考虑运动副中摩擦力的情况下进行力 分析与计算。 【学习内容】 第三章 机构的力分析 √ 理论/□实践 □ 学时 4 1.一级知识点：机构力分析的任务和方法 2.二级知识点：运动副中摩擦力的确定 3.三级知识点：无 【学习重点】 构件惯性力的确定及质量代换法；几种常见运动副中摩擦力及总反力的确定和几 种常见机构考虑摩擦时的力分析；用图解法和解析法对平面二级机构做动态静力分 析。 【学习难点】 转动副中总反力作用线的确定和考虑摩擦时机构力的分析。 第四章 机械的效率和自锁 【学习目标】 —106— 1．能正确理解机械效率，掌握机械效率用力或力矩计算机械效率和机组效率的 方法，并了解提高机械效率的一些措施； 2．能正确理解机械自锁的概念和意义，掌握移动副及转动副的自锁条件和自锁 条件确定的方法，了解自锁在机械中的一些应用。 【学习内容】 第四章 机床夹具原理与设计 √ 理论/□实践 □ 学时 2 1.一级知识点：机械的效率 2.二级知识点：机械的自锁 3.三级知识点：无 【学习重点】 机械效率的计算，机械自锁的条件及机械自锁的确定。 【学习难点】 某些机械自锁条件的确定。 第五章 机械的平衡 【学习目标】 1．了解机械平衡的目的和机械平衡的内容。 2 正确理解刚性转子的静，动平衡的概念及条件，掌握刚性转子静，动平衡的原 理和计算及实验方法，明确转子许用不平衡量的概念及意义。 3 了解平面四杆机构的平衡原理和方法。 【学习内容】 第五章 工艺规程设计 √ 理论/□实践 □ 1.一级知识点：机械平衡的目的及内容 2.二级知识点：刚性转子的平衡计算 3.三级知识点：刚性转子的平衡实验方法 【学习重点】 刚性转子静平衡和动平衡的原理及计算方法。 【学习难点】 1. 动平衡的计算方法。 第六章 机械的运转及其速度波动的调节 —107— 学时 2 【学习目标】 1．了解机械运转过程三个阶段的速度及功能特征和常见实际驱动力和工作阻力 的机械特性； 2 正确理解机械系统等效动力学模型及其等效转动惯量和等效力矩的概念及等效 条件，掌握建立单自由度机械系统的等效动力学模型和运动方程的方法，能求解运动 方程式。。 【学习内容】 机械的运转及其速度波动 √ 理论/□实践 □ 学时 的调节 1.一级知识点：机械运转的三个阶段、机械的周期性速度波动及其调节 2.二级知识点：机械的非周期性速度波动及其调节 3.三级知识点：无 第六章 2 【学习重点】 1 关于等效力矩和等效转动惯量的概念及其计算方法，单自由度机械系统的等效 动力学模型的建立。 2 机械运转产生周期性和非周期性速度波动的根本原因及其调节的基本原理和方 法，机械系统周期性速度波动调节时飞轮转动惯量的简易计算。 【学习难点】 1 根据不同特性的机械系统等效动力学模型对应的机械运动方程的求解。 2 计算飞轮转动惯量时最大盈亏功的确定。 第七章 平面连杆机构及其设计 【学习目标】 掌握平面四杆机构的基本型式及其演化、有关四杆机构的一些基本知识以及平面 四杆机构的一些基本设计方法。 【学习内容】 第六章 平面连杆机构及其设计 √ 理论/□实践 □ 学时 8 1.一级知识点：连杆机构及其传动特点、平面四杆机构的类型及应用 2.二级知识点：平面四杆机构具有曲柄的条件、急回特性、传动角和死点。熟 悉：克服死点位置的方法 3.三级知识点：按连杆运动的位置设计四杆机构 —108— 【学习重点】 1. 平面四杆机构的类型和应用 2. 连杆机构及其传动特点。 【学习难点】 1. 平面四杆机构的设计； 2. 理解多杆机构特征及设计思路。 第八章 凸轮机构及其设计 【学习目标】 1．掌握凸轮机构从动件常用运动规律、盘形凸轮轮廓曲线的设计； 2．凸轮机构的应用和分类 ； 【学习内容】 第八章 凸轮机构及其设计 √ 理论/□实践 □ 学时 8 1.一级知识点：凸轮机构的分类，凸轮机构的命名方式、推杆运动规律的名词 术语及符号，推杆常用的运动规律 2.二级知识点：凸轮轮廓线设计的基本原理和偏置直动尖顶推杆盘形凸轮廓线 的设计 3.三级知识点：凸轮基圆半径的确定原则 【学习重点】 1. 推杆的运动规律 。 【学习难点】 1. 凸轮轮廓曲线的设计； 2. 凸轮机构基本尺寸的确定。 第九章 齿轮机构及其设计 【学习目标】 1．掌握渐开线直齿圆柱齿轮外啮合传动的基本理论和设计计算。 【学习内容】 第九章 齿轮机构及其设计 √ 理论/□实践 □ 学时 8 1.一级知识点：齿轮机构的分类、齿轮的齿廓曲线、渐开线齿廓及其啮合特点 2.二级知识点：渐开线标准齿轮的基本参数和几何尺寸、直齿圆柱齿轮的啮合 —109— 传动 3.三级知识点：渐开线齿轮的变位修正 【学习重点】 1. 齿轮的齿廓曲线，渐开线齿廓的啮合特点；渐开线标准齿轮的基本参数和几 何尺寸；渐开线直齿圆柱齿轮的啮合传动。 【学习难点】 1. 认识斜齿圆柱齿轮传动； 2. 蜗杆传动和圆锥齿轮传动。 第十章 齿轮系及其设计 【学习目标】 1．掌握轮系传动比的计算，特别是周转轮系和复合轮系的计算。 【学习内容】 第十章 齿轮系及其设计 √ 理论/□实践 □ 学时 4 1.一级知识点：轮系按轴线相对机架的位置分类、周转轮系按自由度分类、定 轴轮系传动比大小、方向的确定 2.二级知识点：周转轮系的传动比、差动轮系的传动比计算 3.三级知识点：分路传动的功能、获得大传动比功能、实现换向功能 【学习重点】 1. 理解齿轮系及其分类。 2. 能计算定轴轮系的传动比和周转轮系的传动比。 【学习难点】 1. 计算复合轮系的传动比； 2. 行星轮系的效率。 第十一章 其他常用机构 【学习目标】 1．理解棘轮机构的组成及工作特点； 2．理解槽轮机构的组成及工作特点； 【学习内容】 第十一章 其他常用机构 √ 理论/□实践 □ 学时 2 —110— 1.一级知识点：棘轮机构、槽轮机构、不完全齿轮机构 2.二级知识点：螺旋机构 3.三级知识点：无 【学习重点】 1. 棘轮机构可实现单向间歇运动、机构简单、制造方便、运动可靠、棘轮转角 可调。 【学习难点】 1. 分析槽轮机构可将主动拨盘的等速回转运动转变为槽轮时动时停的间歇运 动，并具有结构简单、外形尺寸小、机械效率高，以及能较平稳、间歇地进行转位等 优点，但存在柔性冲击的缺点，故常用于速度不太高的场合。 表 3 课内实验（践）项目与学时分配 序号 1 2 实验（践）项 目名称 机构指定设计、组装 掌握机构设计及运动学和 实验 力学分析 转子动平衡实验 曲柄滑块、导杆、凸 3 轮运动学分析实验 4 实验（践）内容 学会测试电机等机械零件 动平衡 掌握不同机构的运动分析 机构创新设计搭接实 学习利用机构创新平台实 践 现特定功能机构的搭建 实验类 每组人 必开/ 型 数 选开 3 综合 20 必开 3 综合 20 必开 3 综合 20 必开 3 综合 20 必开 学时 （实验类型指演示性、验证性、综合性或设计性实验等。） 四、教学方法 1. 采用交互式、讨论式、研究式和启发式教学方法，提高学生的学习兴趣； 2. 将课本的上的理论知识与生产实践相结合，训练学生的工程创新能力； 3. 将讲授与自学相结合，培养学生的自主学习能力； 4. 运用现代化多媒体教学手段，扩大教学信息量，解决内容与学时的矛盾，同 时使课堂教学更加形象与生动。 五、课程考核 —111— 本课程是考试课，考试方式为闭卷。课程成绩评定由期末考试成绩和平时成绩两 部分组成，期末考试成绩占总成绩的 70%，实验成绩占 20%，平时成绩由平时考勤、 听课情况、作业成绩、测试成绩等构成，占总成绩的 10%。 总成绩（100%）=平时成绩（10%）+实验成绩（20%）+期末考查成绩（70%）。 六、课程评价 本课程主要通过访谈或课程考核成绩分析法等方式进行评价。 七、课程资源 （一）建议选用教材 孙桓等主编,《机械原理》（第八版），高等教育出版社，2013 （二）主要参考书目 1.葛文杰主编，《机械原理作业集》（第 3 版），北京：高等教育出版社，2014 2.陈作模主编，《机械原理学习指南》（第 5 版），北京：高等教育出版社， 2008 3.杨可桢主编，机械设计基础（第 6 版），北京：高等教育出版社，2014（三） 其它课程资源 中 国 大 学 MOOC ， 西 北 工 业 大 学 《 机 械 原 理 》 ， https://www.icourse163.org/course/nwpu-20007 执笔人：李良 参与人：屈重年、韩桂全、杜志豪 课程负责人：李良 审核人（系/教研室主任）：叶铁 审定人（主管教学副院长/副主任）：韩桂全 2021 年 3 月 —112— 《3D 打印技术》课程教学大纲 一、课程信息 课程名称：3D打印技术 3D Printing Technology 课程代码：69020328 课程类别：学科专业课程/选修课 适用专业：机械电子工程 课程学时：50学时 课程学分：2学分 修读学期：第6学期 先修课程：机械制图Ⅰ，机械制图Ⅱ，机械产品数字化设计，机械设计 课内实验（实践）：8个实验（实践）项目共32学时 二、课程目标 （一）具体目标 通过本课程的学习，使学生达到以下目标： 1. 该课程主要通过学习 3D 打印技术和三维扫描技术基础知识，掌握 3D 打印技 术的基本原理和特点，以及三维扫描系统的组成和工作原理等，具备对典型零件进行 三维扫描和 3D 打印的能力。【支撑毕业要求 1、2】 2. 掌握光固化、选择性激光烧结、三维印刷、熔融沉积制造和叠层实体制造等 常见 3D 打印成型工艺的成型过程，以及三维扫描系统的组成和工作原理等，具备正 向三维工程设计和逆向工程设计思想，能针对典型的材料和零件进行 3D 打印的工艺 设计。【支撑毕业要求 3、4】 （二）课程目标与毕业要求的对应关系 表1 课程目标与毕业要求的对应关系 课程目标 支撑的毕业要求 课程目标 1 1.工程知识 2.问题分析 —113— 支撑的毕业要求指标点 1-4 掌握 3D 打印现代智能制造技术。 2-2 利用数字化设计工具对工程问题进行建模的能 力。 课程目标 2 3-1 利用 3D 打印技术对产品设计制造的能力。 4-1 能够应用 3D 打印技术对客户需求进行实验验证 等研究。 3.设计/开发解决方案 4.研究 三、课程内容 （一）课程内容与课程目标的关系 表2 课程内容与课程目标的关系 课程内容 教学方法 支撑的课程目标 学时安排 讲授 课程目标 1 1 第 1 章 光固化成形 讲授法、案例教学 课程目标 1、2 2 第 2 章 选择性激光烧结 讲授法、案例教学 课程目标 1、2 4 课程目标 1、2 2 课程目标 1、2 3 课程目标 1、2 2 课程目标 1、2 4 绪论 第 3 章 三维印刷成形 第 4 章 熔融沉积制造 第 5 章 叠层实体制造 第 6 章 三维扫描技术 讲授法、案例教学 讲授法、案例教学 讲授法、案例教学 讲授法、案例教学 实验一 模型切片实验 教授演示、上机实践操作 课程目标 1、2 4 实验二 熔融沉积制造工艺实验 教授演示、上机实践操作 课程目标 1、2 4 实验三 熔融沉积模型打印实验 教授演示、上机实践操作 课程目标 1、2 4 教授演示、上机实践操作 课程目标 1、2 4 教授演示、上机实践操作 课程目标 1、2 4 教授演示、上机实践操作 课程目标 1、2 4 教授演示、上机实践操作 课程目标 1、2 4 教授演示、上机实践操作 课程目标 1、2 4 实验四 金属基 3D 打印机操作 实验 实验五 金属基 3D 打印机工艺 实验 实验六 金属基三维模型打印实 验 实验七 激光三维扫描实验 实验八 激光三维扫描后处理实 验 合计 50 学时 （二）具体内容 第1章 光固化成型 —114— 【学习目标】 1.了解 SL 成型工艺的特点和应用。 2. 理解 SL 工艺成型质量影响因素。 【学习内容】 第一章 光固化成型 □理论/□实践 学时 2 学时 4 7. 一级知识点 SL 成型参数。 8. 二级知识点 SL 工艺成型质量影响因素。 9. 三级知识点 SL 基本成型原理。 【学习重点】 1. SL 基本成型原理。 2. SL 工艺成型质量影响因素。 【学习难点】 1. SL 成型参数。 第2章 选择性激光烧结 【学习目标】 1. 了解 SLS 成型工艺的特点和应用。 2. 理解 SLS 工艺成型质量影响因素。 【学习内容】 第二章 选择性激光烧结 7. 一级知识点 SLS 成型参数。 8. 二级知识点 SLS 工艺成型质量影响因素。 9. 三级知识点 SLS 基本成型原理。 【学习重点】 1. SLS 工艺成型质量影响因素。 2. SLS 基本成型原理。 —115— □理论/□实践 【学习难点】 2. SLS 成型参数。 第3章 三维印刷成型 【学习目标】 1.了解 3DP 成型工艺的特点和应用。 2. 理解 3DP 工艺成型质量影响因素。 【学习内容】 第三章 三维印刷成型 □理论/□实践 学时 2 学时 2 1. 一级知识点 3DP 成型参数。 2. 二级知识点 3DP 工艺成型质量影响因素。 3. 三级知识点 3DP 基本成型原理。 【学习重点】 1. 3DP 工艺成型质量影响因素。 2. 3DP 基本成型原理。 【学习难点】 3. 3DP 成型参数。 第4章 熔融沉积制造 【学习目标】 1. 了解 FDM 成型工艺的特点和应用。 2. 理解 FDM 工艺成型质量影响因素。 【学习内容】 第四章 熔融沉积制造 □理论/□实践 1. 一级知识点 SLS 成型参数。 2. 二级知识点 SLS 工艺成型质量影响因素。 3. 三级知识点 —116— SLS 基本成型原理。 【学习重点】 1. SLS 工艺成型质量影响因素。 2. SLS 基本成型原理。 【学习难点】 4. SLS 成型参数。 第5章 叠层实体制造 【学习目标】 1. 了解 LOM 成型工艺的特点和应用。 2. 理解 LOM 工艺成型质量影响因素。 【学习内容】 第五章 叠层实体制造 □理论/□实践 学时 2 学时 4 1. 一级知识点 LOM 成型参数。 2. 二级知识点 LOM 工艺成型质量影响因素。 3. 三级知识点 LOM 基本成型原理。 【学习重点】 1. LOM 工艺成型质量影响因素。 2. LOM 基本成型原理。 【学习难点】 5. LOM 成型参数。 第6章 三维扫描技术 【学习目标】 1. 理解三维扫描仪的工作原理。 2. 掌握激光三维扫描仪的具体应用。 【学习内容】 第六章 —117— 三维扫描技术 □理论/□实践 1. 一级知识点 三维扫描仪的工作原理。 2. 二级知识点 激光扫描仪的应用。 3. 三级知识点 扫描后期处理。 【学习重点】 1. 激光扫描仪的应用。 2. 扫描后期处理。 【学习难点】 1. 三维扫描仪的工作原理。 表 3 课内实验（践）项目与学时分配 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 实验（践）项目 名称 实验（践）内容 学时 实验类 型 每组人 数 必开/ 选开 模型切片实验 三维模型切片实验 4 综合性 5 必开 塑料熔融 3D 打印工艺 4 综合性 塑料熔融 3D 零部件打印 4 综合性 4 综合性 4 综合性 4 综合性 4 综合性 4 综合性 熔 融沉积 制造工 艺实 验 熔 融沉积 模型打 印实 验 金属基 3D 打印机操作 实验 金属基 3D 打印机工艺 实验 金 属基三 维模型 打印 实验 金属基 3D 打印设备基本 操作 金属基 3D 打印工艺 金属基三维模型打印实 验 激光三维扫描实验 激光三维扫描基本操作 激 光三维 扫描后 处理 激光三维扫描后期处理 实验 方法实验 5 5 5 5 5 5 5 必开 必开 必开 必开 必开 必开 必开 四、教学方法 1.课堂教学结合板书、PPT 演示、实物展示，采用线上线下相结合、启发式、讨 论式、案例式等多种行之有效的教学方式，加强师生之间、学生之间的交流，引导学 生独立思考，强化科学思维的训练。 —118— 2. 课程教学紧密结合实际零部件实例进行各知识点的讲解，充分运用实物、教 具、模型及多媒体等多种教学手段，实践教学穿插其中，做到理论和实践教学紧密结 合相互促进的效果。 3.实验教学采用项目驱动的方式，知识点项目模块化进行讲授练习。 五、课程考核 总成绩（100%）=课程报告考核成绩（60%）+课内实验成绩（40%） 其中： 1. 课程报告考核成绩 课程报告，分值占总成绩的 60%。 2.实验成绩 分值占总成绩的 40%，根据学生在实验过程的表现和每次实验结果进行评分。 (三)考核题型及命题要求 考核采用课题报告的方式，报告需具有综合性。 六、课程评价 课程评价依据本课程目标，采用课程调查、学生访谈、课程考核成绩分析等方法 进行。 七、课程资源 （一）建议选用教材 冯春梅，杨继全等．3D 打印成型工艺及技术 [M]. 南京：南京师范大学出版社， 2016. （二）主要参考书目 [1] 赖周艺，朱铭强，郭峰．3D 打印项目教程[M]．重庆：重庆大学出版社，2015. [2] 杜志忠，陆军华. 3D 打印技术[M]. 杭州：浙江大学出版社，2015. （三）其它课程资源 中国大学 MOOC 网: https://www.icourse163.org/ 执笔人：马世榜 —119— 参与人：韩桂全，杜志豪 课程负责人：马世榜 审核人（系/教研室主任）：叶铁 审定人（主管教学副院长/副主任）：韩桂全 2021 年 2 月 —120— 《数学建模及工程应用》课程教学大纲 一、课程信息 课程名称：数学建模及工程应用 Mathematical Modeling and Its Applications in Engineering 课程代码：69020334 课程类别：个性化课程/选修课 适用专业：机械电子工程专业 课程学时：54学时 课程学分：2学分 修读学期：第3学期 先修课程：高等数学、线性代数、概率论与数理统计、程序设计语言 课内实验（实践）：9个实验项目共36学时 二、课程目标 （一）具体目标 通过本课程的学习，使学生达到以下目标： 1. 掌握数学建模的基本思想和基本方法，了解进行科学研究的一般过程，了解 我国系统建模与仿真技术的发展过程和前景，增强学生的应用意识和爱国意识。【支 撑毕业要求 1、12】 2. 掌握 MATLAB 语言的主要特征和基本内容，培养学生能够熟练使用 MATLAB 解 决具体数学问题的能力；掌握 MATLAB 在机电系统中模型的建立与仿真的方法；掌握 Simulink 的动态仿真模型建立和应用的思路和具体方法，培养学生利用 MATLAB 对实 际的复杂工程问题进行模拟、预测和仿真的能力。【支撑毕业要求 1、2、5】 3.通过课程实验，培养学生具有机电系统分析能力和系统优化设计能力，培养学 生的软件应用能力、动手操作能力和创新能力，培养学生严谨规范、理论联系实际的 科学态度，为今后从事机电系统的分析和设计打下基础。【支撑毕业要求 4、5】 （二）课程目标与毕业要求的对应关系 表1 课程目标与毕业要求的对应关系 —121— 课程目标 支撑的毕业要求 支撑的毕业要求指标点 1-1 能够将数学、自然科学、工程科学的知识用于工 课程目标 1 1.工程知识 程问题的表述。 12.终身学习 12-3 了解机械电子领域相关理论与技术的重要进展 和前沿动态。 1-2 掌握基本的工程基础知识，包括工程制图、工程 力学、电工技术、电子技术、计算机语言等，能够应 用其基本理论和基本方法分析机械电子工程领域复杂 课程目标 2 1.工程知识 工程问题。 2.问题分析 2-2 能够通过文献查询分析对分解后的复杂工程问题 5.使用现代工具 进行工程表达、建模，正确描述工程解决方案。 5-1 能熟练使用数学仿真软件工具及各种检测仪器分 析系统的性能，并能运用图表、公式等手段表达和解 决机械电子工程的设计问题。 4-3 能够根据实验方案构建实验系统，对实验结果进 行分析和解释，通过综合分析得到合理有效的结论。 课程目标 3 4.研究 5-2 能恰当使用机械绘图等计算机软硬件技术、自动 5.使用现代工具 控制技术、机电一体化技术、控制算法及仿真工具， 完成机械电子工程工程项目的设计、模拟仿真分析、 实验验证，能理解其局限性。 三、课程内容 （一）课程内容与课程目标的关系 表2 课程内容与课程目标的关系 课程内容 第一章 概述 第二章 MATLAB 数据及其运算 第三章 MATLAB 矩阵处理 教学方法 支撑的课程目标 学时安排 讲授、讨论 课程目标 1 2 课程目标 2、3 2 课程目标 2、3 2 课程目标 2、3 2 课程目标 2、3 2 讲授、讨论、上机操 作 讲授、讨论、上机操 作 讲授、讨论、上机操 第四章 MATLAB 程序流程控制 第五章 MATLAB 绘图 作 讲授、讨论、上机操 作 —122— 第六章 MATLAB 数据分析与多 讲授、讨论、上机操 课程目标 2、3 2 课程目标 2、3 2 课程目标 2、3 2 课程目标 2、3 2 小组实验 课程目标 3 4 小组实验 课程目标 3 4 实验三 函数文件 小组实验 课程目标 3 4 实验四 绘图操作 小组实验 课程目标 3 4 小组实验 课程目标 3 4 实验六 数值微分与积分 小组实验 课程目标 3 4 实验七 方程数值求解 小组实验 课程目标 3 4 实验八 Simulink 的应用 小组实验 课程目标 3 4 小组实验 课程目标 3 4 项式计算 作 第七章 MATLAB 数值微分与积 讲授、讨论、上机操 分 作 第八章 MATLAB 方程数值求解 第九章 Simulink 系统仿真 讲授、讨论、上机操 作 讲授、讨论、上机操 作 实验一 矩阵的运算与处理 实验二 选择结构和循环结构 程序设计 实验五 数据分析与多项式计 算 实验九 直流电动机调速系统 建模与仿真 合计 54 学时 （二）具体内容 第一章 概述 【学习目标】 1.了解建模及仿真在机电系统设计与开发中的作用。 2.了解 MATLAB 软件功能特点。 【学习内容】 第一章 概述 理论/□实践 学时 2 1.一级知识点 机电系统概述; 建模及仿真在机电系统设计与开发中的作用;我国系统建模 与仿真技术的发展过程和前景；机电系统常用的计算机仿真软件; MATLAB 软件概述。 2.二级知识点 MATLAB 软件发展历程和功能特点；MATLAB 环境设置；MATLAB 工具箱。 —123— 【学习重点】 1. 建模及仿真在机电系统设计与开发中的作用 2. MATLAB 环境设置 【学习难点】 1. MATLAB 环境设置 第二章 MATLAB 数据及其运算 【学习目标】 1.了解数值数据的分类并熟悉数据的输出格式。 2.掌握矩阵的表示方法及变量的操作方法。 3.掌握常用的内部函数及基本运算。 4.掌握字符串的表示方法并了解结构数据、单元数据的表示方法。 【学习内容】 MATLAB 数 据 及 其 理论/□实践 学时 2 运算 1.一级知识点 MATLAB 数值数据；MATLAB 矩阵的表示；变量及其操作。 2.二级知识点 MATLAB 常用内部函数；MATLAB 运算；字符串；结构数据和单元数据。 【学习重点】 第二章 1. MATLAB 矩阵的创建方法及矩阵元素的引用方法 2. 常用的内部函数及基本运算 3. 字符串的表示方法 【学习难点】 1. 矩阵元素的引用方法 第三章 MATLAB 矩阵处理 【学习目标】 1.掌握特殊矩阵的生成方法。 2.掌握矩阵变换和矩阵求值的方法。 3.掌握矩阵特征值与特征向量的求解方法。 —124— 4.了解稀疏矩阵的概念及其操作方法。 【学习内容】 第三章 MATLAB 矩阵处理 理论/实践 学时 2+4 1.一级知识点 矩阵变换；矩阵求值。 2.二级知识点 特殊矩阵 3.三级知识点 矩阵的特征值与特征向量；稀疏矩阵。 【学习重点】 1. 产生特殊矩阵的函数 2. 矩阵变换和矩阵求值 【学习难点】 1. 向量和矩阵的范数 第四章 MATLAB 程序流程控制 【学习目标】 1.掌握 M 文件的建立和执行。 2.掌握程序 3 种控制结构及其实现方法。 3.掌握 MATLAB 函数的定义和调用方法。 4.熟悉 MATLAB 的 3 类特殊函数。 5.了解程序调试与优化的方法。 【学习内容】 MATLAB 程 序 流 程 理论/实践 控制 1.一级知识点 程序控制结构；函数文件 ；特殊形式的函数。 2.二级知识点 M 文件的建立与打开；M 文件的分类。 3.三级知识点 程序调试与优化 【学习重点】 第四章 1. 顺序结构、选择结构和循环结构的实现方法 —125— 学时 2+4 2. 函数的定义和调用方法 3. 子函数、内联函数和匿名函数 【学习难点】 1. 匿名函数的定义和调用 第五章 MATLAB 绘图 【学习目标】 1.掌握二维曲线的绘制方法和图形辅助操作。 2.掌握三维图形的绘制方法。 3.了解图形的修饰处理方法。 4.了解图像处理与动画制作方法。 5.了解交互式绘图工具。 【学习内容】 第五章 理论/实践 MATLAB 绘图 学时 2+4 1.一级知识点 绘制二维曲线的基本函数；绘制图形的辅助操作；绘制三维曲线的基本函 数；绘制三维曲面；隐函数绘图。 2.三级知识点 其他形式的二维图形；图形修饰处理；图像处理与动画制作；交互式绘图 工具。 【学习重点】 1. 二维曲线的绘制方法和图形辅助操作 2. 三维图形的绘制方法 【学习难点】 1. 三维图形的绘制 第六章 MATLAB 数据分析与多项式计算 【学习目标】 1.掌握数据统计处理方法。 2.掌握多项式的计算方法。 3.理解数据插值的概念并掌握其实现方法。 4.理解曲线拟合的概念并掌握其实现方法。 —126— 【学习内容】 MATLAB 数 据 分 析 与 理论/实践 多项式计算 1.一级知识点 数据插值；曲线拟合。 2.二级知识点 数据统计分析；多项式计算。 【学习重点】 第六章 学时 2+4 1. 数据插值 2. 曲线拟合 【学习难点】 1. 数据插值和曲线拟合的实现方法及应用 第七章 MATLAB 数值微分与积分 【学习目标】 1.了解数值微分方法。 2.掌握数值积分基本原理及实现方法。 3.了解离散傅里叶变换算法及实现方法。 【学习内容】 MATLAB 数 值 微 分 与 理论/实践 积分 1.一级知识点 数值微分；数值积分 2.三级知识点 离散傅里叶变换 【学习重点】 第七章 1. 数值积分基本原理及实现方法 【学习难点】 1. 不同积分函数的适用条件 第八章 MATLAB 方程数值求解 【学习目标】 1.掌握线性方程组求解方法。 —127— 学时 2+4 2.掌握非线性方程数值求解方法。 3.掌握最优化问题的求解方法。 4.掌握常微分方程初值问题的数值求解方法。 【学习内容】 MATLAB 方 程 数 值 求 理论/实践 学时 2+4 解 1.一级知识点 非线性方程数值求解；最优化问题求解；常微分方程初值问题的数值求 解。 2.二级知识点 线性方程组求解 【学习重点】 第八章 1. 线性方程组和非线性方程的数值求解 2. 最优化问题和常微分方程初值问题的求解方法 【学习难点】 1. 常微分方程初值问题的数值求解 第九章 Simulink 系统仿真 【学习目标】 1.熟悉 Simulink 操作环境。 2.掌握建立系统仿真模型的方法。 3.了解子系统的建立方法与封装方法。 4.了解 S 函数的功能与设计方法。 【学习内容】 第九章 Simulink 系统仿真 理论/实践 学时 2+4 1.一级知识点 系统仿真模型的建立；系统的仿真与分析。 2.二级知识点 Simulink 操作基础；子系统及其封装 3.三级知识点 S 函数的设计与应用 【学习重点】 1. 系统仿真模型的建立 —128— 2. 系统的仿真与分析 【学习难点】 1. 系统的仿真与分析 表 3 课内实验（践）项目与学时分配 实验（践）项 序号 实验（践）内容 学时 目名称 实验 每组 必开/ 类型 人数 选开 4 基础 40 必开 4 综合 40 必开 4 综合 40 必开 4 基础 40 必开 4 基础 40 必开 4 基础 40 必开 4 基础 40 必开 4 综合 40 必开 4 综合 40 必开 求表达式的值；矩阵的建立与矩阵 1 矩阵的运算与处理 元素的引用；矩阵的运算；常用函 数的使用；生成特殊矩阵；矩阵的 处理。 利用 if 语句和 switch 语句实现选 选择结构和循环结构 择结构程序设计；利用 for 语句和 程序设计 while 语句实现循环结构程序设 2 计；利用向量运算代替循环操作。 3 函数文件 4 绘图操作 定义和调用函数文件。 绘制二维图形；绘制三维曲线；绘 制函数的曲面图。 数据分析与多项式计 数据统计和分析；多项式的常用运 算 算；数据插值与曲线拟合的应用。 5 6 数值微分与积分 求数值导数；求定积分；求二重定 积分。 求线性方程组的解；求非线性方程 7 方程数值求解 组的数值解；求函数在指定区间的 极值；求微分方程组的数值解。 非线性系统建模与仿真；时变系统 8 Simulink 的应用 建模与仿真；计算机控制系统建模 与仿真。 9 直流电动机调速系统 利用 Simulink 建立直流电动机调 建模与仿真 速系统模型，并进行仿真分析。 （实验类型指演示性、验证性、综合性或设计性实验等。） 四、教学方法 1.教师讲授与学生上机相结合，边学边练，加深学生对知识的理解和运用；采用 启发式和讨论式教学，培养学生主动思考问题、分析问题和解决问题的能力；鼓励学 —129— 生通过网络资源自学获取知识，增加在线讨论及答疑等课外教学环节，拓展学生获取 知识的途径。 2.在教学中充分利用多媒体教学系统，结合案例教学，调动学生学习积极性。 五、课程考核 课程考核成绩由期末上机考试成绩和课内实验成绩两部分组成。主要考核学生 综合应用所学知识解决实际工程问题的能力。 总成绩（100%）=期末上机考试成绩（50%）+课内实验成绩（50%） 其中： 1.期末上机考试 在大纲规定的教学内容全部结束后，按照学校规定考试时间组织上机考试，拟定 若干 MATLAB 的实际应用题目，要求学生在指定时间内完成，并将解决问题的操作步 骤和结果书写在答题卷上，依据学生在运用 MATLAB 解决实际问题时的具体情况进行 评分。 2.课内实验 共 9 个上机实验项目，根据学生在实验过程中的表现以及实验报告评分，取 9 次 实验成绩的平均值作为最终实验成绩。 六、课程评价 课程评价依据本课程目标，采用课程调查、学生访谈、课程考核成绩分析等方法 进行。 七、课程资源 （一）建议选用教材 刘卫国主编，《MATLAB 程序设计与应用(第 3 版)》，高等教育出版社，2017. （二）主要参考书目 [1]《数学模型（第五版）》，姜启源 谢金星主编，高等教育出版社 [2]《基于 MATLAB/Simulink 的系统仿真技术与应用（第 2 版）》，薛定宇 陈阳泉 著，清华大学出版社 [3]《机电系统动态仿真—基于 MATLAB/Simulink（第 2 版）》，刘白雁主编，机械 —130— 工业出版社 （三）其它课程资源 中国大学 MOOC 网: https://www.icourse163.org/ 执笔人：吕晓东 参与人：刘红钊 课程负责人：吕晓东 审核人（系/教研室主任）：叶铁 审定人（主管教学副院长/副主任）：韩桂全 2020 年 6 月 —131— 《电力电子技术基础》课程教学大纲 一、课程信息 课程名称：电力电子技术基础 Power Electronic Technology 课程代码：69020333 课程类别：学科专业课程/选修课 适用专业：机械电子工程专业 课程学时：54学时 课程学分：2学分 修读学期：第5学期 先修课程：电路分析、模拟电子技术 课内实验（实践）：3个实验项目共9学时 二、课程目标 （一）具体目标 通过本课程的学习，使学生达到以下目标： 1.了解电力电子技术器件及四种电能变换电路的发展现状，激发学生积极投身于 国家前沿科技行业的爱国热情，掌握电力电子技术的基本知识和基本概念；【支撑毕 业要求 1】 2.掌握常用电力电子器件的特性、特点和参数；掌握整流电路、逆变电路、变流 电路等的基本工作原理、结构、性能特点、参数计算及控制方法等；【支撑毕业要求 2】 3.培养学生具备对典型电力电子电路及控制系统的分析、设计和计算的能力，培 养学生的逻辑思维、分析问题和解决问题的能力，培养学生的团队意识和合作能力； 【支撑毕业要求 3、5】 4.通过实践教学环节，深化理论知识，提高学生的动手能力，使学生具备一定的 电力电子电路的设计、仿真、安装与调试能力。【支撑毕业要求 5、12】 （二）课程目标与毕业要求的对应关系 —132— 表1 课程目标与毕业要求的对应关系 课程目标 支撑的毕业要求 支撑的毕业要求指标点 1-4 掌握现代电力电子器件的特性和电力电子电能转 课程目标 1 1.工程知识 换电路的设计方法，能够将其综合应用于研究和解决 机械电子工程领域复杂工程问题。 2-2 能够通过文献查询分析对分解后的复杂工程问题 能够进行工程表达、建模，正确描述工程解决方案。 课程目标 2 2.问题分析 2-3 能够应用数学理论和工程基本原理，结合文献调 研结果，分析工程领域复杂工程问题，形成深刻认识 并得出有效解决方案和结论。 5-1 能熟练使用数学仿真软件工具及各种检测仪器分 析系统的性能，并能运用图表、公式等手段表达和解 决机械电子工程的设计问题。 课程目标 3 5.使用现代工具 12.终身学习 5-3 能熟练运用文献检索工具，获取机械电子工程领 域理论与技术的最新进展。 12-1 具有终身学习的意识，掌握自主学习的方法和 途径。 三、课程内容 （一）课程内容与课程目标的关系 表2 课程内容与课程目标的关系 课程内容 教学方法 支撑的课程目标 学时安排 第一章 电力电子器件 讲授法、案例分析教学 课程目标 1、3 3 第二章 整流电路 讲授法、案例教学 课程目标 2、3、4 18 第三章 逆变电路 讲授法、案例教学 课程目标 2、3、4 8 第四章 直-直变流电路 讲授法、案例教学 课程目标 2、3、4 6 第五章 交-交变流电路 讲授法、案例教学 课程目标 2、3、4 6 第六章 PWM 控制技术 讲授法、案例教学 课程目标 1、2、3、4 2 第七章 软开关技术 讲授、现场实践 课程目标 1、2、3、4 2 小组实验 课程目标 3、4 3 小组实验 课程目标 3、4 3 小组实验 课程目标 3、4 3 实验一 单相桥式全控 整流电路实验 实验二 三相半波可控 整流电路的研究 实验三 直流斩流电路 —133— 的性能研究 合计 72 学时 （二）具体内容 第1章 电力电子器件 【学习目标】 1.了解电力电子器件的概念及发展过程。 2.掌握电力二极管、晶闸管的工作原理、主要参数、基本特性及选用中需要注意 的问题。 3.研讨电力电子器件及驱动、保护电路等的发展历史，激发爱国热情。 【学习内容】 第1章 电力电子器件 理论/□实践 学时 3 1.一级知识点 电力电子器件的概念、发展史； 2.二级知识点 电力二极管的工作特性；晶闸管的工作原理、主要参数、基本特性及选用中需 要注意的问题； 【学习重点】 1. 电力二极管的工作特性 2. 晶闸管的工作原理、主要参数、基本特性及选用中需要注意的问题 【学习难点】 1. 晶闸管的工作原理、主要参数、基本特性及选用中需要注意的问题 第2章 整流电路 【学习目标】 1.掌握各种整流电路的基本结构、工作原理、参数运算。 2.掌握压器漏抗对整流电路的影响。 3.掌握整流电路的有源逆变工作状态。 4.掌握整流电路相位控制电路的设计与实现。 【学习内容】 第2章 整流电路 理论/□实践 学时 18 —134— 1.一级知识点 单相半波可控整流电路、单相桥式全控整流电路、三相半波可控整流电路、三 相桥式全控整流电路的原理与分析计算及各种负载对整流电路工作情况的影 响；变压器漏抗对整流电路的影响；整流电路的谐波和功率因数分析；整流电 路的有源逆变工作状态；用于晶闸管可控整流电路等相控电路的相位控制的实 现。 2.二级知识点 单相桥式全控整流电路、三相半波可控整流电路、三相桥式全控整流电路的原 理与分析计算及电阻负载、阻感负载对整流电路工作情况的影响；整流电路的 有源逆变工作状态和控制角之间的关系。 3.三级知识点 换相压降、重叠角的概念及相关的计算；单相全控桥式整流电路和三相全控桥 式整流电路的功率因数分析。 【学习重点】 1.电力电子电路作为分段线性电路进行分析的基本思想； 2.单相全控桥式整流电路和三相全控桥式整流电路的原理分析与计算、各种负载 对整流电路工作情况的影响； 3.换相压降、重叠角的概念及相关的计算； 4.谐波和功率因数的概念及单相全控桥式整流电路和三相全控桥式整流电路的功 率因数分析； 5.可控整流电路的有源逆变工作状态。 【学习难点】 1. 三相半波可控整流电路、三相桥式全控整流电路的原理与分析计算及各种 负载对整流电路工作情况的影响； 2.整流电路的有源逆变工作状态； 3.用于晶闸管可控整流电路等相控电路的相位控制的实现。 第3章 逆变电路 【学习目标】 1.理解逆变的概念，理解逆变电路的基本工作原理。 2.了解换流的概念及换流方式的分类。 3.掌握各种逆变电路的特点、基本结构和工作原理。 【学习内容】 —135— 第3章 逆变电路 理论/□实践 学时 8 1.一级知识点 电压型和电流型逆变电路的特点、基本工作原理。 2.二级知识点 单相电压型逆变电路及三相电压型逆变电路的结构特点及工作原理；单相电流 型逆变电路和三相电流型逆变电路的结构特点及工作原理。 3.三级知识点 串联二极管式晶闸管逆变电路的换流过程；横向换流和纵向换流的特点。 【学习重点】 1. 单相电压型逆变电路及三相电压型逆变电路的结构特点及工作原理 2. 单相电流型逆变电路和三相电流型逆变电路的结构特点及工作原理 3. 串联二极管式晶闸管逆变电路的换流过程 【学习难点】 1. 单相电压型逆变电路及三相电压型逆变电路的结构特点及工作原理 2. 单相电流型逆变电路和三相电流型逆变电路的结构特点及工作原理 第4章 直流-直流变流电路 【学习目标】 1.掌握四种斩波电路的基本结构、工作原理。 2.掌握直-交-直变流电路的工作原理。 【学习内容】 直 流 -直 流变 流 电 第4章 路 理论/□实践 学时 6 1.一级知识点 直接变流电路的工作原理；间接直流变流电路的工作原理；伏秒平衡和安秒平 衡原理在斩波电路中的应用。 2.二级知识点 升压斩波电路、降压斩波电路、升降压斩波电路、正激电路、半桥电路的工作 原理。 3.三级知识点 CUK 斩波电路、SEPIC 斩波电路、ZETA 斩波电路、反激电路、全桥电路的工作原 理。 【学习重点】 1. 直接变流和间接直流变流电路的结构 —136— 2. 伏秒平衡和安秒平衡原理在斩波电路中的应用和分析 3.升压斩波电路、降压斩波电路、升降压斩波电路的结构和工作原理 【学习难点】 1. 升压斩波电路、降压斩波电路、升降压斩波电路的工作原理 第5章 交流-交流变流电路 【学习目标】 1.了解交流-交流变流电路的分类及基本概念。 2.掌握交流调压电路的结构和工作原理。 3.理解三相交-交变频电路的特点及应用。 【学习内容】 第5章 交 流 -交 流变 流 电 路 理论/□实践 学时 6 1.一级知识点 交流-交流变流电路的分类及基本概念；单相交流调压电路；三相调压电路的基 本构成和基本工作原理。 2.二级知识点 单相交流调压电路；三相调压电路在电路负载和阻感负载时的电路特性和工作 原理。单相和三相交-交变频电路的输入输出特性。 【学习重点】 1. 单相交流调压电路带电阻负载和阻感负载的工作原理分析及计算 2.单相交-交变频电路的电路构成、基本工作原理 3.三相交-交变频电路的电路接线方式 【学习难点】 1. 单相交流调压电路带电阻负载和阻感负载的工作原理分析及计算 第6章 PWM 控制技术 【学习目标】 1.理解 PWM 控制技术的概念及应用。 2.掌握 PWM 控制的基本原理。 3.掌握 PWM 逆变电路及其控制方法。 —137— 【学习内容】 第6章 PWM 控制技术 理论/实践 学时 2 1.一级知识点 PWM 控制技术的概念；PWM 控制技术的基本原理；PWM 逆变电路及其控制方法； PWM 跟踪技术。 2.二级知识点 调制法的基本原理及应用；单相和三相 PWM 逆变电路的结构及工作原理；同步 调制和异步调制的特点及应用；规则采样法的特点及应用。 【学习重点】 1. 规则采样法 2. 单相和三相 PWM 逆变电路的工作原理 3. 同步调制和异步调制 【学习难点】 1. 单相和三相 PWM 逆变电路的工作原理 第7章 软开关技术 【学习目标】 1.理解软开关技术的基本概念。 2.理解各种软开关电路的分类。 3.掌握软开关技术的典型应用电路。 【学习内容】 第7章 软开关技术 理论/实践 学时 2 1.一级知识点 软开关技术的概念及分类。 2.二级知识点 零电压开关准谐振电路。 【学习重点】 1. 软开关技术的概念 2. 零电压开关准谐振电路。 【学习难点】 1. 零电压开关准谐振电路的应用 表 3 课内实验（践）项目与学时分配 —138— 实验（践）项 序号 实验（践）内容 目名称 1 2 3 单相桥式全控整流电 单相桥式全控整流电路 的 路实验 工作原理及波形分析 三相半波可控整流电 三相半波可控整流电路的 路的研究 工作原理及波形分析 直流斩流电路的性能 四种斩波电路的设计和分 研究 析 学时 3 实验类 每组人 必开/ 型 数 选开 20 必开 验证性 3 验证性 20 必开 3 设计性 20 必开 （实验类型指演示性、验证性、综合性或设计性实验等。） 四、教学方法 1.课堂教学结合板书和 PPT 演示，采用线上线下相结合、启发式、讨论式、案例 式等多种行之有效的教学方式，加强师生之间、学生之间的交流，引导学生独立思 考，强化科学思维的训练。 2.结合应用实例进行各知识点的讲解； 3.通过实例操作利用 MATLAB 软件进行仿真讲解； 4.布置综合控制系统进行应用设计练习，让学生在规定时间内编 写程序并在 MATLAB 软件运行调试，实现题目要求的功能，最后根据任务完成情况进行成绩评 定。 五、课程考核 课程考核思路：按照应用型人才培养理念，为了检验学生通过课程学习后所掌 握的技术应用与操作技能所达到的水平，该课程采用闭卷的形式，重点考察学生对知 识的理解和应用，考察学生自主学习、分析计算、工程设计、开发所需的专业技能。 采用过程考核成绩与期末考核成绩相结合，强化对学生学习过程的成绩评价。 （一）考核方式、记分制和考核时间 1.本课程考核方式为考试； 2.成绩评定采用百分制； 3.考试时间：120 分钟 。 (二)考核成绩构成及分值 课程考核成绩由期末考核成绩，实验成绩和考勤成绩组成。其中： —139— 1.期末考核成绩 在大纲规定的教学内容全部结束后，按照学校规定考试时间组织理论考试，分 值占总成绩的 70%。 2.实验成绩 分值占总成绩的 20%，操作和报告两部分组成各占 50%。 3.考勤成绩 考勤成绩作为平时成绩的一部分，由学生的出勤情况决定，分值占总成绩的 10% 。 (三)考核题型及命题要求 考试题型包括填空、判断、选择、名词解释、简答、论述、计算等。每份试卷 要求题型不少于四种，各种题型的分值分布要合理。 命题必须根据教学大纲要求体现本门课主要内容。试题要体现主要内容与一般 内容相结合，覆盖面要宽。 命题要体现既考知识，又考能力，要求试卷中考查学生基本知识、基本理论、 基本技能的试题分值占 60%左右，比较灵活且有一定难度，重点考查学生综合应用能 力的试题分值占 40%左右。 命题时要体现各章节学时的比例与各章节考试分值的比例基本一致。 六、课程评价 课程评价依据本课程目标，采用课程调查、学生访谈、课程考核成绩分析等方法 进行。 七、课程资源 （一）建议选用教材 《电力电子技术（第 5 版）》，王兆安主编，机械工业出版社，2015 年。 （二）主要参考书目 [1]《变流技术及应用》魏连荣主编，化学工业出版社，2016 年； [2]《电力电子技术与 MATLAB 仿真》周渊深主编，中国电力出版社，2014 年； [3]《现代电力电子器件及其应用》华伟，周文定主编，清华大学出版社，2002 年。 —140— （三）其它课程资源 中国大学 MOOC 网: https://www.icourse163.org/ 学堂在线：https://www.xuetangx.com/ 执笔人：郑扬冰 参与人：刘红钊 课程负责人：郑扬冰、刘红钊 审核人（系/教研室主任）： 审定人（主管教学副院长/副主任）： 2021 年 3 月 —141— 《电路板设计》课程教学大纲 一、课程信息 课程名称：电路板设计 Circuit Board Design 课程代码：69020315 课程类别：学科专业课程/选修课 适用专业：机械电子工程专业 课程学时：48学时 课程学分：2学分 修读学期：第4学期 先修课程：工程制图、电路分析、模拟电子技术、数字电子技术 课内实验（实践）：6个实验项目共18学时 二、课程目标 （一）具体目标 通过本课程的学习，使学生达到以下目标： 1.了解数字电子线路及电路板设计的发展情况，激发学生积极投身于国家前沿科 技行业的爱国热情，掌握电子线路设计和仿真软件的使用方法；【支撑毕业要求 1】 2.掌握电子线路原理图的绘制方法，掌握电路性能仿真、印刷电路板绘制的基本 知识和基本方法，掌握绘制电路原理图和印刷电路板的操作技能；【支撑毕业要求 2】 3.培养学生运用电子线路设计解决实际问题的能力，培养学生的逻辑思维、分析 问题和解决问题的能力，培养学生的团队意识和合作能力；【支撑毕业要求 3、5】 4.通过实践教学环节，深化专业理论，增强动手能力，具备一定的电子线路和电 路板的设计、仿真、安装与调试能力。【支撑毕业要求 5、12】 （二）课程目标与毕业要求的对应关系 表1 课程目标与毕业要求的对应关系 课程目标 支撑的毕业要求 支撑的毕业要求指标点 —142— 1-2 掌握基本的工程基础知识，包括工程制图、工程 课程目标 1 1.工程知识 力学、电工技术、电子技术、计算机语言等，能够应 用其基本理论和基本方法分析机械电子工程领域复杂 工程问题。 2-2 能够通过文献查询分析对分解后的复杂工程问题 进行工程表达、建模，正确描述工程解决方案。 课程目标 2 2.问题分析 3-3 能够针对机械电子工程领域特定需求，设计或开 3.设计/开发解决方案 发软硬件系统，并体现创新意识。 3-4 能够应用实验报告、设计说明书等形式呈现设计 结果。 5-2 能恰当使用机械绘图等计算机软硬件技术、自动 控制技术、机电一体化技术、控制算法及仿真工具， 课程目标 3 5.使用现代工具 完成机械电子工程工程项目的设计、模拟仿真分析、 12.终身学习 实验验证，能理解其局限性。 12-1 具有终身学习的意识，掌握自主学习的方法和 途径。 三、课程内容 （一）课程内容与课程目标的关系 表2 课程内容与课程目标的关系 课程内容 教学方法 支撑的课程目标 学时安排 讲授法、现场实践 课程目标 1、2 4 讲授法、现场实践 课程目标 1、2 6 第三章 PCB 设计 讨论、现场实践 课程目标 1、2、3 8 第四章 元件库操作 讲授、现场实践 课程目标 1、2、3、4 6 第五章 电路仿真 讲授、现场实践 课程目标 1、2、3、4 6 小组实验 课程目标 3、4 3 小组实验 课程目标 3、4 3 小组实验 课程目标 3、4 3 第一章 操作基础及原 理图开发环境 第二章 电路原理图绘 制和进阶 实验一 Multisim 10 界面设置及原理图绘制 实验二 Multisim 10 模 拟电路仿真分析 实验三 Multisim 10 数 字电路仿真分析 —143— 实验四 Altium 小组实验 课程目标 3、4 3 小组实验 课程目标 3、4 3 小组实验 课程目标 3、4 3 Designer 原理图设计 实验五 Altium Designer 层次原理图 设计 实验六 Altium Designer PCB 设计及布 线 合计 48 学时 （二）具体内容 第1章 操作基础及原理图开发环境 【学习目标】 1.了解电路板设计 CAD 技术及其发展过程，熟悉 Altium Designer10 的原理图设 计环境。 2.研讨我国电路板设计的发展历史，激发大家的爱国热情。 【学习内容】 第1章 操作基础及原理图 开发环境 理论/□实践 学时 4 1.一级知识点 Altium Designer10 的组成、安装和启动；Altium Designer 电路设计的基本流 程；Altium Designer 原理图编辑环境； 2.二级知识点 Altium Designer 原 理图 编辑 方 法； Altium Designer 图 纸 的设 置； Altium Designer 电路图首选项设定。 【学习重点】 1. Altium Designer10 电路设计的基本流程 2. Altium Designer 原理图开发环境 【学习难点】 1. Altium Designer 原理图图纸设计、首选项设定 第2章 电路原理图绘制和进阶 【学习目标】 —144— 1.掌握元件库和元件的操作方法；掌握电气连接的方法。 2.掌握放置非电气对象和指示符的方法。 3.掌握电路原理图设计的方法。 【学习内容】 第2章 电路原理图绘制和 进阶 理论/□实践 学时 6 1.一级知识点 元件、元件库的操作；电气连接方法；放置非电气对象和指示符的方法；原理 图的全局编辑方法；多电路原理图的连接；层次式电路原理图的设计； 2.二级知识点 编译与查错；生成报表；打印输出。 【学习重点】 1. 元件和元件库的操作方法 2. 多电路和层次式电路原理的设计 【学习难点】 1. 2. 多电路和层次式电路原理的设计 第3章 PCB 设计 【学习目标】 1.熟悉 Altium Design PCB 编辑器环境。 2.掌握 PCB 的绘制方法。 3.理解 PCB 设计高级进阶操作。 【学习内容】 第3章 PCB 设计 理论/□实践 学时 6 1.一级知识点 PCB 编辑器环境参数设定；PCB 设计的基本常识；PCB 设计的基本规则；PCB 绘 制的载入网络表、元件布局、系统布线、走线的调整、规则校验、补泪滴和包 地。 2.二级知识点 PCB 层集合管理；PCB 电路图文件的打印与保存；各种报表的生成；智能 PDF 生 成方法；撤消布线；交互定位与交互选择。 【学习重点】 —145— 1. PCB 设计环境参数设置及基本规则 2. PCB 绘制方法 【学习难点】 1. PCB 绘制方法 第4章 元件库操作 【学习目标】 1.掌握 Altium Designer 的 PCB 封装库编辑方法。 2.掌握创建元件的 PCB 封装模型方法。 【学习内容】 第4章 元件库操作 理论/实践 学时 6 1.一级知识点 Altium Designer 的元件库原理图编辑环境；创建 DSP 原理图模型；Altium Designer 的 PCB 封装库编辑环境；创建元件的 PCB 封装模型；从其他库中添加 元件； 2.二级知识点 集成元件库的操作；创建一个多子件的原理图元件；模型管理器；STEP 格式 3D 文件的导入与导出；库分割器；Protel 99SE 元件库的导入与导出。 【学习重点】 1. Altium Designer 的 PCB 封装库编辑方法 2.创建元件的 PCB 封装模型方法 【学习难点】 1. Altium Designer 的 PCB 封装库编辑方法 第5章 电路仿真 【学习目标】 1.掌握模拟电子电路的仿真方法。 2.掌握数字电子电路的仿真方法。 【学习内容】 第4章 电路仿真 理论/实践 学时 6 1.一级知识点 电路的仿真步骤；元件的仿真模式及参数；电源及仿真激励源；仿真形式；仿 —146— 真波形管理。 【学习重点】 1. 模拟电路、数字电子电路的仿真 【学习难点】 1. 模拟电路、数字电路的仿真 表 3 课内实验（践）项目与学时分配 实验（践）项 序号 实验（践）内容 实验类 每组人 必开/ 型 数 选开 3 验证 20 必开 3 验证 20 必开 3 验证 20 必开 3 设计 20 必开 3 设计 20 必开 3 设计 20 必开 学时 目名称 Multisim 10 界面 1 设置及原理图绘制 熟悉 Multisim10 软件基 本界面；学习原理图绘制 的基本操作。 熟悉使用 Multisim10 的 Multisim 10 模拟电 2 路仿真分析 电路仿真功能、主要分析 方法和后处理功能，练习 使用 Multisim10 仿真模 拟电路。 3 Multisim 10 数字电 使用 Multisim10 仿真并 路仿真分析 分析数字电路。 Altium Designer 4 原理图设计 5 熟悉 Altium Designer10 操作环境；掌握电子线路 原理图设计步骤及方法。 Altium Designer 掌握层次原理图设计步骤 层次原理图设计 及方法。 掌握 Altium Designer10 PCB 设计步骤及方法；掌 6 Altium Designer 握 PCB 设计规则的设置及 PCB 设计及布线 元件封装技术；学会运用 各种布线方法设计 PCB 板。 （实验类型指演示性、验证性、综合性或设计性实验等。） 四、教学方法 1.课堂教学结合板书和 PPT 演示，采用线上线下相结合、启发式、讨论式、案例 —147— 式等多种行之有效的教学方式，加强师生之间、学生之间的交流，引导学生独立思 考，强化科学思维的训练。 2. 课程教学紧密结合应用实例进行各知识点的讲解，充分运用实物、教具、模 型及多媒体等多种教学手段，实践教学穿插其中，做到理论和实践教学紧密结合相互 促进的效果。 3. 结合教学安排适当数量的讨论课、习题课。 五、课程考核 课程考核成绩由期末考核成绩，实验成绩和考勤成绩组成。 总成绩（100%）=期末考试成绩（70%）+课内实验成绩（20%）+ 课堂表现成绩 （10%） 其中： 1.期末考试成绩 在大纲规定的教学内容全部结束后，按照学校规定考试时间组织理论考试，分值 占总成绩的 70%。 2.实验成绩 分值占总成绩的 20%，根据学生在实验过程的表现（50%）以及实验报告（50%） 评分，取 8 次实验成绩的平均成绩作为最终实验成绩。 3.课堂表现成绩 理论课堂采用线上线下结合的教学方式，课堂上开展在线测试、讨论分享、小组 讨论和抽查提问等多种方式，依据课堂活跃度进行记录评分，分值占 10%。 (三)考核题型及命题要求 考试题型包括填空、判断、选择、简答、分析等。每份试卷要求题型不少于 3 种，各种题型的分值分布要合理。 命题必须根据教学大纲要求体现本门课主要内容。试题要体现主要内容与一般内 容相结合，覆盖面要宽。 命题要体现既考知识，又考能力，要求试卷中考查学生基本知识、基本理论、基 本技能的试题分值占 50%左右，比较灵活且有一定难度，重点考查学生综合应用能力 —148— 的试题分值占 50%左右。 命题时要体现各章节学时的比例与各章节考试分值的比例基本一致。 六、课程评价 课程评价依据本课程目标，采用课程调查、学生访谈、课程考核成绩分析等方法 进行。 七、课程资源 （一）建议选用教材 谢龙汉、 鲁力、 张桂东 编著 ，《Altium Designer 原 理图与 PCB 设计 及仿 真》，电子工业出版社，2012. （二）主要参考书目 [1]王渊峰、戴旭辉 编著，《Altium Designer 10 电路设计标准教程》，科学 出版社，2012. [2]周润景、郝媛媛 编著，《EDA 应用技术：Altium Designer 原理图与 PCB 设计》，电子工业出版社，2012. （三）其它课程资源 执笔人：郑扬冰 参与人： 课程负责人： 审核人（系/教研室主任）： 审定人（主管教学副院长/副主任）： 2020 年 6 月 —149— 《嵌入式系统》课程教学大纲 一、课程信息 课程名称：嵌入式系统 Embedded System 课程代码：69020314 课程类别：学科专业课程/选修课 适用专业：机械电子工程 课程学时：36+18学时 课程学分：3学分 修读学期：第5学期 先修课程：数字电子技术基础、单片机原理及应用 课内实验（实践）：18学时 二、课程目标 （一）具体目标 通过本课程的学习，使学生达到以下目标： 1. 掌握嵌入式系统的概念、体系结构及系统组成，了解嵌入式操作系统。激发学 生学习的积极性，锻炼从事理论研究、实践工作的能力，培养严谨的科学作风和创新 精神；【支撑毕业要求 1、2】 2. 掌握 Cortex-M3 ARM 嵌入式微处理器的硬件资源、指令系统，并以它为核 心，能够进行实际系统的设计与分析。培养学生严谨的科学作风和综合运用所学知 识、理论联系实践的能力；【支撑毕业要求 1、2、3】 3. 通过实例学习，重点掌握嵌入式系统的应用开发技术。增强学生的实践动手能 力和创新能力，为社会培养具有较强的工程能力的应用型人才。【支撑毕业要求 2、 3、4、5】 （二）课程目标与毕业要求的对应关系 表 1 课程目标与毕业要求的对应关系 —150— 课程目标 支撑的毕业要求 1.工程知识 课程目标 1 2.问题分析 1.工程知识 2.问题分析 课程目标 2 3.设计/开发解决 方案 2.问题分析 3.设计/开发解决 课程目标 3 方案 4.研究 5.使用现代工具 支撑的毕业要求指标点 1-3 掌握专业基础知识，包括机械原理、机械设计、 机械制造技术基础、工程材料及成形工艺、模拟电子 技术、数字电子技术、电子信息等，能够针对机械电 子工程领域复杂工程问题进行分析和设计； 2-1 能够识别和判断机械电子工程领域复杂工程问题 中的关键环节和参数，并结合专业知识进行有效分 解。 2-2 能够通过文献查询分析对分解后的复杂工程问题 进行工程表达、建模，正确描述工程解决方案。 1-3 掌握专业基础知识，包括机械原理、机械设计、 机械制造技术基础、工程材料及成形工艺、模拟电子 技术、数字电子技术、电子信息等，能够针对机械电 子工程领域复杂工程问题进行分析和设计； 2-1 能够识别和判断机械电子工程领域复杂工程问题 中的关键环节和参数，并结合专业知识进行有效分 解。 2-2 能够通过文献查询分析对分解后的复杂工程问题 进行工程表达、建模，正确描述工程解决方案。 3-1 能够针对机械电子工程领域复杂工程问题进行需 求分析，设计解决方案和满足特定需求； 3-3 能够针对机械电子工程领域特定需求，设计或开 发软硬件系统，并体现创新意识； 3-4 能够应用实验报告、设计说明书等形式呈现设计 结果。 2-2 能够通过文献查询分析对分解后的复杂工程问题 进行工程表达、建模，正确描述工程解决方案。 3-3 能够针对机械电子工程领域特定需求，设计或开 发软硬件系统，并体现创新意识； 3-4 能够应用实验报告、设计说明书等形式呈现设计 结果。 4-3 能够根据实验方案构建实验系统，对实验结果进 行分析和解释，通过综合分析得到合理有效的结论。 5-2 能恰当使用机械绘图等计算机软硬件技术、自动 控制技术、机电一体化技术、控制算法及仿真工具， 完成机械电子工程工程项目的设计、模拟仿真分析、 实验验证，能理解其局限性； 三、课程内容 （一）课程内容与课程目标的关系 表2 课程内容与课程目标的关系 课程内容 教学方法 支撑的课程目标 学时安排 第一章 嵌入式系统综述 讲授法 课程目标 1 2 第二章 ARM 体系结构 讲授法 课程目标 1 2 第三章 战舰开发板硬件平台 讲授法 课程目标 1 2 第四章 M DK 软件入门 讲授法、案例教学 课程目标 1、2 3 第五章 STM 32 开发基础知识入门 讲授法 课程目标 1 3 —151— 第六章 IO 接口原理及跑马灯 讲授法、案例教学 课程目标 1、2 2 第七章 键盘原理及使用方法 讲授法、案例教学 课程目标 1、2 2 第八章 UART 原理及串口 讲授法、案例教学 课程目标 1、2 3 第九章 中断系统及外部中断 讲授法、案例教学 课程目标 1、2 3 第十章 定时器 讲授法、案例教学 课程目标 1、2 2 第十一章 PWM 讲授法、案例教学 课程目标 1、2 2 第十二章 TFT 液晶 讲授法、案例教学 课程目标 1、2 2 第十三章 USM ART 调试组件 讲授法、案例教学 课程目标 1、2 2 第十四章 ADC 讲授法、案例教学 课程目标 1、2 2 第十五章 DM A 讲授法、案例教学 课程目标 1、2 2 第十六章 其他片内外设简介 讲授法、案例教学 课程目标 1、2 2 合计 36 学时 （二）具体内容 第一章 嵌入式系统综述 【学习目标】 1. 了解嵌入式系统的发展过程。 2. 掌握微处理器的分类及特点。 3. 了解嵌入式操作系统的分类及其特点。 4. 掌握嵌入式系统开发的基本过程。 5. 课程思政目标：向学生传递正确的价值观，培养学生辩证逻辑思维方式、严谨 认真的学习态度和敢于创新发现的探究精神。 【学习内容】 第一章 嵌入式系统综述 ■理论/□实践 学时 2 1.一级知识点 ARM 微处理器的分类及特点；嵌入式系统开发的基本过程。 2.二级知识点 嵌入式操作系统的分类及其特点。 3.三级知识点 嵌入式系统的发展过程。 【学习重点】 —152— 1. 嵌入式系统开发的基本过程。 【学习难点】 1. ARM 微处理器的分类及特点。 第二章 ARM 体系结构 【学习目标】 1. 理解 ARM 处理器核的体系结构。 2. 理解 ARM 的总线接口。 3. 了解 ARM 的 JTAG 接口。 4. 理解 ARM 的存储器结构。 5. 掌握 Cortex-M3 处理器内部结构及特点。 6. 课程思政目标：向学生传递正确的价值观，培养学生辩证逻辑思维方式、严谨 认真的学习态度和敢于创新发现的探究精神。 【学习内容】 第二章 ARM 体系结构 ■理论/□实践 学时 2 1.一级知识点 Cortex-M3 处理器内部结构及特点。 2.二级知识点 ARM 处理器核的体系结构；ARM 的总线接口；ARM 的存储器结构。 3. 三级知识点 ARM 的 JTAG 接口。 【学习重点】 1. ARM 的体系结构。 2. Cortex-M3 处理器内部结构及特点。 【学习难点】 1. ARM 处理器核的体系结构。 2. 理解 ARM 的存储器结构。 第三章 战舰开发板硬件平台 —153— 【学习目标】 1. 了解战舰开板的硬件资源。 2. 理解电路原理图。 3. 理解各功能模块的接口电路。 4. 课程思政目标：向学生传递正确的价值观，培养学生辩证逻辑思维方式、严谨 认真的学习态度和敢于创新发现的探究精神。 【学习内容】 第三章 战舰开发板硬件平台 ■理论/□实践 学时 2 1.一级知识点 STM32F103 微控制器的引脚功能表示方式；JTAG、ISP、LCD 等主要接 口电路的形式和功能。 2.二级知识点 开发板电路原理图。 3.三级知识点 战舰开板的硬件资源。 【学习重点】 1. 理解 STM32F103 微控制器的引脚功能表示方式。 2. 掌握 JTAG、ISP、LCD 等主要接口电路的形式和功能。 【学习难点】 1. 理解 STM32 开发板的原理图。 第四章 MDK 软件入门 【学习目标】 1. 了解 STM32 官方固件库、CMSIS 标准。 2. 掌握 MDK5 软件的安装及基础使用方法。 3. 掌握 STM32 程序下载与调试方法。 4. 掌握 MDK 软件的使用技巧。 5. 课程思政目标：向学生传递正确的价值观，培养学生辩证逻辑思维方式、严谨 —154— 认真的学习态度和敢于创新发现的探究精神。 【学习内容】 第四章 MDK 软件入门 ■理论/□实践 学时 3 1.一级知识点 MDK5 软件的安装及基础使用方法；STM32 程序下载与调试方法。 2.二级知识点 MDK 软件的使用技巧。 3.三级知识点 STM32 官方固件库、CMSIS 标准。 【学习重点】 1. SMT32 官方固件库结构和基本的使用方法。 2. MDK 环境下建立 STM32 工程和程序下载方法。 【学习难点】 1. STM32 程序调试方法。 第五章 STM32 开发基础知识入门 【学习目标】 1. 掌握基本开发工具的功能和安装方法。 2. 了解 STM32 系统架构及时钟系统。 3. 掌握利用 MDK 开发工具的进行简单应用程序设计的方法和步骤。 4. 掌握结构体指针，位操作的使用。 5. 课程思政目标：向学生传递正确的价值观，培养学生辩证逻辑思维方式、严谨 认真的学习态度和敢于创新发现的探究精神。 【学习内容】 第五章 STM32 开发 基础知识入门 ■理论/□实践 学时 3 1.一级知识点 利用 MDK 开发工具的进行简单应用程序设计的方法和步骤。 2.二级知识点 —155— 基本开发工具的功能和安装方法；结构体指针，位操作的使用。 3.三级知识点 STM32 系统架构及时钟系统。 【学习重点】 1. 基本开发工具的使用技巧。 【学习难点】 1. STM32 端口复用与重映射。 第六章 IO 接口原理及跑马灯 【学习目标】 1. 理解 STM32 内部通用 IO 接口的结构与基本原理。 2. 理解 IO 接口相关库函数的功能及使用方法。 3. 掌握 利用 IO 相关库函数进行 IO 引脚初始化，输出控制的方法。 4. 掌握 ISP 程序下载的方法和步骤 5. 建立基于库函数的 STM32 工程及配置方法。 6. 课程思政目标：向学生传递正确的价值观，培养学生辩证逻辑思维方式、严谨 认真的学习态度和敢于创新发现的探究精神。 【学习内容】 第六章 IO 接口原理 及跑马灯 ■理论/□实践 学时 2 1.一级知识点 利用 IO 相关库函数进行 IO 引脚初始化，输出控制的方法；ISP 程序下载 的方法和步骤。 2.二级知识点 ISP 程序下载的方法和步骤。 3.三级知识点 STM32 内部通用 IO 接口的结构与基本原理；IO 接口相关库函数的功能及 使用方法。 【学习重点】 —156— 1. 利用 IO 相关库函数进行 IO 引脚初始化，输出控制的方法。 【学习难点】 1. 建立基于库函数的 STM32 工程及配置方法。 第七章 键盘原理及使用方法 【学习目标】 1. 理解按键输入原理及键盘扫描识别方法。 2. 掌握基于 Jlink 进行软件调试的方法。 3. 课程思政目标：向学生传递正确的价值观，培养学生辩证逻辑思维方式、严谨 认真的学习态度和敢于创新发现的探究精神。 【学习内容】 第七章 键盘原理及使 用方法 ■理论/□实践 学时 2 1.一级知识点 基于 Jlink 进行软件调试的方法。 2.二级知识点 按键输入原理；键盘扫描识别方法。 【学习重点】 1. 基于 Jlink 进行软件调试的方法。 【学习难点】 1. 按键输入原理。 第八章 UART 原理及应用 【学习目标】 1. 理解 STM32 的 UART 串口结构和工作原理。 2. 理解串口主要寄存器的功能。 3. 理解常用串口库函数的功能。 4. 掌握串口初始化方法和参数选择。 5. 掌握 STM32 与 PC 的串口硬件连接及信号功能。 6. 课程思政目标：向学生传递正确的价值观，培养学生辩证逻辑思维方式、严谨 —157— 认真的学习态度和敢于创新发现的探究精神。 【学习内容】 第八章 图像复原与重建 ■理论/□实践 学时 3 1.一级知识点 串口初始化方法和参数选择；STM32 与 PC 的串口硬件连接及信号功能。 2.二级知识点 串口主要寄存器的功能；常用串口库函数的功能。 3.三级知识点 STM32 的 UART 串口结构和工作原理。 【学习重点】 1. 串口初始化方法和参数选择。 【学习难点】 1. 串口中断编程。 2. 串口通信的数据处理。 第九章 中断系统及外部中断 【学习目标】 1. 理解 STM32 中断的基本概念和外部中断的分类。 2. 理解了解外部中断的结构和特点。 3. 掌握外部中断的初始化方法和步骤。 4. 掌握外部中断函数的编写方法。 5. 课程思政目标：向学生传递正确的价值观，培养学生辩证逻辑思维方式、严谨 认真的学习态度和敢于创新发现的探究精神。 【学习内容】 第九章 中断系统及外 部中断 ■理论/□实践 学时 3 1.一级知识点 外部中断的初始化方法和步骤；外部中断函数的编写方法。 2.二级知识点 —158— 外部中断的结构和特点。 3.三级知识点 STM32 中断的基本概念和外部中断的分类。 【学习重点】 1. 外部中断的初始化方法和步骤。 2. 外部中断函数的编写方法。 【学习难点】 1. GPIO 引脚与外部中断线的映射关系。 第十章 定时器 【学习目标】 1. 理解 STM32 内部通用定时器的功能、分类及特点。 2. 理解常用通用定时器常用寄存器的功能。 3. 掌握定时器中断服务程序的编写方法 4. 课程思政目标：向学生传递正确的价值观，培养学生辩证逻辑思维方式、严谨 认真的学习态度和敢于创新发现的探究精神。 【学习内容】 第十章 定时器 ■理论/□实践 学时 2 1.一级知识点 通用定时器的初始化方法和步骤；定时器定时时间的设置与计算方法。 2.二级知识点 STM32 内部通用定时器的功能、分类及特点。 3.三级知识点 常用通用定时器常用寄存器的功能。 【学习重点】 1. 通用定时器的初始化方法和步骤。 【学习难点】 1. 定时器的初始化参数设置。 —159— 第十一章 PWM 【学习目标】 1. 理解 PWM（脉冲宽度调制）的概念，通用定时器与 PWM 输出的内在联系。 2. 理解 PWM 输出时的引脚功能设置方法。 3. 掌握掌握利用通用定时器来产生 PWM 输出的初始化方法和步骤。 4. 课程思政目标：向学生传递正确的价值观，培养学生辩证逻辑思维方式、严谨 认真的学习态度和敢于创新发现的探究精神。 【学习内容】 第十一章 PWM ■理论/□实践 学时 2 1.一级知识点 利用通用定时器来产生 PWM 输出的初始化方法和步骤。 2.二级知识点 PWM 输出时的引脚功能设置方法。 3.三级知识点 PWM（脉冲宽度调制）的概念；通用定时器与 PWM 输出的内在联系。 【学习重点】 1. 通用定时器的初始化方法和步骤。 【学习难点】 1. 利用定时器比较输出（匹配输出）功能实现单路或多路 PWM 信号输出。 第十二章 TFT 液晶显示 【学习目标】 1. 理解 TFT 液晶显示的原理及接口电路。 2. 理解 FSMC 接口功能及信号。 3. 理解 TFTLCD 接口及信号功能及控制原理。 4. 掌握 TFTLCD 初始化及使用方法。 5. 课程思政目标：向学生传递正确的价值观，培养学生辩证逻辑思维方式、严谨 认真的学习态度和敢于创新发现的探究精神。 —160— 【学习内容】 第十二章 ■理论/□实践 定时器 学时 2 1.一级知识点 TFTLCD 初始化及使用方法。 2.二级知识点 TFT 液晶显示的原理及接口电路；TFTLCD 接口及信号功能及控制原理。 3.三级知识点 FSMC 接口功能及信号。 【学习重点】 1. TFTLCD 的初始化方法。 2. TFTLCD 操作端口地址确定原理。 3. TFTLCD 驱动中画点，画线，英文字符显示等基本操作函数的使用 【学习难点】 1. 端口地址的分析与确定。 2. 字库的生成与使用。 第十三章 USMART 调试组件 【学习目标】 1. 理解 USMART 调试组件的工作原理及文件结构。 2. 理解调试组件的主要函数功能。 3. 掌握 PC 端串口终端软件的使用方法。 4. 课程思政目标：向学生传递正确的价值观，培养学生辩证逻辑思维方式、严谨 认真的学习态度和敢于创新发现的探究精神。 【学习内容】 第十三章 —161— USMART 调 试组件 ■理论/□实践 学时 2 1.一级知识点 USMART 调试组件的使用方法及步骤；PC 端串口终端软件的使用方法。 2.二级知识点 调试组件的主要函数功能。 3.三级知识点 USMART 调试组件的工作原理及文件结构。 【学习重点】 1. USMART 调试组件的使用方法及步骤。 【学习难点】 1. 调试组件的原理。 2. 远程调试函数的注册方法。 第十四章 ADC 【学习目标】 1. 理解 STM32 内部 ADC 模块的基本结构与特点。 2. 理解 ADC 工作方式和特点。 3. 掌握通道进行 AD 转换的基本方法与步骤。 4. 掌握 ADC 的初始化参数的设置。 5. 课程思政目标：向学生传递正确的价值观，培养学生辩证逻辑思维方式、严谨 认真的学习态度和敢于创新发现的探究精神。 【学习内容】 第十四章 ADC ■理论/□实践 学时 2 1.一级知识点 通道进行 AD 转换的基本方法与步骤；ADC 的初始化参数的设置。 2.二级知识点 ADC 工作方式和特点。 3.三级知识点 STM32 内部 ADC 模块的基本结构与特点。 —162— 【学习重点】 1. ADC 的初始化参数的设置。 【学习难点】 2. ADC 的注入通道及使用方法。 第十五章 DMA 【学习目标】 1. 理解 DMA 的基本概念和工作原理。 2. 理解 DMA 功能及特性。 3. 掌握基于 DMA 的串口通信实现方法。 4. 课程思政目标：向学生传递正确的价值观，培养学生辩证逻辑思维方式、严谨 认真的学习态度和敢于创新发现的探究精神。 【学习内容】 第十五章 DMA ■理论/□实践 学时 2 1.一级知识点 基于 DMA 的串口通信实现方法。 2.二级知识点 DMA 的基本概念和工作原理；DMA 特性。 【学习重点】 1. DMA 的工作原理。 【学习难点】 1. 基于 DMA 的串口通信实现方法。 第十六章 其它片内外设简介 【学习目标】 1. 理解 STM32 内部 IIC，SPI 等其它接口的功能和特点。 2. 掌握 STM32 触摸屏接口的使用方法。 3. 掌握 TFTLCD 实现汉字显示的基本方法。 4. 课程思政目标：向学生传递正确的价值观，培养学生辩证逻辑思维方式、严谨 —163— 认真的学习态度和敢于创新发现的探究精神。 【学习内容】 第十六章 其它片内外设 简介 ■理论/□实践 学时 2 1.一级知识点 STM32 触摸屏接口的使用方法；TFTLCD 实现汉字显示的基本方法。 2.二级知识点 STM32 内部 IIC，SPI 接口的功能和特点。 【学习重点】 1. STM32 触摸屏接口的使用方法。 2. TFTLCD 实现汉字显示的基本方法。 【学习难点】 1. 汉字字库的编码及存储。 表 3 课内实验（践）项目与学时分配 序号 实验（践）项目名称 实验（践）内容 学时 实验类型 每组人数 必开/选开 1 M DK 基本操作 软件下载、运行、调试 2 验证性 2 必开 2 跑马灯实验 LED 跑马灯、呼吸灯 2 设计性 2 必开 3 外部中断控制 矩阵键盘使用 2 验证性 2 必开 4 定时器控制 定时中断操作外设 2 验证性 2 必开 5 PWM DAC 控制 直流电机控制 2 验证性 2 必开 6 ADC 接口控制 温度传感器信息获取 2 验证性 2 必开 7 串口通信 STM 32 与 PC 通信 3 综合性 2 必开 8 TFT 液晶使用 汉字显示，触摸屏操作 3 综合性 2 必开 四、教学方法 课程的主要教学方法：讲授法、案例教学。 五、课程考核 考试可灵活采用闭卷、平时作业相结合的形式。闭卷部分的考试题包括基本概 念、基本理论、基本分析方法等，题型可采用填空题、选择题、问答题、分析计算题 等多种形式。 —164— 总成绩（100%）=期末考试成绩（70%）+平时成绩（30%） 六、课程评价 课程评价主要是本门课程的课程目标达成度评价。课程目标达成度评价主要采用 定量评价与定性评价相结合的方法，具体包括：课程调查问卷、访谈、课程考核成绩 分析法等。 七、课程资源 （一）建议选用教材 刘军、张洋、严汉宇编著. 原子教你玩 STM32(第二版). 北航出版社, 2015. （二）主要参考书目 [1] 刘军、张洋、严汉宇编著. 原子教你玩 STM32(第二版). 北航出版社, 2015. [2] 侯殿有等编. 嵌入式系统开发基础--基于 ARM9 微处理器 C 语言程序设计(第 五版). 清华大学出版社, 2014 年 5 月. [3] 田泽等编. ARM9 嵌入式开发实验与实践. 北京航空航天大学出版社, 2006 年 10 月. [4] 杜春雷等编. ARM 体系结构与编程. 清华大学出版社, 2003 年 9 月. [5] 侯殿有,才华编著. ARM 嵌入式 C 编程标准教程. 人民邮电出版社, 2010 年 1 月. （三）其它课程资源 [1] 中国大学 MOOC 数字图像处理 http://www.icourse163.org/course/WHU-1002332010 [2] ARM9 视频教程-郭天祥主讲 https://www.bilibili.com/video/BV1U7411G7WZ?from=search&seid=168253345 77322812378 执笔人： 参与人： 课程负责人： —165— 审核人（系/教研室主任）： 审定人（主管教学副院长/副主任）： 2021 年 3 月 —166— 《数字电子技术基础》课程教学大纲 一、课程信息 课程名称：数字电子技术基础 Fundamentals of Digital Electronics 课程代码：69020108 课程类别：学科基础课程/必修课 适用专业：机械电子工程 课程学时：78学时 课程学分：4学分 修读学期：第4学期 先修课程：电工学 课内实验（实践）：8个实验项目共24学时 二、课程目标 （一）具体目标 通过本课程的学习，使学生达到以下目标： 1.了解数字电子技术及集成电路的发展情况，激发学生积极投身于国家前沿科技 行业的爱国热情，掌握数字电子技术的基本知识和基本概念；【支撑毕业要求 1】 2.掌握数字逻辑电路的基本分析方法和基本设计方法，掌握常用集成逻辑电路的 功能、特点及应用；【支撑毕业要求 1、2】 3.培养学生运用数字电子技术解决实际问题的能力，培养学生的逻辑思维、分析 问题和解决问题的能力，培养学生的团队意识和合作能力；【支撑毕业要求 3、4】 4.通过实践教学环节，深化专业理论，增强动手能力，具备一定的数字电子电路 分析设计、仿真、安装与调试能力。【支撑毕业要求 1、2、12】 （二）课程目标与毕业要求的对应关系 表1 课程目标与毕业要求的对应关系 —167— 课程目标 支撑的毕业要求 支撑的毕业要求指标点 1-1 能够将数学、自然科学、工程科学的知识用于工 程问题的表述； 1-2 掌握基本的工程基础知识，包括工程制图、工程 课程目标 1 1.工程知识 力学、电工技术、电子技术、计算机语言等，能够应 用其基本理论和基本方法分析机械电子工程领域复杂 工程问题； 1-3 掌握专业基础知识，包括机械原理、机械设计、 机械制造技术基础、工程材料及成形工艺、模拟电子 技术、数字电子技术、电子信息等，能够针对机械电 子工程领域复杂工程问题进行分析和设计； 课程目标 2 1.工程知识 2-1 能够识别和判断机械电子工程领域复杂工程问题 2.问题分析 中的关键环节和参数，并结合专业知识进行有效分 解。 2-3 能够应用数理和工程基本原理，结合文献调研结 果，分析机械电子工程领域复杂工程问题，形成深刻 认识并得出有效解决方案和结论。 3-3 能够针对机械电子工程领域特定需求，设计或开 发软硬件系统，并体现创新意识； 课程目标 3 3.设计/开发解决方案 3-4 能够应用实验报告、设计说明书等形式呈现设计 4.研究 结果。 4-3 能够根据实验方案构建实验系统，对实验结果进 行分析和解释，通过综合分析得到合理有效的结论。 1-4 掌握现代设计方法技术、智能制造技术、现代控 制技术等机械电子工程专业知识，以及现场总线控制 技术等，能够将其综合应用于研究和解决机械电子工 程领域复杂工程问题。 1.工程知识 课程目标 4 2.问题分析 12.终身学习 2-2 能够通过文献查询分析对分解后的复杂工程问题 进行表达、建模，正确描述系统解决方案。 12-1 具有终身学习的意识，掌握自主学习的方法和 途径； 12-2 能够针对个人或职业发展的需求，具有自我完 善能力及可持续发展的潜力. 三、课程内容 —168— （一）课程内容与课程目标的关系 表2 课程内容与课程目标的关系 课程内容 教学方法 支撑的课程目标 学时安排 第一章 数制和码制 讲授法、专题研讨 课程目标 1、2 4 第二章 逻辑代数基础 讲授法、案例教学 课程目标 1、2 8 第三章 门电路 讨论、现场实践 课程目标 1、2、3 4 第四章 组合逻辑电路 讲授、现场实践 课程目标 1、2、3、4 10 讲授、现场实验 课程目标 1、2、3、4 6 讲授、小组讨论 课程目标 1、2、3、4 12 讲授、现场实践 课程目标 1、2、3 6 讲授、分组讨论 课程目标 1、2、3 4 小组实验 课程目标 3、4 3 小组实验 课程目标 3、4 3 小组实验 课程目标 3、4 3 小组实验 课程目标 3、4 3 小组实验 课程目标 3、4 3 小组实验 课程目标 3、4 3 小组实验 课程目标 3、4 3 小组实验 课程目标 3、4 3 第五章 半导体存储电 路 第六章 时序逻辑电路 第七章 脉冲波形的产 生和整形 第八章 数模和模数转 换 实验一 译码器及其应 用 实验二 数据选择器及 其应用 实验三 组合逻辑电路 的设计 实验四 触发器及其应 用 实验五 移位寄存器及 其应用 实验六 计数器及其应 用 实验七 智力竞赛抢答 装置（上） 实验八 智力竞赛抢答 装置（下） 合计 78 学时 （二）具体内容 第1章 【学习目标】 —169— 数制和码制 1.掌握数制和码制的基本概念和术语。 2.掌握常用数制间转换方法、二进制算术运算。 2.研讨我国数字电子技术及集成电路发展历史，激发爱国热情。 【学习内容】 第1章 数制和码制 理论/□实践 学时 4 学时 4 1.一级知识点 常用的数制、码制间的转换 2.二级知识点 二进制算数运算； 常用编码 【学习重点】 1. 进制转换 2. 二进制补码运算 【学习难点】 1. 十-二进制转换 2. 负数的补码运算 第2章 逻辑代数基础 【学习目标】 1.熟悉逻辑代数的公式定理。 2.掌握逻辑函数的表示方法和化简方法。 【学习内容】 第2章 逻辑代数基础 理论/□实践 1.一级知识点 逻辑代数的与、或、非、异或、同或、与或非运算；逻辑代数的基本公式与常 用公式；逻辑代数的代入、反演、对偶定理；各种逻辑函数的各种表示方法及 其相互转换；逻辑函数的最小项；公式法化简逻辑函数；卡诺图法化简逻辑函 数；具有无关项的逻辑函数及其化简。 2.二级知识点 逻辑函数的最大项概念；无关项的概念。 3.三级知识点 最大项与最小项的关系；多输出逻辑函数的化简；逻辑函数的 Q-M 化简法。 【学习重点】 —170— 1. 逻辑代数基本公式和常用公式的应用 2. 逻辑函数的表示方法、标准形式和化简方法 【学习难点】 1. 最小项之和 2. 卡诺图化简法 第3章 门电路 【学习目标】 1.学习二极管、三极管开关工作特性。 2.掌握 CMOS 门电路工作原理和输入输出特性。 【学习内容】 第3章 门电路 理论/□实践 学时 4 1.一级知识点 MOS 管的开关特性；CMOS 反相器的电路结构和工作原理；双极型三极管的开关 特性。 2.二级知识点 二极管与门、或门；CMOS 反相器的静态输入特性和输出特性；CMOS 反相器的动 态特性； 3.三级知识点 CMOS 集成电路的正确使用；CMOS 数字集成电路的各种系列；TTL 集成电路的正 确使用；TTL 数字集成电路的各种系列。 【学习重点】 1. CMOS 反相器工作原理和输入输出特性 2. CMOS 门电路的构成方法 【学习难点】 1. CMOS 门电路工作原理分析 第4章 组合逻辑电路 【学习目标】 1.掌握组合逻辑电路的分析方法。 1.掌握简单组合逻辑电路的设计方法。 【学习内容】 —171— 第4章 组合逻辑电路 理论/实践 学时 4 1.一级知识点 组合逻辑电路的分析方法；组合逻辑电路的设计方法；普通编码器的设计原 理；优先编码器的设计及应用；译码器的设计原理；七段显示译码器的应用； 数据选择器的设计及模块化应用；全加器的设计。 2.二级知识点 模块化设计中规模组合逻辑电路；逻辑电路层次化和模块化的设计思路；数值 比较器的原理设计；消除竞争-冒险的方法； 3.三级知识点 超前进位加法器的原理；组合逻辑电路中竞争-冒险的检查办法；可编程逻辑器 件的概念。 【学习重点】 1. 编码器、译码器、数据选择器、加法器和数值比较器原理及应用 2. 组合逻辑电路的分析和设计方法 【学习难点】 1. 优先编码器、七段显示译码器和超前进位加法器原理 第5章 半导体存储电路 【学习目标】 1.掌握基本存储单元-触发器的工作原理。 2.了解各种存储器的结构和工作原理。 【学习内容】 第5章 半导体存储电路 理论/实践 学时 4 1.一级知识点 SR 锁存器的工作原理；电平触发的触发器的工作原理、动作特点；脉冲触发的 触发器的电路结构和工作原理；边沿触发器的电路结构和工作原理；静态随机 存储器的工作原理；存储器容量的扩展。 2.二级知识点 电平触发的触发器的电路结构；脉冲触发的触发器的动作特点；边沿触发的触 发器的动作特点；脉冲 JK 触发器和脉冲 SR 触发器在逻辑功能上的区别；存储 器实现逻辑函数。 3.三级知识点 脉冲触发器的空翻问题；触发器按逻辑功能的分类方法；各种功能触发器之间 的转换。维持阻塞触发器的动态特性；动态随机存储器； 【学习重点】 —172— 1. SR 锁存器、SR 触发器和 D 触发器工作原理 2.主从 SR 触发器、JK 触发器和 T 触发器工作原理 3.边沿触发器 【学习难点】 1.主从 SR、JK 触发器工作原理和输出波形分析 第6章 时序逻辑电路 【学习目标】 1.掌握时序逻辑电路的分析和设计方法。 2.掌握移位寄存器、计数器工作原理，会用其进行时序电路的设计。 【学习内容】 第6章 时序逻辑电路 理论/实践 学时 4 1.一级知识点 异步计数器的设计；同步时序逻辑电路的分析、设计方法；移位寄存器的工作 原理和设计方法；任意进制计数器的设计。 2.二级知识点 移位寄存器型计数器的自启动设计；异步时序逻辑电路的分析方法；逻辑电路 的自启动设计；利用移位寄存器实现二进制的算术运算。顺序脉冲发生器的设 计；序列信号发生器的应用。 3.三级知识点 时序逻辑电路状态机流程图和时序图的绘制；异步时序逻辑电路的设计方法； 复杂时序逻辑电路的设计方法；时序逻辑电路中的竞争-冒险现象；可编程器件 实现同步时序逻辑电路。 【学习重点】 1. 时序逻辑电路的分析方法 2. 移位寄存器和计数器工作原理 3. 时序电路的设计方法 【学习难点】 1. 任意进制计数器的设计 第7章 脉冲波形的产生和整形 【学习目标】 1.熟悉常见的脉冲波形产生和整形电路的结构和工作原理。 —173— 2.理解产生矩形波的多谐振荡电路工作原理。 【学习内容】 第7章 脉冲波形的产生和 整形 理论/实践 学时 4 1.一级知识点 施密特触发电路的结构和工作原理；555 定时器的工作原理。 2.二级知识点 施密特触器的应用用；555 定时器接成的施密特触器；用 555 定时器接成的单稳 态电路； 用 555 定时器接成的多谐振荡电路。 3.三级知识点 用门电路组成的单稳态电路；对称式多谐振荡电路；石英晶体多谐振荡器和压 控振荡器。 【学习重点】 1. 施密特触发电路 2. 单稳态触发电路 3. 多谐振荡器 【学习难点】 1. 555 定时器的运用 第8章 数模和模数转换 【学习目标】 1.理解数模和模数转换电路的基本原理。 2.熟悉数模和模数转换的常用典型电路结构。 【学习内容】 第8章 数模和模数转换 □理论/□实践 学时 4 1.一级知识点 权电阻网络 D/A 转换器；并联比较 A/D 转换的基本原理。 2.二级知识点 到 T 型电阻网络 D/A 转换器；D/A 转换器的转换精度与转换速度；双积分型 A/D 转换器。 3.三级知识点 开关树型 D/A 转换器；流水型 A/D 转换器；V-F 变换型 A/D 转换器。 【学习重点】 —174— 1. 各类数模和模数转换电路的工作原理 【学习难点】 1. 取样-保持电路 表 3 课内实验（践）项目与学时分配 实验（践）项 序号 实验（践）内容 目名称 1 译码器及其应用 2 数据选择器及其应用 74LS138 译码器芯片的使 用 实验类 每组人 必开/ 型 数 选开 3 基础 20 必开 3 基础 20 必开 3 设计 20 必开 3 设计 20 必开 3 设计 20 必开 3 设计 20 必开 3 综合 20 必开 3 综合 20 必开 学时 74LS151 和 153 芯片的使 用 3 组合逻辑电路的设计 4 触发器及其应用 5 移位寄存器及其应用 半加器、全加器和比较器 的设计 使用 LS112 和 74LS74 等 逻辑芯片设计触发器 用 74LS194 设计移位寄存 器 6 计数器及其应用 7 8 用现有芯片设计任意进制 计数器 智力竞赛抢答装置 综合运用各类芯片设计和 （上） 测试抢答电路 智力竞赛抢答装置 综合运用各类芯片设计和 （下） 测试抢答电路 （实验类型指演示性、验证性、综合性或设计性实验等。） 四、教学方法 1.课堂教学结合板书和 PPT 演示，采用线上线下相结合、启发式、讨论式、案例 式等多种行之有效的教学方式，加强师生之间、学生之间的交流，引导学生独立思 考，强化科学思维的训练。 2. 课程教学紧密结合应用实例进行各知识点的讲解，充分运用实物、教具、模 型及多媒体等多种教学手段，实践教学穿插其中，做到理论和实践教学紧密结合相互 促进的效果。 —175— 3. 结合教学安排适当数量的讨论课、习题课。 五、课程考核 课程考核成绩由期末考核成绩，实验成绩和考勤成绩组成。 总成绩（100%）=期末考试成绩（70%）+课内实验成绩（20%）+ 课堂表现成绩 （10%） 其中： 1.期末考试成绩 在大纲规定的教学内容全部结束后，按照学校规定考试时间组织理论考试，分值 占总成绩的 70%。 2.实验成绩 分值占总成绩的 20%，根据学生在实验过程的表现（50%）以及实验报告（50%） 评分，取 8 次实验成绩的平均成绩作为最终实验成绩。 3.课堂表现成绩 理论课堂采用线上线下结合的教学方式，课堂上开展在线测试、讨论分享、小组 讨论和抽查提问等多种方式，依据课堂活跃度进行记录评分，分值占 10%。 (三)考核题型及命题要求 考试题型包括填空、判断、选择、名词解释、简答、论述、计算等。每份试卷要 求题型不少于 3 种，各种题型的分值分布要合理。 命题必须根据教学大纲要求体现本门课主要内容。试题要体现主要内容与一般内 容相结合，覆盖面要宽。 命题要体现既考知识，又考能力，要求试卷中考查学生基本知识、基本理论、基 本技能的试题分值占 50%左右，比较灵活且有一定难度，重点考查学生综合应用能力 的试题分值占 50%左右。 命题时要体现各章节学时的比例与各章节考试分值的比例基本一致。 六、课程评价 课程评价依据本课程目标，采用课程调查、学生访谈、课程考核成绩分析等方法 进行。 —176— 七、课程资源 （一）建议选用教材 阎石.数字电子技术基础（第六版）.北京：高等教育出版社，2016. （二）主要参考书目 [1]《电子技术基础》数字部分(第五版)，康华光主编，高等教育出版社 [2]《数字电子技术》(第三版)，江晓安主编，西安电子科技大学出版社 [3]《数字系统与设计》，韩宝琴主编，清华大学出版社 （三）其它课程资源 中国大学 MOOC 网: https://www.icourse163.org/ 学堂在线：https://www.xuetangx.com/ 执笔人：刘旭焱 参与人：马毛粉 课程负责人：刘旭焱、马毛粉 审核人（系/教研室主任）：叶铁 审定人（主管教学副院长/副主任）： 韩桂全 2021 年 3 月 —177— 《组态技术及应用》课程教学大纲 一、课程信息 课程名称：组态技术及应用 Configuration technology and its application 课程代码：69020332 课程类别：学科专业课程/选修课 适用专业：机械电子工程 课程学时：48学时 课程学分：2学分 修读学期：第5学期 课内实验（实践）：4个实验12学时 先修课程：C语言程序设计、PLC原理与应用 二、课程目标 （一）具体目标 通过本课程的学习，使学生达到以下目标： 1. 通过本课程的教学，要求学生了解和掌握 WinCC 的系统组态、画面组态和通 信组、故障诊断、PLC 控制系统的设计方法，并以工程实践为例，组态工业过程控制 监控系统的设计方法，为将来从事科研等方面工作打下良好的基础。【支撑毕业要求 1、2、3】 2. 掌握组态软件的结构，理解组态软件的意义，掌握不同 WinCC 项目的组态方 法，掌握画面组态、消息组态以及报表等各功能部件的使用方法。掌握组态软件控制 系统的设计方法以及维护方法，掌握组态软件控制技术的理论知识，锻炼并提高学生 的设计、管理和维护组态软件控制系统的工程技术能力。【支撑毕业要求 1、2、3】 （二）课程目标与毕业要求的对应关系 表1 课程目标与毕业要求的对应关系 —178— 课程目标 支撑的毕业要求 1.工程知识 2.问题分析 3.设计/开发解决问题 课程目标 1 支撑的毕业要求指标点 1-1 了解组态软件组成；组态软件的基本使用。 2-1 掌握命令语言程序设计。 3-1 设计、管理和维护组态软件控制系统。 1.工程知识 2.问题分析 3.设计/开发解决问题 课程目标 2 1-1 掌握画面组态、消息组态以及报表等各功能部件 的使用方法。 2-1 掌握 WinCC 的系统组态、画面组态和通信组、故 障诊断。 3-1 灵活使用组态软件控制系统的设计方法以及维护 方法。 三、课程内容 （一）课程内容与课程目标的关系 表2 课程内容与课程目标的关系（示例） 课程内容 教学方法 支撑的课程目标 学时安排 讲授法、专题研讨 课程目标 1 2 讲授法、案例教学 课程目标 1 2 讲授法、案例教学 课程目标 1 2 讲授法、案例教学 课程目标 1.2 2 讲授法、案例教学 课程目标 1.2 2 第六章组态画面 讲授法、案例教学 课程目标 1.2 2 第七章过程值归档 讲授法、案例教学 课程目标 1.2 2 第八章消息系统 讲授法、案例教学 课程目标 1.2 2 第九章报表系统 讲授法、案例教学 课程目标 1.2 2 第十章脚本系统 讲授法、案例教学 课程目标 1.2 2 第十一章用户管理 讲授法、案例教学 课程目标 1.2 2 第十二章 WinCC 数据库 讲授法、案例教学 课程目标 1.2 2 第十三章系统诊断 讲授法、案例教学 课程目标 1.2 2 第十四章文本库 讲授法、案例教学 课程目标 1.2 2 第一章绪论 第二章全集成自动化与 WinCC 第三章 WinCC 的系统组 态 第四章项目管理器 第五章变量创建与通信 设置 —179— 第十五章 WinCC 选件 讲授法、案例教学 课程目标 1.2 2 第十六章智能工具 讲授法、案例教学 课程目标 1.2 2 讲授法、专题探讨 课程目标 1.2 4 基础实验 课程目标 1.2 3 基础实验 课程目标 1.2 3 基础实验 课程目标 1.2 3 综合实验 课程目标 1.2 3 第十七章 WinCC 工程应 用实例 实验一项目创建与项目 创建实验 实验二过程值归档实验 实验三用户管理与脚本 应用实验 实验四数据库与数据归 档应用实验 合计 48 学时 （二）具体内容 第一章 绪论 【学习目标】 1.了解组态软件的发展。 2.掌握组态软件的功能和特点。 3.理解组态软件的地位和作用，明确本课程的学习目标。 【学习内容】 第一章 绪论 ■理论/□实践 学时 2 1.一级知识点 组态软件的主要特点。 2.二级知识点 组态软件的组成及功能。 3.三级知识点 常见组态软件及发展趋势。 【学习重点】 组态软件的主要功能及特点。 【学习难点】 组态软件的地位和作用。 第二章 全集成自动化与 WinCC 【学习目标】 —180— 1.了解西门子全集成自动化概念，了解发展趋势。 2.掌握 WinCC 软件的安装、卸载。 3.理解 WinCC 的组成。 【学习内容】 第二章 全集成自动化与 WinCC 1.一级知识点 2.二级知识点 3.三级知识点 ■ 理 论/ □ 实 践 学时 2 WinCC 软件的安装、卸载。 WinCC 软件的基本功能。 WinCC 软件的产生、定义及特点。 【学习重点】 WinCC 软件的基本功能。 【学习难点】 WinCC 软件的安装、卸载。 第三章 WinCC 的系统组态 【学习目标】 1.了解 WinCC 的典型系统组态模式。 2.掌握不同系统组态模式的应用场合。 3.理解组态方法。 【学习内容】 第三章 Win CC 的系统组态 ■ 理 论/ □ 实 学时 2 践 1.一级知识点 单用户系统、多用户系统、分布式系统、冗余系统、Web 客户 机系统的工作原理。 2.二级知识点 中央归档服务器、长期归档服务器系统的作用。 3.三级知识点 无 【学习重点】 Web 客户机系统 【学习难点】 冗余系统 第四章 项目管理器 —181— 【学习目标】 1.了解 Win CC 项目管理器的结构，Win CC 项目类型及文件结构。 2.掌握 Win CC 项目的创建、编辑及运行。 3.理解不同项目类型间的差异，根据项目工程要求正确创建 Win CC 项目。 【学习内容】 ■理论/■实 第四章 项目管理器 1.一级知识点 2.二级知识点 3.三级知识点 项目创建、运行。 数据类型、项目类型。 项目管理器结构。 践 学时 2 【学习重点】 Win CC 项目的创建、编辑及运行。 【学习难点】 正确创建 Win CC 项目 第五章 变量创建与通信设置 【学习目标】 1.了解 Win CC 项目中变量作用及变量数据类型的分类。 2.掌握 Win CC 与 PLC 之间通信的原理与方法。 3.掌握创建、使用、管理组态软件中变量、变量组和结构变量。 【学习内容】 第五章 变量创建与通信设置 1.一级知识点 2.二级知识点 3.三级知识点 ■ 理 论/ □ 实 学时 2 践 Win CC 与 PLC 之间通信的原理与方法。 创建、使用、管理组态软件中变量、变量组和结构变量。 变量作用与分类。 【学习重点】 创建、使用变量 【学习难点】 Win CC 与 PLC 之间通信 —182— 第六章 组态画面 【学习目标】 1.了解图形编辑器的组成和功能。 2.掌握画面对象、动态向导及各种控件的使用方法。 3.理解过程画面的动态化方法，灵活运用各种组态方法对过程画面进行组态。 【学习内容】 第六章 ■理论/■实 组态画面 践 画面对象、动态向导及各种控件的使用方法。 运用各种组态方法对过程画面进行组态。 图形编辑器的组成和功能。 1.一级知识点 2.二级知识点 3.三级知识点 学时 2 学时 2 【学习重点】 组态过程画面 【学习难点】 组态过程画面 第七章 过程值归档 【学习目标】 1.了解项目中过程值归档的用途。 2.掌握在变量记录中组态过程值归档。 3.理解各种控件输出归档过程值。 【学习内容】 第七章 过程值归档 1.一级知识点 2.二级知识点 3.三级知识点 过程值归档的方法、存储。 创建并组态归档变量。 无 【学习重点】 趋势控件、表格控件、标尺控件 【学习难点】 —183— ■理论/■实 践 过程值归档的输出 第八章 消息系统 【学习目标】 1.了解消息系统在 WinCC 监控系统中的作用。 2.掌握组态报警的方法。 3.理解报警消息组态并通过控件来进行报警显示。 【学习内容】 第八章 ■ 理 论/ □ 实 消息系统 践 1.一级知识点 报警记录的组态 2.二级知识点 组态模拟量、报警组态报警控件 3.三级知识点 组态消息类型，消息分类，变量分类。 学时 2 学时 2 【学习重点】 组态模拟量报警 【学习难点】 组态报警控件 第九章 报表系统 【学习目标】 1.了解报表作用。 2.掌握构建页面布局。 3.理解报表编辑器的使用。 【学习内容】 第九章 报表系统 1.一级知识点 2.二级知识点 3.三级知识点 报表编辑器使用 页面布局编辑器 报表标准函数的使用 ■ 理 论/ □ 实 践 【学习重点】 打印作业的组态过程 —184— 【学习难点】 组态变量记录运行报表 第十章 脚本系统 【学习目标】 1.了解脚本的定义与分类。 2.掌握脚本基础知识及脚本编辑器的使用。 3.理解脚本编写的工作原理。 【学习内容】 第十章 1.一级知识点 2.二级知识点 3.三级知识点 ■ 理 论/ □ 实 脚本系统 践 学时 2 时间触发器的使用，脚本开发环境 不同项目之间传递项目函数。 脚本系统的概述。 【学习重点】 时间触发器 【学习难点】 项目函数 第十一章 用户管理 【学习目标】 1.了解用户管理在工程项目中的作用。 2.掌握用户访问权限、画面访问权限等的设置方法。 3.理解如何使用用户管理对 WinCC 用户权限进行合理分配及管理。 【学习内容】 ■ 理 论/ □ 实 第十一章 用户管理 1.一级知识点 2.二级知识点 3.三级知识点 用户管理器的组态和运行方式的功能。 用户管理器中生成用户组、用户和管理权限。 无 【学习重点】 —185— 践 学时 2 用户管理器的组态 【学习难点】 用户管理器的运行方式功能 第十二章 WinCC 数据库 【学习目标】 1.了解 WinCC 数据库。 2.掌握 Microsoft SQL Sever2005 的使用。 3.理解以 CSV 格式保存和查看归档数据。 【学习内容】 第九章 WinCC 数据库 1.一级知识点 2.二级知识点 3.三级知识点 ■理论/■实 践 学时 2 WinCC 归档数据库结构。 CSV 格式保存和查看归档数据。 WinCC V7.0 数据库的结构和特点。 【学习重点】 访问数据库 【学习难点】 WinCC 归档数据 第十三章 系统诊断 【学习目标】 1.了解诊断功能的作用。 2.掌握通过 TIA 诊断与 WinCC 诊断对运行的系统和过程进行诊断。 3.理解 WinCC 诊断。 【学习内容】 第十三章 系统诊断 1.一级知识点 2.二级知识点 3.三级知识点 ■理论/□实践 学时 2 组态 WinCC 并组态 TIA 集成诊断功能。 WinCC 通信诊断 TIA 集成诊断 —186— 【学习重点】 WinCC 通信诊断 【学习难点】 TIA 诊断与 WinCC 诊断对运行的系统和过程进行诊断 第十四章 文本库 【学习目标】 1.了解 WinCC 对多语言的支持。 2.掌握文本库和文本分配器的使用方法。 3.理解多语言消息的组态方法。 【学习内容】 第十四章 文本库 ■理论/□实践 1.一级知识点 2.二级知识点 3.三级知识点 文本库和文本分配器 文本分配器文本导入和导出 多语言项目创建步骤 学时 2 【学习重点】 文本库和文本分配器 【学习难点】 文本分配器文本导入和导出 第十五章 WinCC 选件 【学习目标】 1.了解 WinCC 的选件功能的应用场合及应用方法。 2.掌握主要选件的使用方法。 3.理解用户归档选件。 【学习内容】 第十五章 WinCC 选件 1.一级知识点 组态 Web 工程 —187— ■ 理 论/ □ 实 践 学时 2 2.二级知识点 3.三级知识点 Data Monitor ,WinCC OLE DB 访问，OPC 访问 无 【学习重点】 用户归档组态过程 【学习难点】 Web Navigator 第十六章 智能工具 【学习目标】 1.了解智能工具的功能及安装方法。 2.掌握智能工具的应用方法。 3.理解智能工具使用的灵活选择。 【学习内容】 第十六章 智能工具 ■ 理 论/ □ 实 践 学时 2 1.一级知识点 变量导出/导入、变量模拟器、WinCC 通信组态器。 2.二级知识点 WinCC 组态工具和 WinCC 归档组态工具 3.三级知识点 动态向导编辑器 【学习重点】 变量模拟器 【学习难点】 WinCC 组态工具 第十七章 WinCC 工程应用实例 【学习目标】 1.了解工程实例应用背景。 2.掌握 WinCC 过程画面的组态、动态报表、控件等的使用。 3.理解控制系统工程设计思想和方法。 【学习内容】 第十七章 WinCC 工程应用实例 ■理论/■实 践 学时 4 —188— 1.一级知识点 人机交互系统在控制系统工程的作用 2.二级知识点 过程画面的组态、动态报表、控件使用。 3.三级知识点 无 【学习重点】 系统软件设计 【学习难点】 系统监控软件设计 表 3 课内实验（践）项目与学时分配 序号 实验（践）项 目名称 1 项目创建与项目组态 2 过程值归档实验 学时 实验类 型 每组人 数 必开/ 选开 3 验证性 2 必开 了解过程值归档的方法。 3 验证性 2 必开 了解脚本应用方法 3 验证性 2 必开 掌握数据归档的方法 3 综合性 2 必开 实验（践）内容 了解创建项目及组态的方 法 用户管理与脚本应用 3 实验 数据库与数据归档应 4 用实验 （实验类型指演示性、验证性、综合性或设计性实验等。） 四、教学方法 课堂讲授中要重点对基本概念、基本方法的讲解，采用启发式教学，培养学生思 考问题、分析问题和解决问题的能力，引导和鼓励学生通过实践和自学获得知识，培 养学生的自学能力，增加讨论课，调动学生学习的主观能动性。在教学中采用电子教 案、多媒体教学系统等先进教学手段，以确保在有限的学时内，全面、高质量地完成 课程教学任务。 五、课程考核 1.课程考核：上机考试 2.考核目标：在考核学生对 WinCC 使用，重点考核学生的操作能力、设计能力和 对 WinCC 的认知与熟悉能力。 —189— 3.成绩构成：本课程的总成绩主要由三部分组成：平时成绩（包括作业情况、出 勤情况等）占 10%，实验成绩占 20%，期末考试成绩占 70%。其中实验成绩不及格， 整体成绩不合格。平时成绩由任课教师视具体情况按百分制给出。 总成绩（100%）=平时成绩（10%）+ 实验成绩（20%）+ 期末考试成绩（70%） 六、课程评价 按照应用型人才培养理念，为了检验学生通过课程学习后所掌握的技术应用与操 作技能所达到的水平，该课程采用上机考试的形式，重点考察学生对知识的理解和应 用，考察学生自主学习、开发所需的专业技能。采用过程考核成绩与期末考核成绩相 结合，强化对学生学习过程的成绩评价。 七、课程资源 （一）建议选用教材 姜建芳.西门子 WinCC 组态软件工程应用技术.北京：机械工业出版社，2015 年. （二）主要参考书目 [1] 姜建芳 西门子 S7-300/400PLC 工程应用技术. 北京：机械工业出版社，2012 年 [2] 孟庆松. 监控组态软件与 PLC 入门. 北京：中国电力出版社，2012 年 [3] 张贝克. 组态软件基础与工程应用（易控 INSPEC）.北京：机械工业出版社， 2011 年 （三）其它课程资源 西门子官方网站技术板块 执笔人：黄义定 参与人： 王卓、马毛粉 课程负责人：黄义定 审核人（系/教研室主任）：叶铁 审定人（主管教学副院长/副主任）：韩桂全 2020 年 3月 —190— 《工程材料及成形技术》课程教学大纲 一、课程信息 课程名称：工程材料及成形技术 Engineering Material and Forming Technology 课程代码：69030321 课程类别：学科专业课程/选修课 适用专业：机械电子工程 课程学时：60学时 课程学分：3学分 修读学期：第4学期 先修课程：材料力学 课内实验（实践）：4个实验，共16学时 二、课程目标 （一）具体目标 通过本课程的学习，使学生达到以下目标： 1. 了解工程材料与热加工工艺技术在机械制造过程中的地位和作用，熟悉工程 材料的种类、牌号、成分、性能、改性方法和用途，了解常用热加工工艺方法的基本 知识，了解与本课程有关的新材料、新工艺、新技术及其发展趋势。【支撑毕业要求 1】 2. 能运用工程材料及改性的知识，正确选用零件材料和改性方法的初步能力， 能综合运用热加工工艺知识，选用毛坯成形方法，初步具有运用工程材料与热加工工 艺新技术、新工艺解决实际问题的能力。【支撑毕业要求 1，3】 3. 培养作为机械类专业技术人员必须具备的刻苦钻研和锲而不舍的学习精神， 严谨的科学态度和积极向上的价值观，为未来的专业深造和工作奠定坚实的基础。 【支撑毕业要 4】 （二）课程目标与毕业要求的对应关系 —191— 表1 课程目标与毕业要求的对应关系 课程目标 支撑的毕业要求 课程目标 1 1.工程知识 课程目标 2 1.工程知识 3.设计/开发解决问题 课程目标 3 4.研究 支撑的毕业要求指标点 1-2 掌握工程材料与热加工工艺技术，能够应用其基 本理论和基本方法分析机械领域复杂工程问题。 1-3 掌握工程材料与热加工工艺技术，能够针对机械 工程领域复杂工程问题进行分析和设计。 1-3 掌握正确选用零件材料、改性、成形方法，能够 将这些知识灵活运用于工程实践领域，使用基本理论 和基本分析方法解决工程实践中遇到的各种问题。 3-1 能够针对机械工程领域复杂工程问题进行需求分 析，设计解决方案和满足特定需求。 3-2 能够在安全约束条件下，通过综合评价对设计方 案的可行性进行论证研究. 4-2 能够运用机械工程材料及成形技术领域基本理 论，根据研究对象的特征，设计可行的材料、热处理 和成形工艺。 4-3 能够根据实验要求构建实验系统，对实验结果进 行分析和解释，通过综合分析得到合理有效的结论。 三、课程内容 （一）课程内容与课程目标的关系 表2 课程内容与课程目标的关系 课程内容 教学方法 支撑的课程目标 学时安排 第一章 工程材料 讲授法 课程目标 1，2 12 第二章 铸造成形 讲授法 课程目标 1，2 8 第三章 锻压成形 讲授法 课程目标 1，2 8 第四章 焊接成形 讲授法 课程目标 1，2 8 讲授法 课程目标 1，2 6 讲授法 课程目标 1，2 4 讲授法 课程目标 1，2 2 实验 1 硬度试验 小组实验 课程目标 1，3 2 实验 2 金相试样的制备 小组实验 课程目标 1，3 4 实验 3 钢的热处理实验 小组实验 课程目标 1，3 4 实验 4 工程材料拉伸实 小组实验 课程目标 2，3 2 第五章 非金属材料及 成形 第六章 快速成形 第七章 零件毛坯的选 择 —192— 验 合计 60 学时 （二）具体内容 第1章 工程材料 【学习目标】 1.掌握工程材料力学性能评价分析，如：强度、断裂韧性、硬度等。 2.了解金属的晶体结构结晶规律晶体缺陷及其对性能的影响。 3.熟悉典型合金的化学成份相组织与性能之间的关系； 4.了解二元合金状态图和铁碳合金状态图； 5.了解金属塑性变形的基础理论，了解金属塑性变形对金属组织和性能的影响； 6.掌握碳钢、合金钢和铸铁的种类牌号；了解常存元素对钢的性能的影响；合金 元素在钢中的作用；了解结构钢工具钢特殊性能钢的性能及其应用。 7.熟悉常用热处理工艺（退火、正火、淬火、回火、表面热处理）的工艺特点； 了解钢在热处理过程中的组织转变及转变产物的基本性能；了解常见热处理缺陷产生 原因及预防措施； 8.掌握非铁金属材料及其应用；。 9. 以热加工工艺的能耗、资源消耗、工艺更新等问题引导学生重视专业课学 习，分析国内外科技差距，为将来解决上述行业所面临的共同难题贡献自己的力量， 培养学生树立社会责任感。 【学习内容】 第一章 工程材料 理论/□实践 学时 12 1. 一级知识点 刚度、强度、塑性和冲击韧性，合金的结构与相图，铁碳合金相图，钢在 冷却时的转变，钢的退火与正火，钢的淬火与回火，钢的表面热处理，结构 钢，工具钢。 2. 二级知识点 硬度，金属的结构与结晶，铁碳合金的组元及基本相，钢在加热时的转 变，钢的淬透性与淬硬性，特殊性能钢。 3. 三级知识点 —193— 疲劳强度，含碳量对碳钢组织与性能的影响，铝及铝合金，铜及铜合金，滑 动轴承合金。 【学习重点】 1. 材料的分类，金属材料的力学及工艺性能。 2. 常见的金属晶体结构，实际金属晶体缺陷，纯金属的结晶过程及同素异构 转变，细化铸态金属晶粒的措施。 3. 固态合金的相结构，二元匀晶相图，二元共晶相图，相图与性能的关系。 4. 7 类铁碳合金的平衡结晶过程和形成的组织，铁碳合金的成分对平衡组 织、力学性能的影响，平衡组织中各种相及组织组成物的相对质量计算。 5. 钢在加热和冷却时的转变，钢的退火、正火、淬火和回火。 6. 碳钢、合金钢、铸铁这 3 大类常用金属材料的分类、牌号、性能、用途 【学习难点】 1. 纯金属的结晶过程。 2. 二元匀晶相图与二元共晶相图中，合金的结晶过程；利用杠杆定律计算各 相的相对质量。 3. 运用杠杆定理对平衡组织中各种相及组织组成物的相对质量进行计算。 4. 钢在加热时的组织转变，等温转变曲线与连续转变曲线的分析，4 中基本 热处理工艺的作用和适用情况。 第2章 铸造成形 【学习目标】 1. 了解各类铸造方法的特点、应用。 2. 了解常用铸造合金的铸造性能。 3. 熟悉砂型铸造工艺特点及应用，会识读简单铸件的铸造工艺图。 4. 了解特种铸造方法的特点及应用，了解铸造技术发展趋势。 5.应用所学知识合理选择典型铸件的铸造方法、分析其结构工艺性，分析铸件质 量与成本。 6.了解我国最早的铸造技术，商周时期青铜器的生产工艺，增强民族自豪感和历 —194— 史使命感。 【学习内容】 第二章 铸造成形 理论/□实践 学时 8 1. 一级知识点 常用铸造合金，砂型铸造。 2. 二级知识点 合金的铸造性能。 3. 三级知识点 铸件工艺的制定原则及结构，特种铸造。 【学习重点】 1. 铸造的特点及应用。 2. 砂型铸造工艺过程及工艺要点。 【学习难点】 1. 铸造工艺简图的绘制。 第3章 锻压成形 【学习目标】 1.了解锻压件的特点及应用，锻压的分类。 2.了解塑性变形对金属组织和性能的影响，常用金属的锻压性能。 3.了解常用的锻造方法的主要工序及工艺要点（识读锻件图、坯料的质量和尺 寸、锻造工序、加热和冷却规范、锻造设备等），会画简单锻件图。 4.了解冲压及其他锻压方法的特点及应用、锻压技术发展趋势。 5.应用所学知识合理选择典型零件的锻压方法、分析锻件结构工艺性，分析锻件 质量与成本。 6. 了解国内外锻压设备及我国大型锻压设备在国防、航天、军事等领域的实际 应用，以此为切入点激发学生的爱国热情，增强其民族自豪感，激励其为国家振 兴、民族强盛而努力学习 【学习内容】 第三章 —195— 锻压成形 理论/□实践 学时 8 1. 一级知识点 锻造，板料冲压。 2. 二级知识点 金属塑性成形。 【学习重点】 1. 塑性变形对金属组织和性能的影响。 2. 锻压件的特点及应用。 【学习难点】 1. 锻件图的绘制。 第4章 焊接成形 【学习目标】 1. 了解焊接的分类、特点、应用，常用金属的焊接性能。 2.熟悉焊条电弧焊的工艺过程和工艺要点(焊接电弧、焊条、焊接工艺参数、焊 接接头与坡口、预防焊接变形的措施等)。 3.了解其他焊接方法的特点及应用、焊接技术发展趋势。 4.了解我国焊接技术的先进性及其在航空航天、深海探测等领域发挥的巨大作 用，增强民族自豪感和自信心。 【学习内容】 第四章 焊接成形 理论/□实践 学时 8 1. 一级知识点 金属熔焊，电弧焊，常用金属材料的焊接。 2. 二级知识点 其他焊接方法，焊接结构设计。 【学习重点】 1. 焊接的特点及应用。 2. 焊条电弧焊及其他各种焊接方法的特点及应用。 【学习难点】 1. 焊接接头的组织和性能。 2. 焊接件结构图的识读。 —196— 第5章 非金属材料及成形 【学习目标】 1.了解常用非金属材料（塑料、橡胶、陶瓷）的性能特点及应用。 2.了解常用复合材料的种类、性能特点及应用场合。 3.了解课程的发展前沿及国内外的发展现状，激发学生的学习热情及爱国情怀。 【学习内容】 第五章 非金属材料及成形 理论/□实践 学时 6 1. 一级知识点 工程塑料、工业橡胶、工业陶瓷、复合材料和纳米材料的分类与应用。 2. 二级知识点 工程塑料、工业橡胶、工业陶瓷、复合材料的成形。 【学习重点】 1. 塑料、橡胶、陶瓷的特点及在工业中的应用。 【学习难点】 1. 常用非金属的牌号识别和正确选用。 第6章 快速成形 【学习目标】 1.掌握快速成形技术原理、工艺与应用。 2.了解快速成形的主要工艺方法。 3. 理解“组织决定性能”这一规律，引导学生增强自我管理能力，激励学生增 强自信心。 【学习内容】 第六章 快速成形 理论/□实践 1. 一级知识点 快速成形技术原理、分类、工艺和应用。 2. 二级知识点 快速成形的主要工艺方法。 —197— 学时 4 【学习重点】 1. 快速成形技术的分类。 2. 快速成形技术的应用。 3. 常用成形材料。 【学习难点】 1. 快速成形技术的选用。 2. 快速成形技术的应用。 第7章 零件毛坯的选择 【学习目标】 1.了解毛坯选择的原则。 2.了解毛坯选择的方法与步骤。 3.应用所学知识分析典型零件的选材、选毛坯、选改性方法及进行工艺路线。 4.了解材料加工处理的行业现状、存在的问题，引导学生重视专业课学习，分析 国内外科技差距，为将来解决上述行业所面临的共同难题贡献自己的力量，培养学生 树立社会责任感。 【学习内容】 第七章 零件毛坯的选择 理论/□实践 学时 2 1. 一级知识点 转向系主要性能参数；机械式转向器设计与计算；动力转向机构。 2. 二级知识点 转向梯形；转向减振器；转向系结构元件。 【学习重点】 1. 选材的原则，典型零件的选毛坯（如轴类、盘类、箱体类零件）。 【学习难点】 1. 工艺路线分析。 表 3 课内实践项目与学时分配 —198— 序号 实践项目名称 实践内容 学时 实验类 型 每组人 数 必开/ 选开 2 验证性 5 必开 4 验证性 2 必开 4 综合性 5 必开 2 演示性 5 必开 洛氏硬度试验的基本 1 硬度试验 原理；测定洛氏硬度的技 术要求；洛氏硬度试验机 的结构和操作。 根据检验金属材料或 零件的特点，取其具有代 2 金相试样的制备 表性的部位；进行粗磨和 细磨；进行抛光，获得光 滑的镜面；浸蚀。 根据所提供试样进行 加热温度及保温时间的分 析选择，进行退火、正 火、淬火和回火； 将热 处理过后的试样进行硬度 3 钢的热处理实验 测试，分析含碳量、淬火 温度、冷却方式及回火温 度对碳钢性能（硬度）的 影响，根据数据画出它们 同硬度的关系曲线，并阐 明硬度变化的原因。 在万能拉伸试验机上 进行铝合金、铸铁、45 钢 4 工程材料拉伸实验 等不同材料的常温拉伸， 观察分析应力-应变曲线 和断口形貌变化。 四、教学方法 分为课堂教学和课程实验两部分。课堂教学结合板书和 PPT 演示，使用多媒体教 学手段让学生们更直观、更形象的理解有关知识点，准确地掌握基本理论和基本概 念。课程实验主要通过加深感性认识来促进对知识点的理性认识。 五、课程考核 课程考核成绩由期末考核成绩、课内实践成绩和考勤成绩三部分组成。 总成绩 （100%） =期 末考试 成绩（70%）+ 课内 实践 成绩（20%）+ 考勤 成绩 （10%） —199— 其中： 1.期末考试成绩 在大纲规定的教学内容全部结束后，按照学校规定考试时间组织理论考试，分 值占总成绩的 70%。命题必须根据教学大纲要求体现本门课主要内容。试题要体现主 要内容与一般内容相结合，覆盖面要宽。 2.课内实验（实践）成绩 分值占总成绩的 20%，根据学生在 4 次实验中的表现和实验报告内容、质量来 进行评分。 3.考勤成绩 考勤成绩作为平时成绩的一部分，由学生的出勤情况决定，分值占总成绩的 10% 。 六、课程评价 课程评价依据本课程目标，采用课程调查、学生访谈、课程考核成绩分析等方法 进行。 七、课程资源 （一）建议选用教材 鞠鲁粤.工程材料与成形技术基础（第 3 版）.北京：高等教育出版社，2015. （二）主要参考书目 参考书： [1] 庞国星. 工程材料与成形技术基础.北京：机械工业出版社,2015 [2] 胡赓祥. 材料科学基础. 上海：上海交通大学出版社,2010 [3] 王运炎.工程材料实验指导书.北京：机械工业出版社, 2003 （三）其它课程资源 中国大学 MOOC 网: https://www.icourse163.org/ 执笔人：杜志豪 参与人：张聪正 马春华 课程负责人：杜志豪 —200— 审核人（系/教研室主任）：叶铁 审定人（主管教学副院长/副主任）：韩桂全 2021 年 3 月 —201— 《互换性与测量技术》课程教学大纲 一、课程信息 课程名称：互换性与测量技术 Interchangeability and Measurement Technology 课程代码：69020320 课程类别：学科专业课程/选修课 适用专业：机械电子工程专业 课程学时：36学时 课程学分：2学分 修读学期：第3学期 先修课程：工程制图I、工程制图Ⅱ 课内实验（实践）：无 二、课程目标 （一）具体目标 通过本课程的学习，使学生达到以下目标： 1. 掌握互换性与技术测量的基础理论。【支撑毕业要求 1、6】 2. 掌握各种典型零件精度设计的内容和方法。【支撑毕业要求 3】 3. 能够读懂设计图纸，并能以图纸形式表达自己的设计结果，关注行业标准的 发展，及时更新自身的知识储备，努力成长为行业专家。【支撑毕业要求 10、12】 （二）课程目标与毕业要求的对应关系 表1 课程目标与毕业要求的对应关系 课程目标 课程目标 1 支撑的毕业要求 支撑的毕业要求指标点 1. 工程知识 6. 工程与社会 1-2 掌握基本的工程基础知识，包括工程制图、工程 力学、电工技术、电子技术、计算机语言等，能够应 用其基本理论和基本方法分析机械电子工程领域复杂 工程问题。 1-3 掌握专业基础知识，包括机械原理、机械设计、 机械制造技术基础、工程材料及成形工艺、模拟电子 技术、数字电子技术、电子信息等，能够针对机械电 子工程领域复杂工程问题进行分析和设计； —202— 课程目标 2 3. 设计/开发解决方案 课程目标 3 10. 沟通 12. 终身学习 6-2 熟悉机械电子工程领域相关的技术标准、知识产 权、产业政策和法律法规，了解企业管理体系。 3-1 能够针对机械电子工程领域复杂工程问题进行需 求分析，设计解决方案和满足特定需求。 3-4 能够应用实验报告、设计说明书等形式呈现设计 结果。 10-1 能够通过口头、书面、图标、工程图纸等方式 就机械电子领域复杂工程问题与同行及社会公众进行 有效的沟通和交流。 12-3 了解机械电子领域相关理论与技术的重要进展 和前沿动态。 三、课程内容 （一）课程内容与课程目标的关系 表2 课程内容与课程目标的关系（示例） 课程内容 教学方法 支撑的课程目标 学时安排 讲授法、自主学习法 课程目标 3 2 课程目标 1 6 课程目标 1 6 课程目标 1 4 课程目标 2 16 课程目标 3 2 第一章 绪论与测量技 术基础 第二章 尺寸精度设计 与检测 第三章 几何精度设计 与检测 第四章 表面粗糙度轮 廓设计与检测 第五章 零件典型表面 公差配合与检测部分 讲授法、讨论法、练习 法 讲授法、讨论法、练习 法 讲授法、讨论法、练习 法 讲授法、讨论法、练习 法 第六章 尺寸链 讲授法、自主学习法 合计 36 学时 （二）具体内容 第一章 绪论与测量技术基础 【学习目标】 1. 了解互换性和公差的定义，及其在机械制造中的作用。 2. 掌握优先数系的种类、代号和公比，学会判断优先数系，能够正确查表、使 用优先数系。 3. 了解测量技术的基础知识——测量的定义，量块的“等”“级”，计量器具 和测量方法的分类。 4. 掌握测量误差的处理方法。 5. 通过本章学习，使学生认识到本门课程在机械产品制造中的定位与作用，结 合中国制造 2025 的宏伟目标，激发学生投身建设制造强国的使命感和责任感。 —203— 【学习内容】 第一章 绪论与测量技术基 理论/□实践 础 学时 2 1.一级知识点 互换性的概念及其意义、互换性的条件；测量误差的概念、测量误差的分类和 等精度测量结果的处理；计量器具与测量方法的分类特点；测量误差的概念、 随机误差的特性与测理结果的表示及测量误差的合类方法。 2.二级知识点 有关测量的概念。 3.三级知识点 公差与配合标准与技术测量发展概况，了解优先数和优先数系,明确本课程的性 质和特点；计量器具与测量方法的分类。计量器具与测量方法的常用术语。 【学习重点】 1. 互换性的定义、分类和作用 2. 优先数系的种类、代号和公比 3. 量块精度相关术语和量块的分等和分级 【学习难点】 1. 测量误差的分类及处理方法 第二章 尺寸精度设计与检测 【学习目标】 1. 掌握极限与配合的基本术语和定义及其运算关系、尺寸公差带的图解。 2. 掌握标准公差和基本偏差的应用。 3. 掌握尺寸精度设计的内容和基本方法。 4. 掌握未注尺寸公差的应用。 5. 通过本章学习，使学生认识到标准在企业生存、国家竞争中的重要作用，我 国要建设制造强国，我国的机械产品要在国际市场上占据优势，就必须重视标准建 设，引导学生为建设标准强国而奋斗，为制造强国建设提供有力支撑。 【学习内容】 第二章 尺寸精度设计与检 理论/□实践 测 学时 6 —204— 1.一级知识点 尺寸公差带的定义以及尺寸公差带图的画法；基准制的概念及选用原则；基本 偏差代号、公差带代号、配合代号；公差与配合的选用。 2.二级知识点 尺寸、公差、偏差以及配合的术语和定义；公差与配合国家标准的组成与特 点。 3.三级知识点 配合公差带的定义及配合公差带图的画法。 【学习重点】 1. 极限与配合的基本术语和定义及其运算关系、尺寸公差带的图解 2. 标准公差和基本偏差的应用 3. 尺寸精度设计的内容和基本方法 4. 未注尺寸公差的应用 【学习难点】 1. 极限与配合的基本术语和定义及其运算关系 2. 尺寸精度设计的内容和基本方法 第三章 几何精度设计与检测 【学习目标】 1. 了解几何误差与几何公差的关系，熟悉几何误差的研究对象。 2. 掌握几何公差 19 个特征项目及其公差带的特点，在图样上的标注方法；公差 原则和公差要求；形状误差及其评定和最小条件的概念。 3. 熟悉几何公差精度设计的内容及其基本方法；几何公差值的选用。 4. 通过本章学习，使学生认识到我国与现有制造强国之间的差距，结合目前广 泛应用的 CAD/CAE/CAM 软件都是国外软件的例子，激发学生致力于软件强国的责任 感，为制造强国建设夯实软件基础。 【学习内容】 第三章 几何精度设计与检 测 理论/□实践 学时 6 1.一级知识点 形位公差项目的符号及其标注方法；形状和位置公差带特征；形状和位置误差 值的评定；两种公差原则。 —205— 2.二级知识点 有关几何要素的几种名称及含义。 3.三级知识点 形位公差值的选用原则。 【学习重点】 1. 几何公差 19 个特征项目及其公差带的特点 2. 几何公差在图样上的标注方法 3. 形状误差及其评定和最小条件的概念 【学习难点】 1. 公差原则和公差要求 第四章 表面粗糙度轮廓设计与检测 【学习目标】 1. 了解表面粗糙度定义及其对机械零件使用性能的影响。 2. 掌握表面粗糙度基本术语及定义、评定参数及定义。 3. 掌握表面粗糙度参数、数值的选用及其标注方法。 4. 在本章学习中，通过介绍表面粗糙度在制造高精度数控机床中的应用，使学 生认识到我国在高精度数控加工设备制造方面存在的不足，激发学生投身数控机床行 业中去，为建设制造强国筑牢硬件基础。 【学习内容】 第四章 表面粗糙度轮廓设 理论/□实践 计与检测 学时 4 1.一级知识点 表面粗糙度评定参数；高度参数在图样上的标注方法；表面粗糙度的选用。 2.二级知识点 表面粗糙度的含义；有关术语的定义。 3.三级知识点 除高度参数外其他参数的标注；表面粗糙度对零件功能的影响。 【学习重点】 1. 传输带、取样长度、评定长度和最小二乘中线的概念 2. 评定参数的名称、代号及其在图样上的标注方法 —206— 3. 表面粗糙度的选用及其标注方法 【学习难点】 1. 表面粗糙度的选用及其标注方法 第五章 零件典型表面公差配合与检测部分 【学习目标】 1. 掌握各种典型零件精度设计的内容和方法。 2. 掌握各种典型零件的精度检测方法。 3. 掌握各种典型零件的尺寸、几何精度以及表面粗糙度数值的图样标注方法。 4. 在本章学习中，结合学生专业见习在工厂见到的我国机械制造行业的现状， 使学生认识到我国机械制造行业目前处在半自动向全自动转型的过渡期，市场对研 发、操作、维修全自动数控设备的技术人员有很大需求，引导学生未来就业向制造一 线倾斜，为我国建设制造强国提供人才保障。 【学习内容】 第五章 零件典型表面公差 理论/□实践 配合与检测部分 学时 16 1.一级知识点 滚动轴承公差；滚动轴承公差的基本概念；单键和花键的公差及标注；键连接 与花键联结公差与配合的基本计算；圆锥配合的选用及其检测方法；螺纹公差 带的定义、标注和公差表格的应用；螺纹的标记及标注内容；螺纹大径、中径 和小径极限偏差的计算；渐开线圆柱齿轮主要几何参数误差的检测方法。 2.二级知识点 滚动轴承与轴和壳体孔配合及选用原则；各种误差对互换性的影响；螺纹的检 测方法；齿轮三个公差组；齿轮副误差及评定标准；渐开线圆柱齿轮的精度及 标注。 3.三级知识点 滚动轴承与轴和壳体孔配合及选用原则；滚动轴承的精度等级及其内径、外径 公差特点；键和花键连接的种类和特点；圆锥结合：圆锥结合的种类和特点， 圆锥配合的类型，圆锥配合的选用及其检测方法；螺纹的分类及螺纹部分术语 及定义；普通螺纹精度的国家标准及其选用；螺纹的几何参数；齿轮的四个基 本要求。 【学习重点】 1. 滚动轴承的内、外径公差特点，滚动轴承的配合特点 —207— 2. 锥度和圆锥公差的标注方法 3. 平键和花键公差在图样上的标注 4. 螺纹的标记及标注内容 5. 评定圆柱齿轮精度、侧隙的检验项目和检验参数的名称代号及其公差值 【学习难点】 1. 螺纹的直径偏差、螺距误差和牙侧角偏差对螺纹结合的影响 2. 螺纹的作用中径、中径公差和中径的合格条件 第六章 尺寸链 【学习目标】 1. 掌握尺寸链的定义、特征、组成、分类，尺寸链图及其画法，尺寸链的计算 种类、计算方法。 2. 掌握用极值法计算尺寸链的基本步骤和计算公式。 3. 了解用概率法计算尺寸链的基本步骤和计算公式。 4. 通过本章学习，打通本课程与机械设计、机械制造课程的联系，使学生正确 认识设计与制造之间的辩证关系，结合我国在军事力量、武器装备研发等方面与美国 的差距，使学生认识到要实现中华民族伟大复兴，不仅需要将建设制造强国，也需要 建设设计强国、军事强国。 【学习内容】 第六章 尺寸链 理论/□实践 学时 2 1.一级知识点 用完全互换法解尺寸链计算方法，用分组法、修配法和调整法保证装配精度解 装配尺寸链的方法。 2.二级知识点 尺寸链的有关术语及其定义；尺寸链的确立与分析。 3.三级知识点 各组成环的区别。 【学习重点】 1. 尺寸链的组成和分类 2. 尺寸链图及其画法 —208— 3. 用极值法计算尺寸链的基本步骤和计算公式 【学习难点】 1. 用极值法对尺寸链进行正计算 2. 用极值法对尺寸链进行反计算 四、教学方法 讲授法、自主学习法、讨论法、练习法 五、课程考核 总成绩（100%）=期末考试成绩（70%）+课堂考勤成绩（15%）+平时作业成绩 （15%） 六、课程评价 课程评价依据本课程目标，采用课程调查、学生访谈、课程考核成绩分析等方法 进行。 七、课程资源 （一）建议选用教材 刘品，张也晗. 机械精度设计与检测基础（第 9 版）. 哈尔滨：哈尔滨工业大学出版 社，2016. （二）主要参考书目 [1] 张玉. 几何量公差与测量技术. 沈阳：东北大学出版社，2006. [2] 廖念钊. 互换性与技术测量. 中国计量出版社，2000. [3] 胡风兰. 互换性与技术测量基础（第 3 版）. 北京：高等教育出版社，2019. [4] 于峰. 机械精度设计与测量技术. 北京：北京大学出版社，2008. （三）其它课程资源 1. 中国大学 MOOC 网站上武汉理工大学胡业发教授的《互换性与测量技术》国 家精品课程资源：https://www.icourse163.org/course/WHUT-1001959010 2. 中国大学 MOOC 网站上哈尔滨工业大学马惠萍教授的《互换性与测量技术基 础》国家精品课程资源：https://www.icourse163.org/course/HIT-1002028013 —209— 执笔人：万书佳 参与人：杜志豪 马世榜 课程负责人：万书佳 审核人（系/教研室主任）：叶铁 审定人（主管教学副院长/副主任）：韩桂全 2020 年 3月 —210— 《机械产品数字化设计》课程教学大纲 一、课程信息 课程名称：机械产品数字化设计 Digital design of mechanical products 课程代码：69020302 课程类别：学科专业课程/选修课 适用专业：机械电子工程 课程学时：60学时 课程学分：2学分 修读学期：第3学期 先修课程：工程制图Ⅰ，工程制图Ⅱ，大学计算机基础 课内实验（实践）：13个实验（实践）项目共54学时 二、课程目标 （一）具体目标 通过本课程的学习，使学生达到以下目标： 1. 通过学习机械产品数字化设计的基本方法、三维 CAD 软件的二维草图设计、 零件三维建模、装配设计和工程图设计等常用模块的使用方法，掌握部件三维建模的 方法和设计的能力。【支撑毕业要求 2】 2. 能够利用三维 CAD 软件，创建零件二维草图，具备轴套类、盘盖类、叉架类 和箱体类等典型零件的三维实体建模能力；掌握装配体装配设计的方法，具备装配体 装配建模能力及创建装配体爆炸视图能力；掌握零件工程图设计方法，具备由零件三 维实体模型创建工程图的能力。【支撑毕业要求 3、5】 （二）课程目标与毕业要求的对应关系 表1 课程目标与毕业要求的对应关系 课程目标 支撑的毕业要求 课程目标 1 2.问题分析 —211— 支撑的毕业要求指标点 2-2 利用数字化设计工具对工程问题进行建模的能 力。 课程目标 2 3.设计/开发解决方案 5.使用现代工具 3-1 利用数字化设计工具对机械产品进行分析解决复 杂问题。 5-2 利用三维软件进行产品设计。 三、课程内容 （一）课程内容与课程目标的关系 表2 课程内容与课程目标的关系 课程内容 教学方法 支撑的课程目标 学时安排 第 1 章 三维设计概述 讲授法、案例教学 课程目标 1、2 2 第 2 章 零件参数化设计 讲授法、案例教学 课程目标 1、2 4 教授演示、上机实践操作 课程目标 1、2 4 实验二 冷铁块、支架设计 教授演示、上机实践操作 课程目标 1、2 4 实验三 定位块、叉架零件设计 教授演示、上机实践操作 课程目标 1、2 4 实验四 柱塞、花瓶绘制 教授演示、上机实践操作 课程目标 1、2 4 实验五 端盖绘制 教授演示、上机实践操作 课程目标 1、2 4 实验六支座绘制 教授演示、上机实践操作 课程目标 1、2 4 实验七 弹簧、车篮绘制 教授演示、上机实践操作 课程目标 1、2 4 实验八阶梯轴和管接头绘制 教授演示、上机实践操作 课程目标 1、2 4 实验九 减速箱体绘制 教授演示、上机实践操作 课程目标 1、2 4 实验十 焊接结构件 教授演示、上机实践操作 课程目标 1、2 4 实验十一 吊钩 教授演示、上机实践操作 课程目标 1、2 4 实验十二 变速箱装配 教授演示、上机实践操作 课程目标 1、2 4 实验十三 工程图-齿轮泵盖 教授演示、上机实践操作 课程目标 1、2 4 实验十四 综合应用考核 综合应用上机操作考核 课程目标 1、2 2 实验一 软件基础知识简介及草 图绘制 合计 60 学时 （二）具体内容 第1章 三维设计概述 【学习目标】 1.了解三维设计软件。 —212— 2. 掌握 SolidWorks 等三维设计软件基础知识。 【学习内容】 第一章 三维设计概述 □理论/□实践 学时 2 学时 4 10. 一级知识点 SolidWorks 三维软件的基本操作。 11. 二级知识点 SolidWorks 三维软件的主要功能。 12. 三级知识点 三维设计快速入门。 【学习重点】 1. SolidWorks 三维软件的主要功能。 2. 三维设计快速入门。 【学习难点】 1. SolidWorks 三维软件的基本操作。 第2章 零件参数化设计 【学习目标】 1. 掌握草图绘制基础和实践。 2. 掌握特征基本操作。 【学习内容】 第二章 零件参数化设计 10. 一级知识点 特征基本操作。 11. 二级知识点 草图基本绘制。 12. 三级知识点 熟悉各种绘图工具。 【学习重点】 1. 草图基本绘制。 2. 熟悉各种绘图工具。 【学习难点】 6. 特征基本操作。 —213— □理论/□实践 表 3 课内实验（践）项目与学时分配 序号 实验（践）项 目名称 软件基础知识简介及 1 草图绘制 2 冷铁块、支架设计 定位块、叉架零件设 3 计 实验（践）内容 学时 实验类 型 每组人 数 必开/ 选开 SolidWorks 软件基础操作 4 综合性 1 必开 设计冷铁块、支架 4 综合性 1 必开 设计定位块、叉架零件 4 综合性 1 必开 设计柱塞、花瓶 4 综合性 1 必开 4 柱塞、花瓶绘制 5 端盖绘制 设计端盖 4 综合性 1 必开 6 支座绘制 设计支座 4 综合性 1 必开 7 弹簧、车篮绘制 设计弹簧、车篮 4 综合性 1 必开 8 阶梯轴和管接头绘制 设计阶梯轴和管接头 4 综合性 1 必开 9 减速箱体绘制 设计减速箱体 4 综合性 1 必开 10 焊接结构件 设计焊接结构件 4 综合性 1 必开 11 吊钩 设计吊钩 4 综合性 1 必开 12 变速箱装配 设计变速箱装配 4 综合性 1 必开 13 工程图-齿轮泵盖 设计工程图-齿轮泵盖 4 综合性 1 必开 14 综合应用考核 设计综合应用并进行考核 4 综合性 1 必开 四、教学方法 1.课堂教学结合板书、PPT 演示、实物展示，采用线上线下相结合、启发式、讨 论式、案例式等多种行之有效的教学方式，加强师生之间、学生之间的交流，引导学 生独立思考，强化科学思维的训练。 2. 课程教学紧密结合实际零部件实例进行各知识点的讲解，充分运用实物、教 具、模型及多媒体等多种教学手段，实践教学穿插其中，做到理论和实践教学紧密结 合相互促进的效果。 3.实验教学采用项目驱动的方式，知识点项目模块化进行讲授练习。 —214— 五、课程考核 总成绩（100%）=期末上机实践操作考核成绩（80%）+课内实验成绩（20%） 其中： 1. 期末上机实践操作考核成绩 上机实践综合应用操作设计，分值占总成绩的 80%。 2.实验成绩 分值占总成绩的 20%，根据学生在实验过程的表现和最终的上机实践操作考核进 行评分。 (三)考核题型及命题要求 考核采用上机实践操作、综合应用设计方式，考题需具有综合性。 六、课程评价 课程评价依据本课程目标，采用课程调查、学生访谈、课程考核成绩分析等方法 进行。 七、课程资源 （一）建议选用教材 商跃进．SolidWorks2018 三维设计及应用教程[M].北京：机械工业出版社，2018. （二）主要参考书目 [1] 刘源.SolidWorks 产品设计[M].沈阳：东北大学出版社，2019. [2] 鲍仲辅.SoldWorks 项目教程[M].北京：机械工业出版社,2016.. （三）其它课程资源 中国大学 MOOC 网: https://www.icourse163.org/ 执笔人：马世榜 参与人：韩桂全，杜志豪 课程负责人：马世榜 审核人（系/教研室主任）：叶铁 审定人（主管教学副院长/副主任）：韩桂全 —215— 2021 年 2 月 —216— 《现场总线技术》课程教学大纲 一、课程信息 课程名称：现场总线技术 FieldBus Technology 课程代码：69020313 课程类别：学科专业课程/专业核心课 适用专业：机械电子工程专业 课程学时：36学时 课程学分：2学分 修读学期：第5学期 先修课程：机械原理、机械设计、PLC原理及应用 课内实验（实践）：6个实验（实践）项目共18学时 二、课程目标 （一）具体目标 通过本课程的学习，使学生达到以下目标： 1. 本课程是机械电子工程专业本科生的一门专业技术课程。本课程的任务主要 是了解现场总线技术的基本概念、网络模型和基于现场总线的网络构架，了解各种不 同的现场总线的特点，要求学生掌握网络模型和各种现场总线的特点；掌握 CAN 总线 的使用方法。【支撑毕业要求 1、3】 2. 本课程的教学总目标是培养符合当前自动化发展方向的学生，具备现代总线 网络控制系统设计能力、具备应用技术解决实际工程问题所需的技术和能力要求。本 课程为培养既具备较强实践能力，又具有一定创新能力的自动化工程领域应用型工程 技术人才奠定专业基础。。【支撑毕业要求 1、2、3】 3.使学生了解工业控制的常用总线类型、方法以及我国工业控制网络行业的状 况，掌握必要的工业控制网络基本知识。【支撑毕业要求 1、3】 （二）课程目标与毕业要求的对应关系 表1 课程目标与毕业要求的对应关系 课程目标 课程目标 1 支撑的毕业要求 1.专业知识 3.基本素养 支撑的毕业要求指标点 1-1 掌握现场总线控制技术的基本概念和原理，熟悉 几种常用的现场总线技术。 1-2 习本课程之后，要求学生具备初步的设计、规划 现场总线控制系统的能力和研究。 3-1 熟练开发现场总线技术产品的初步能力。 课程目标 2 1.专业知识 2.综合能力 3.基本素养 1-1 了解现场总线技术的基本概念、网络模型和基于 现场总线的网络构架。 2-2 了解各种不同的现场总线的特点，要求学生掌握 网络模型和各种现场总线的特点。 3-2 掌握 CAN 总线的使用方法。 课程目标 3 —217— 1.专业知识 3.基本素养 1-3 了解相应制度、方法等专业知识，以更好的设计 控制网络。 3-3 掌握总线的基本结构框架，切实提高实践素养， 深入学习总线设计等，培养科学素养和文化素养。 三、课程内容 （一）课程内容与课程目标的关系 表2 课程内容与课程目标的关系 课程内容 教学方法 支撑的课程目标 学时安排 第一章现场总线概述 讲授法 课程目标 1、2 6 第二章数据通信及网络 基础知识 讲授法 课程目标 2 6 第三章基金会现场总线 讲授法 课程目标 2、3 6 第四章 Profibus 总线 讲授法 课程目标 3 6 第五章 CAN 总线 讲授法 课程目标 2、3 6 第六章现场总线的新技 术及应用介绍 讲授法 课程目标 1、2 6 必做 3 选做 3 选做 3 必做 3 实验 1 实验 2 实验 3 实验 4 PROFIBUS 总线安装及网 络测试实验 STEP7 软件使用及 DP 组 态实验 STEP7 软件控制程序编 写实验 PROFINET 总线安装及网 络组态实验 实验 5 总线系统综合控制实验 必做 3 实验 6 Can 总线模块设计 必做 3 合计 54 学时 （二）具体内容 第1章 现场总线概述 【学习目标】 1.掌握现场总线的定义、现场总线的产生和发展的过程、特点等基础知识。 2.研讨工业控制网络的体系结构。 【学习内容】 第1章 现场总线概述 理论/□实践 学时 2 1.一级知识点 1.1 现场总线的含义和产生 （0.5 学时） 1.2 现场总线控制系统（FCS）的含义和产生（0.5 学时 ） 2.二级知识点 1.3 FCS 的特点及其发展历史（0.5 学时 ） 1.4 几种常见的现场总线介绍及其特点 （0.5 学时） 【学习重点】 1. 现场总线的特点 2. 几种常见现场总线的特点及组成 【学习难点】（列举本章学习难点） 1. 现场总线的特点及组成 —218— 第2章 数据通信及网络基础知识 【学习目标】 1.学会分析汽车零部件失效原因。 2.讨论我国在零部件失效分析上取得的成就。 【学习内容】 数据通信及网络基 第2章 理论/□实践 学时 础知识 1.一级知识点 计算机网络概述（0.5 学时） 工业网络特点及现场总线体系结构 （1 学时） 工业网络的主要模式 （0.5 学时） 数据通信的基本概念（0.5 学时 ） 数据编码技术 （0.5 学时）。 2.二级知识点 计算机局域网与工业网络 工业网络拓扑结构（0.5 学时 ） 工业网络传输介质（0.5 学时 ） 媒体访问控制方式 （1 学时） 数据传输技术及多路复用技术（0.5 学时 ） 数据交换技术 （1 学时） 差错控制技术（0.5 学时）； 3.三级知识点 工业网络准入测试 （0.5 学时） 本质安全技术 （0.5 学时 ） 常见的网络互连设备（1 学时） 【学习重点】 1. 媒体访问控制令牌方式及 CSMA/CD 方式； 2. 本安技术； 【学习难点】（列举本章学习难点） 1. 媒体访问控制令牌环方式及 CSMA/CD 方式，访问策略 第 3 章 基金会现场总线 【学习目标】 1.学会在正确有效的协议指导下，理解基金会现场总线传输协议。 9 【学习内容】 第3章 基金会现场总线 1.一级知识点 基金会现场总线概述 FF 简介（0.5 学时） FF 的层次 （0.5 学时） —219— 理论/实践 学时 10 FF 的特点（0.5 学时 ） FF 的技术概貌及通信模型 FF 主要技术（0.5 学时） FF 协议数据的构成与层次（0.5 学时） 2.二级知识点 FF 的分层技术 FF 物理层（1 学时 ） FF 通信栈 （1 学时） FF 的功能模块（1 学时 ） FF 网络管理与系统管理（1 学时） FF 设备描述（0.5 学时） FF 系统组态（1 学时） FF 拓扑及常用部件特性 （2 学时） 【学习重点】 1. 基金会现场总线（FF）通信系统的构成、FF 网络拓扑结构、通信模型；FF 系统组态；FF 的功能块及其应用； 2. FF 组态的基本知识和 FF 的供电技术； 【学习难点】（列举本章学习难点） 1. FF 的主要技术，功能模块与设备描述，FF 系统管理，设备描述及系统组态 2 FF 层次及特点；通信模型；FF 的主要技术特点；FF 的物理层、通信栈、功 能模块及设备描述。 第 4 章 Profibus 总线 【学习目标】 1.熟悉 Profibus-DP 的基本功能。 2. 了解 Profibus-FMS 通信模型。 3.熟悉 Profibus-PA 的特性和传输协议。 【学习内容】 第4章 Profibus 总线 理论/实践 学时 10 1.一级知识点 Profibus-DP 的基本功能、系统配置、设备类型、系统行为和设备数据库； Profibus-FMS 通信模型、通信对象、通信字典、服务及与 DP 的混合操作； Profibus-PA 的特性、传输协议、设备行规以及 DP 与 PA 的连接； Profibus 的专用协议芯片和从站通信接口的开发。 2.二级知识点 PROFIBUS 总线 PRPFIBUS 概貌（1 学时） PRPFIBUS 基本特点（2 学时） PRPFIBUS 的通信模型和协议类型（2 学时） PRPFIBUS 的数据传输和拓扑结构（1 学时） PRPFIBUS 的总线存取控制机制（1 学时） —220— PRPFIBUS-DP 技术简介 PRPFIBUS-PA 技术简介（1 学时） PRPFIBUS-FMS 技术简介（1 学时） PRPFIBUS 的应用(1 学时) 【学习重点】 PRPFIBUS 通信模型，结构特点，拓扑结构，总线存取方式，DP，PA，FMS 的基 本特征，扩展功能，传输协议及行规，现场供电，PRPFIBUS 的系统配置及应用. 【学习难点】（列举本章学习难点） 1. PRPFIBUS 基本功能及扩展功能，传输协议及行规 ，DP，PA 与 FMS 的混合 连接。 第 5 章 CAN 总线 【学习目标】 1.掌握 CAN 总线的框架和传输特点。 【学习内容】 第5章 CAN 总线 理论/□实践 学时 3 1.一级知识点 CAN 通信协议（物理层、媒体访问控制子层、逻辑链路控制子层）； CAN 的控制器和收发器； CAN 的应用； 2.二级知识点 CAN 总线通信技术简介（0.5 学时） 报文帧的类型与结构（0.5 学时） CAN 通信中的几个问题（0.5 学时） CAN 通信控制器（0.5 学时） CAN 应用节点的相关器件（0.5 学时） 基于 CAN 通信的时间触发协议（0.5 学时）。 【学习重点】 1. CAN 通信协议(物理层、媒体访问控制子层、逻辑链路控制子层) 【学习难点】（列举本章学习难点） 1. CAN 的控制器和收发器 第 6 章 现场总线的新技术及应用介绍 【学习目标】 1. 了解 DeviceNet、ControlNet 和 InterBus 等新型现场总线技术。 2 了解现场总线的一些最新的进展和工程应用情况。 3 DeviceNet、ControlNet 和 InterBus 等新型现场总线技术；EtherNet IP 和工 业控制网络集成技术； 【学习内容】 现场总线的新技术 第6章 理论/实践 学时 2 及应用介绍 1.一级知识点 —221— ControlNet 特色技术（0.5 学时） 并行时间域多路存取 通信调度的时间分片方法 Interbus 的通信特色（1 学时） 识别周期与数据传输周期 Interbus 的数据环单总帧协议 通信参考模型 DeviceNet 的通信方式 2.二级知识点 DeviceNet、ControlNet 和 InterBus 等新型现场总线技术的特点。 DeviceNet 技术简介（0.5 学时） 通信参考模型 DeviceNet 的通信方式 【学习重点】 DeviceNet、ControlNet 和 InterBus 等新型现场总线技术； EtherNet IP 和工 业控制网络集成技术的特点。 【学习难点】（列举本章学习难点） EtherNet IP 和工业控制网络集成技术的框架。 表 3 课内实验（践）项目与学时分配 序 号 实验（践）项 目名称 1 装配工程的模拟控 制 2 水位控制的模拟 3 机械手动作的模拟 实验（践）内容 了解移位寄存器指令在控制系统中的 应用及编程方法。使用移位寄存器指 令，可以大大简化程序设计。移位寄 存器指令所描述的操作过程如下：在 输入端输入一串脉冲信号，在移位脉 冲下，脉冲信号依次移动到移位寄存 器的各个继电器中，并将这些继电器 的状态输出，每个继电器可在不同的 时间内得到由输入端输入的一串脉冲 信号。 用 PLC 构成水塔水位自动控制系统。 当水位低于水池低水位界，进水阀 开，当水塔水位高于临界水位时电机 停止。 在机械手动作的模拟实验区完成本实 验，用数据移位指令来实现机械手动 作的模拟。一个将工件由 A 处传送 到 B 处的机械手，上升 / 下降和左 移 / 右移的执行用双线圈二位电磁 阀推动气缸完成。当某个电磁阀线圈 通电， 就一直保持现有的机械动 作，例如一旦下降的电磁阀线圈通 学时 实验 类型 每组人 数 必开 /选 开 3 验证性 15 必开 3 验证性 15 必开 3 综合性 15 必开 —222— 4 传送带的模拟 5 运料小车控制模拟 6 交通灯控制实验 电， 机械手下降， 即使线圈再断 电， 仍保持现有的下降动作状态， 直到相反方向的线圈通电为止。另 外，夹紧 / 放松由单线圈二位电磁 阀推动气缸完成， 线圈通电执行夹 紧动作， 线圈断电时执行放松动 作。 通过使用各基本指令，进一步熟练掌 握 PLC 的编程和程序调试。有一个 用四条皮带运输机的传送系统， 分 别用四台电动机带动， 控制要求如 下： 启动时先起动最末一条皮带 机，经过 5 秒延时，再依次起动其 它皮带机。 停止时应先停止最前一 条皮带机，待料运送完毕后再依次停 止其它皮带机。 当某条皮带机发生 故障时，该皮带机及其前面的皮带机 立即停止，而该皮带机以后的皮带机 待运完后才停止。 用 PLC 构成运料小车控制系统，掌 握多种方式控制的编程。在运料小车 控制模拟实验区完成本实验。 掌握控制程序的软硬件，能正确接 线， 编制和调试程序 3 验证性 15 必开 3 验证性 15 必开 3 综合性 15 必开 四、教学方法 1.教学方式:以黑板板书为主,结合 PPT 演示和软件仿真演示。 2.教学方法: （1）结合应用实例进行各知识点的讲解； （2）通过实例操作利用 STEP 编程软件进行仿真讲解； （3）布置综合控制系统进行应用设计练习，让学生在规定时间内编写程序并在 西门子控制实验室运行调试，实现题目要求的功能，最后根据任务完成情况进行成绩 评定。 五、课程考核 课程考核成绩由期末考核成绩，实验成绩和考勤成绩组成。 总成绩（100%）=期末课程论文（60%）+课内讨论成绩（20%）+ 课堂表现成绩 （10%）+ 考勤成绩（10%） 其中： 1.期末课程论文 在大纲规定的教学内容全部结束后，按照学校规定时间提交课程论文，分值占总 成绩的 60%。命题必须根据教学大纲要求体现本门课主要内容。选题要体现主要内容 与一般内容相结合，覆盖面要宽。 2. 课内讨论成绩 分值占总成绩的 20%，根据学生在案例讨论过程的表现评分，取 4 次讨论成绩的 平均成绩作为最终课内讨论成绩。 3.课堂表现成绩 理论课堂采用线上线下结合的教学方式，课堂上开展在线测试、讨论分享、小组 —223— 讨论和抽查提问等多种方式，依据课堂活跃度进行记录评分。 4.考勤成绩 考勤成绩作为平时成绩的一部分，由学生的出勤情况决定，分值 占总成绩的 10% 。 六、课程评价 课程评价依据本课程目标，采用课程调查、学生访谈、课程考核成绩分析等方法 进行。 七、课程资源 （一）建议选用教材 《现场总线技术及其应用（第 2 版）》，阳宪惠主编，清华大学出版社，2008 年。 （二）主要参考书目 [1]现场总线控制网络技术（第 1 版） 雷霖主编. 电子工业出版社. 2005 年 [2]现场总路线网络（第 1 版）. 杨卫华主编. 高等教育出版社. 2004 年 [3]现场总线技术及其应用（第 1 版） 甘永梅编著. 机械工业出版社,2004 [4]现场总线技术（第 1 版） 周明 中国电力出版社 2002. （三）其它课程资源 无 执笔人：李良 参与人：马世榜、马建晓 课程负责人：李良 审核人（系/教研室主任）：叶铁 审定人（主管教学副院长/副主任）：韩桂全 2021 年 3 月 —224— 《机械可靠性设计》课程教学大纲 一、课程信息 课程名称：机械可靠性设计 Reliability Techniques in Machine Design 课程代码：69020325 课程类别：学科专业课程/选修课 适用专业：机械电子工程专业 课程学时：36学时 课程学分：2学分 修读学期：第5学期 先修课程：概率论与数理统计、材料力学、机械设计 课内实验（实践）：无 二、课程目标 （一）具体目标 通过本课程的学习，使学生达到以下目标： 1. 掌握概率统计分布方法，及其在可靠性设计中的应用机理。【支撑毕业要求 1】 2. 掌握建立求解工程实际问题的可靠性设计数学模型及其数值求解方法。【支 撑毕业要求 2、5】 3. 掌握复杂机械装备系统的可靠性设计稳健优化能力，养成独立思考、良好的 团队协调与工作能力。【支撑毕业要求 3、10】 （二）课程目标与毕业要求的对应关系 表1 课程目标与毕业要求的对应关系 课程目标 支撑的毕业要求 支撑的毕业要求指标点 课程目标 1 1.工程知识 1-1 能够将数学、自然科学、工程科学的知识用于工 程问题的表述。 —225— 课程目标 2 课程目标 3 2. 问题分析 5. 使用现代工具 3. 设计/开发解决方案 10. 沟通 2-2 能够通过文献查询分析对分解后的复杂工程问题 进行工程表达、建模，正确描述工程解决方案。 5-1 能熟练使用数学仿真软件工具及各种检测仪器分 析系统的性能，并能运用图表、公式等手段表达和解 决机械电子工程的设计问题。 3-1 能够针对机械电子工程领域复杂工程问题进行需 求分析，设计解决方案和满足特定需求。 10-1 能够通过口头、书面、图标、工程图纸等方式 就机械电子领域复杂工程问题与同行及社会公众进行 有效的沟通和交流。 三、课程内容 （一）课程内容与课程目标的关系 表2 课程内容与课程目标的关系 课程内容 教学方法 支撑的课程目标 学时安排 第一章 绪论 讲授法 课程目标 1 2 讲授法 课程目标 1 4 讲授法、分组讨论 课程目标 2 6 讲授法、专题研讨 课程目标 2 6 讲授法、案例教学 课程目标 2 10 讲授法、分组讨论 课程目标 3 8 第二章 可靠性数学基 础 第三章 可靠性设计原 理与可靠度计算 第四章 机械静强度可 靠性设计 第五章 机械疲劳强度 可靠性设计 第六章 机械系统可靠 性设计 合计 36 学时 （二）具体内容 第一章 绪论 【学习目标】 1. 理解可靠性设计的定义及其内涵。 2.了解机械可靠性设计的发展历程。 3. 研讨可靠性对航空航天、军事武器装备、汽车等行业的重要意义，激发学生 对课程的学习兴趣，树立科技强国、科技报国的信念。 【学习内容】 第一章 绪论 ■理论/□实践 学时 2 1.二级知识点 —226— 可靠度与失效率的计算。 2.三级知识点 可靠性设计的定义。 【学习重点】 1. 可靠性概念以及相关名词、定义 2. 可靠度与失效率的计算 【学习难点】 1. 可靠度与失效率的计算 第二章 可靠性数学基础 【学习目标】 1. 掌握可靠性设计中常见的几种概率分布函数。 2. 掌握常见概率分布函数的 MATLAB 算法。 3. 研讨数学在可靠性设计领域中的重要作用，引导学生未来投身基础学科研 究，为建设现代化社会主义国家贡献力量。 【学习内容】 第二章 可靠性数学基础 ■理论/□实践 学时 4 1.二级知识点 可靠性设计中的常见概率分布。 2.三级知识点 概率和统计的概念；概率的基本运算。 【学习重点】 1. 可靠性设计中的常见概率分布 【学习难点】 1. 可靠性设计中的常见概率分布 第三章 可靠性设计原理与可靠度计算 【学习目标】 1. 掌握机械可靠性设计基础知识。 2. 掌握可靠性设计的应力-强度理论。 3. 研讨国外在可靠性设计领域的领先优势，激发学生建设科技强国的紧迫感和 —227— 使命感。 【学习内容】 第三章 可靠性设计原理与 ■理论/□实践 可靠度计算 学时 6 1.一级知识点 应力-强度分布干涉理论。 2.二级知识点 用代数法、矩法、蒙特卡洛法确定应力和强度分布。 3.三级知识点 可靠性设计的特点；机械可靠性设计的主要内容；机械可靠性设计的方法和步 骤。 【学习重点】 1. 应力与强度分布的确定 2. 已知应力和强度分布时的可靠度计算 【学习难点】 1. 应力与强度分布的确定 第四章 机械静强度可靠性设计 【学习目标】 1. 了解可靠性意义下的安全系数。 2. 掌握四种典型工况下的机械静强度可靠性设计。 3. 研讨跨海大桥等国家重大项目中应用到的可靠性设计理论和我国在此领域中 取得的领先优势，帮助学生树立四个自信。 【学习内容】 第四章 机械静强度可靠性 ■理论/□实践 设计 学时 6 1.一级知识点 承受弯扭联合作用的轴的静强度可靠性设计。 2.二级知识点 可靠性意义下的安全系数计算；受拉零件的静强度可靠性设计；梁的静强度可 靠性设计；承受转矩的轴的静强度可靠性设计。 【学习重点】 —228— 1. 受拉零件的静强度可靠性设计 2. 梁的静强度可靠性设计 3. 承受转矩的轴的静强度可靠性设计 【学习难点】 1. 承受弯扭联合作用的轴的静强度可靠性设计 第五章 机械疲劳强度可靠性设计 【学习目标】 1. 理解 P-S-N 曲线的内涵及应用。 2. 掌握可靠性与疲劳寿命计算方法。 3. 研讨由于机械疲劳引发的安全事故案例，使学生认识到课程学习的重要意 义，引导学生树立安全意识，投身到建设安全强国的事业中去。 【学习内容】 第五章 机械疲劳强度可靠 ■理论/□实践 性设计 学时 10 1.一级知识点 P-S-N 曲线；无限寿命的可靠性设计；有限寿命的可靠度设计。 2.二级知识点 疲劳强度的数据处理。 【学习重点】 1. P-S-N 曲线 2. 无限寿命的可靠性设计 3. 有限寿命的可靠度设计 【学习难点】 1. P-S-N 曲线 第六章 机械系统可靠性设计 【学习目标】 1. 系统可靠性计算。 2. 单元可靠度分配与优化计算。 3. 研讨在复杂系统中应用可靠性设计理论的重要性，培养学生成为具有战略思 —229— 维、创新思维、底线思维的领军人才。 【学习内容】 第六章 机械系统可靠性设 ■理论/□实践 计 学时 8 1.一级知识点 可靠性分配；可靠性优化。 2.二级知识点 可靠性预测。 3.三级知识点 系统可靠性基本概念、研究内容。 【学习重点】 1. 可靠性预测 2. 可靠性分配 3. 可靠性优化 【学习难点】 1. 可靠性分配 2. 可靠性优化 四、教学方法 讲授法、专题研讨、案例教学、分组讨论。 五、课程考核 总成绩（100%）=期末考试成绩（60%）+课堂考勤成绩（20%）+平时作业成绩 （20%） 六、课程评价 课程评价依据本课程目标，采用课程调查、学生访谈、课程考核成绩分析等方法 进行。 七、课程资源 （一）建议选用教材 叶南海、戴宏亮. 机械可靠性设计与 MATLAB 算法.北京：机械工业出版社，2017. （二）主要参考书目 —230— [1] 卢玉明.机械可靠性设计. 北京：高等教育出版社，1989. [2] 牟致忠.机械零件的可靠性设计. 北京：机械工业出版社，1988. （三）其它课程资源 机工教育网：http://www.cmpedu.com/index.htm 执笔人：万书佳 参与人：李良、韩桂全 课程负责人：万书佳 审核人（系/教研室主任）：叶铁 审定人（主管教学副院长/副主任）：韩桂全 2021 年 3 月 —231— 《机械系统动力学》课程教学大纲 一、课程信息 课程名称：机械系统动力学 Dynamics of Mechanical System 课程代码：69020327 课程类别：学科专业课程/选修课 适用专业：机械电子工程专业 课程学时：48学时 课程学分：2学分 修读学期：第5学期 先修课程：工程数学、理论力学、机械设计 课内实验（实践）：无 二、课程目标 （一）具体目标 通过本课程的学习，使学生达到以下目标： 1. 了解机械振动涉及的工程领域和车辆工程中的振动问题。【支撑毕业要求 2】 2. 掌握机械振动的基本概念和理论，及其在工程应用中的基本分析方法和技 能。【支撑毕业要求 1、2】 3. 初步具有把实际机械振动问题抽象为动力学模型，并能运用所学理论知识分 析和解决实际机械振动问题。【支撑毕业要求 2、3】 4. 了解机械振动领域的新知识、新理论、新技术，并能够借助网络等媒体工 具，查找相关资料和信息，具有继续学习和研究工程随机振动问题的潜能和素质。 【支撑毕业要求 12】 （二）课程目标与毕业要求的对应关系 表1 课程目标与毕业要求的对应关系 —232— 课程目标 支撑的毕业要求 课程目标 1 2. 问题分析 课程目标 2 1. 工程知识 2. 问题分析 课程目标 3 支撑的毕业要求指标点 2-1 能够识别和判断机械电子工程领域复杂工程问题 中的关键环节和参数，并结合专业知识进行有效分 解。 1-3 掌握专业基础知识，包括机械原理、机械设计、 机械制造技术基础、工程材料及成形工艺、模拟电子 技术、数字电子技术、电子信息等，能够针对机械电 子工程领域复杂工程问题进行分析和设计。 2-3 能够应用数理和工程基本原理，结合文献调研结 果，分析机械电子工程领域复杂工程问题，形成深刻 认识并得出有效解决方案和结论。 2. 问题分析 3. 设计/开发解决方案 2-2 能够通过文献查询分析对分解后的复杂工程问题 进行工程表达、建模，正确描述工程解决方案。 3-1 能够针对机械电子工程领域复杂工程问题进行需 求分析，设计解决方案和满足特定需求。 12-1 具有终身学习的意识，掌握自主学习的方法和 途径。 课程目标 4 12-2 能够针对个人或职业发展的需求，具有自我完 善能力及可持续发展的潜力。 12. 终身学习 12-3 了解机械电子领域相关理论与技术的重要进展 和前沿动态。 三、课程内容 （一）课程内容与课程目标的关系 表2 课程内容与课程目标的关系 课程内容 教学方法 支撑的课程目标 学时安排 讲授法、案例教学 课程目标 1 4 课程目标 2 12 课程目标 2 8 第一章 振动的基本知 识 第二章 单自由度系统 的振动 第三章 多自由度系统 的振动 第四章 无限自由度系 统的振动 讲授法、专题研讨、分 组讨论 讲授法、专题研讨、分 组讨论 讲授法、案例教学 课程目标 2、3 6 第五章 运动方程解法 讲授法 课程目标 2 6 第六章 振动控制原理 讲授法、分组讨论 课程目标 4 4 第七章 振动数据分析 讲授法、专题研讨 课程目标 2 8 合计 48 学时 （二）具体内容 第一章 【学习目标】 —233— 振动的基本知识 1.了解振动的基本知识，为后续章节学习奠定基础。 2.了解机械振动的产生原因及其对策，以及机械振动的应用。 3. 研讨我国在机械振动领域研究取得的成就，培养民族自豪感。 【学习内容】 第一章 振动的基本知识 ■理论/□实践 学时 4 1.二级知识点 机械振动。 2.三级知识点 生活及工程中的振动；振动分类；机械振动问题及对策；机械振动优势及应 用。 【学习重点】 1. 振动分类 2. 机械振动问题及对策 【学习难点】 1. 机械振动 第二章 单自由度系统的振动 【学习目标】 1.掌握单自由度系统的自由振动、受迫振动的基础理论。 2.掌握固有频率的计算方法和不同激励作用下响应分析。 【学习内容】 第二章 单自由度系统的振 ■理论/□实践 动 学时 12 1.一级知识点 简谐激励作用下的受迫振动；周期激励作用下的响应；任意激励作用下的响 应。 2.二级知识点 无阻尼单自由度系统的自由振动；等效单自由度系统；固有频率的计算方法； 有阻尼单自由度系统的自由振动。 【学习重点】 1. 无阻尼单自由度系统的自由振动 —234— 2. 有阻尼单自由度系统的自由振动 3. 固有频率的计算方法 4. 简谐激励作用下的受迫振动 【学习难点】 1. 周期激励作用下的响应 2. 任意激励作用下的响应 第三章 多自由度系统的振动 【学习目标】 1. 掌握多自由度系统运动微分方程。 2. 理解无阻尼自由振动、特征值、振型向量（模态向量）的正交性及展开定 理。 3. 了解半正定系统、系统对初始条件的响应、振型叠加法。 【学习内容】 第三章 多自由度系统的振 ■理论/□实践 动 1.一级知识点 无阻尼系统的受迫振动；有阻尼系统的振动。 2.二级知识点 多自由度系统的振动微分方程；无阻尼系统的自由振动。 【学习重点】 1. 多自由度系统运动微分方程 2. 无阻尼自由振动、特征值问题 【学习难点】 1. 多自由度系统运动微分方程 2. 无阻尼自由振动、特征值问题 3. 振型向量（模态向量）的正交性及展开定理 第四章 无限自由度系统的振动 【学习目标】 1. 掌握连续体系统运动偏微分方程。 —235— 学时 8 2. 理解固有振型的叠加、振型正交性、固有振型函数及特解求法。 3. 了解有无阻尼振动系统的响应求解方法。 【学习内容】 第四章 无限自由度系统的 ■理论/□实践 振动 学时 6 1.一级知识点 无阻尼振动系统的响应；有阻尼振动系统的响应。 2.二级知识点 弦的振动；弹性杆的纵向振动；弹性轴的扭转振动；弹性梁的弯曲振动。 【学习重点】 1. 无限自由度系统的振型函数、振动方程求解 【学习难点】 1. 梁的弯曲振动主振型函数、运动微分方程及激励响应求解 2. 无限自由度系统有无阻尼稳态振动响应 第五章 运动方程解法 【学习目标】 1. 掌握二阶微分方程的数值解法。 2. 理解不同数值方法的基本思想。 3. 会进行简单的数值积分算法的程序编程计算。 4. 研讨我国在工程仿真软件研发领域中存在的不足，激发学生树立科技报国的 信念。 【学习内容】 第五章 运动方程解法 ■理论/□实践 学时 6 1.一级知识点 Newmark 法；Wilson-θ法；精细积分法。 2.二级知识点 直接积分法；振型叠加法。 【学习重点】 1. 直接积分法的思想与实践 —236— 2. 振型叠加法的思想与实践 【学习难点】 1. 不同数值计算方法的步骤以及精度分析 第六章 振动控制原理 【学习目标】 1. 了解振动控制方法、振源控制、阻尼减振和振动的主动控制方法。 2. 掌握隔振器的设计方法。 3. 掌握动力吸振器的基本原理，会设计有阻尼动力吸振器。 4. 研讨潜艇中应用到的减振降噪技术，培养学生投身强军报国的伟大征程中。 【学习内容】 第六章 振动控制原理 ■理论/□实践 1.一级知识点 无阻尼动力吸振器；有阻尼动力吸振器。 2.二级知识点 积极隔振；消极隔振；隔振器设计流程。 3.三级知识点 振动控制方法；振源控制；阻尼减振；振动主动控制。 【学习重点】 1. 积极隔振 2. 消极隔振 【学习难点】 1. 无阻尼动力吸振器 2. 有阻尼动力吸振器 第七章 振动数据分析 【学习目标】 1. 了解振动数据分析的流程。 2. 理解傅里叶变换的内涵，掌握傅里叶变换的性质。 3. 理解不同类型信号的分析方法差别。 —237— 学时 4 4. 研讨本课程与其他课程之间的联系，贯彻习总书记关于人才培养的重要指 示，培养学生成为具有战略思维、创新思维的人才。 【学习内容】 第七章 振动数据分析 ■理论/□实践 学时 8 1.一级知识点 傅里叶级数与傅里叶变换；信号频域分析方法；信号时频分析方法。 2.二级知识点 信号数据前处理；信号时域分析方法。 【学习重点】 1. 傅里叶变换的内涵与计算 【学习难点】 1. 不同数值计算方法的步骤以及精度分析 四、教学方法 讲授法、专题研讨、案例教学、分组讨论 五、课程考核 总成绩（100%）=期末考试成绩（60%）+课堂考勤成绩（20%）+课堂表现成绩 （20%） 六、课程评价 课程评价依据本课程目标，采用课程调查、学生访谈、课程考核成绩分析等方法 进行。 七、课程资源 （一）建议选用教材 薛红涛. 机械振动基础.北京：机械工业出版社，2018. （二）主要参考书目 [1] 胡海岩.机械振动基础.北京航空航天大学出版社，2005. [2] W.T. Thomson、 M.D. Dahlen. Theory of Vibration with Application（振动 理论及应用 第 5 版）.北京：清华大学出版社，2008. [3] 傅志方、华宏星.模态分析理论与应用.上海：上海交通大学出版社，2000. —238— （三）其它课程资源 机工教育网：http://www.cmpedu.com/index.htm 执笔人：万书佳 参与人：于海蒂、韩桂全 课程负责人：万书佳 审核人（系/教研室主任）：叶铁 审定人（主管教学副院长/副主任）：韩桂全 2021 年 3 月 —239— 《机械优化设计》课程教学大纲 一、课程信息 课程名称：机械优化设计 Optimum Machine Design 课程代码：69020306 课程类别：学科专业课程/选修课 适用专业：机械电子工程专业 课程学时：48学时 课程学分：2学分 修读学期：第6学期 先修课程：高等数学、线性代数、计算机程序设计、工程力学、机械原理、机械 设计 课内实验（实践）：6个实验项目共12学时 二、课程目标 （一）具体目标 通过本课程的学习，使学生达到以下目标： 1. 本门课程通过授课、计算机编程等教学环节，使学生了解优化设计的基本思 想，优化设计在机械中的作用及其发展概况。【支撑毕业要求 1、5】 2. 初步掌握建立数学模型的方法，掌握优化方法和使用 MATLAB 优化工具箱能 力。【支撑毕业要求 2、5】 3. 并具备一定的将机械工程问题转化为最优化问题并求解的应用能力。【支撑 毕业要求 3】 （二）课程目标与毕业要求的对应关系 表1 课程目标与毕业要求的对应关系 课程目标 支撑的毕业要求 支撑的毕业要求指标点 —240— 课程目标 1 1. 工程知识 5. 使用现代工具 课程目标 2 2.综合能力 5. 使用现代工具 课程目标 3 3. 设计/开发解决方案 1-3 掌握专业基础知识，包括机械原理、机械设计、 机械制造技术基础、工程材料及成形工艺、模拟电子 技术、数字电子技术、电子信息等，能够针对机械电 子工程领域复杂工程问题进行分析和设计。 5-1 能熟练使用数学仿真软件工具及各种检测仪器分 析系统的性能，并能运用图表、公式等手段表达和解 决机械电子工程的设计问题。 2-2 能够通过文献查询分析对分解后的复杂工程问题 进行工程表达、建模，正确描述工程解决方案。 5-1 能熟练使用数学仿真软件工具及各种检测仪器分 析系统的性能，并能运用图表、公式等手段表达和解 决机械电子工程的设计问题。 3-1 能够针对机械电子工程领域复杂工程问题进行需 求分析，设计解决方案和满足特定需求。 三、课程内容 （一）课程内容与课程目标的关系 表2 课程内容与课程目标的关系 课程内容 教学方法 支撑的课程目标 学时安排 第一章 优化设计概述 讲授法 课程目标 1、2 2 第二章 优化方法的数 学基础 讲授法 课程目标 2 6 第三章 一维优化方法 讲授法、小组实验 课程目标 2 6 第四章 无约束优化方 法 讲授法、小组实验 课程目标 2 10 第五章 线性规划 讲授法、小组实验 课程目标 2 4 第六章 约束优化方法 讲授法、小组实验 课程目标 2 10 讲授法 课程目标 2 4 讲授法、小组实验 课程目标 2、3 6 第七章 多目标及离散 变量优化方法 第八章 机械优化设计 实例 合计 48 学时 （二）具体内容 第一章 优化设计概述 【学习目标】 1. 明确本课程的研究对象、内容、性质、任务，明确优化的含义、机械优化设 计的内容及目的。 2. 了解机械忧化设计的一般过程（步骤）。 3. 掌握设计变量、目标函数、约束条件以及优化设计数学模型的一般形式。 —241— 4. 研讨哈工大在我国高校发展历程中的重要地位以及已故主编孙靖民和梁迎春 教授等老一辈教育科技工作者为我国机械行业发展所作出的卓越贡献，激发学生传承 前辈的爱国精神，为实现中华民族伟大复兴的中国梦接续奋斗。 【学习内容】 第一章 优化设计概述 ■理论/□实践 学时 2 1.二级知识点 机械优化设计的基本概念和基本术语；优化设计的数学模型；优化问题的几何 描述；优化设计的基本方法。 2.三级知识点 课程的性质、优化的含义；优化方法的发展与应用；机械优化设计的内容及目 的；机械优化设计的一般过程。 【学习重点】 1. 机械优化设计的基本概念和基本术语 2. 优化设计的数学模型 【学习难点】 1. 优化问题的几何描述 第二章 优化方法的数学基础 【学习目标】 1. 掌握函数的方向导数与梯度、函数的泰勒展开式与海塞矩阵的求解方法。 2. 理解凸集、凸函数与凸规划的概念。 3. 理解优化问题的数值迭代法；无约束优化问题的极值条件；约束优化问题的 极值条件。 4. 研讨泰勒、拉格朗日等数学家为人类科技进步所做出的卓越贡献，引导学生 以科学界的著名人物为榜样，落实习总书记关于学习榜样的指示精神，培养学生成为 富有钻研、创新精神的世界级领军人才。 【学习内容】 第二章 优化方法的数学基 ■理论/□实践 础 学时 6 1.一级知识点 —242— 函数的凸性与凸函数；目标函数的约束极值问题。 2.二级知识点 函数的梯度与二阶导数；无约束目标函数的极值点存在条件。 【学习重点】 1. 函数的梯度与二阶导数 2. 函数的凸性与凸函数 【学习难点】 1. 无约束目标函数的极值点存在条件 2. 目标函数的约束极值问题 第三章 一维优化方法 【学习目标】 1. 了解一维优化的基本思想。 2. 掌握确定搜索区间的方法与区间消去法原理。 3. 掌握黄金分割法；二次插值法。 4. 研讨牛顿在数学、物理学、天文学等各个领域作出的卓越贡献，培养学生树 立远大的人生志向。 【学习内容】 第三章 一维优化方法 1.一级知识点 黄金分割法；二次插值法。 2.二级知识点 初始搜索区间的确定。 3.三级知识点 一维优化的基本思想。 【学习重点】 1. 初始搜索区间的确定 2. 黄金分割法 3. 二次插值法 【学习难点】 1. 黄金分割法 —243— ■理论/□实践 学时 4 2. 二次插值法 第四章 无约束优化方法 【学习目标】 1. 掌握最速下降法、牛顿型方法。 2. 了解共轭方向法、共轭梯度法、变尺度法。 3. 掌握坐标轮换法、鲍威尔法。 4. 研讨人工神经网络的梯度下降算法与本章的无约束优化方法之间的区别与联 系，培养学生的创新精神和创新能力，落实好习总书记关于科技创新的重要指示精 神，建设人才强国、创新强国。 【学习内容】 第四章 无约束优化方法 ■理论/□实践 学时 6 1.一级知识点 共轭方向法；共轭梯度法；DFP 变尺度法；坐标轮换法、鲍威尔（Powell）法。 2.二级知识点 最速下降法；牛顿型方法。 【学习重点】 1. 最速下降法 2. 牛顿型方法 【学习难点】 1. 坐标轮换法 2. 鲍威尔（Powell）法 第五章 线性规划 【学习目标】 1. 了解线性规划的基本知识。 2. 掌握单纯形法求解线性规划问题。 3. 研讨生产生活实际中的线性规划例子，学习习总书记关于学习的重要论述， 坚持理论联系实际，坚持从实践到认识再到实践的正确认识规律。 【学习内容】 —244— 第五章 线性规划 ■理论/□实践 学时 2 1.一级知识点 单纯形法及其应用。 2.二级知识点 基本可行解的转换。 3.三级知识点 线性规划的标准形式与基本性质。 【学习重点】 1. 单纯形法及其应用 2. 基本可行解的转换 【学习难点】 1. 单纯形法及其应用 第六章 约束优化方法 【学习目标】 1. 了解约束优化设计的基本思想。 2. 了解惩罚函数法、复合形法、可行方向法。 3. 掌握随机方向法。 4. 研讨约束优化方法研究的前沿动态，激发学生积极落实习总书记关于人才工 作的重要指示，瞄准科技前沿和关键领域，培养国家急需的高层次人才。 【学习内容】 第六章 约束优化方法 1.一级知识点 随机方向法；复合形法。 2.二级知识点 惩罚函数法；可行方向法。 【学习重点】 1. 随机方向法 【学习难点】 1. 惩罚函数法 2. 可行方向法 —245— ■理论/□实践 学时 8 3. 复合形法 第七章 多目标及离散变量优化方法 【学习目标】 1. 了解多目标优化问题及离散变量优化问题。 2. 掌握多目标优化方法和离散变量优化方法。 【学习内容】 第七章 多目标及离散变量 ■理论/□实践 优化方法 学时 4 1.一级知识点 离散变量优化问题及方法。 2.二级知识点 多目标优化问题及方法。 【学习重点】 1. 多目标优化问题及方法 2. 离散变量优化问题及方法 【学习难点】 1. 离散变量优化问题及方法 第八章 机械优化设计实例 【学习目标】 1. 掌握 MATLAB 优化工具箱常用的优化函数的使用。 2. 理解机械优化设计的一般步骤，建立优化数学模型的原则。 3. 掌握 MATLAB 优化工具箱常用的优化函数的使用。 【学习内容】 第八章 机械优化设计实例 ■理论/□实践 学时 4 1.一级知识点 优化设计在机械设计中的应用（或其它机械方面的）举例。 2.二级知识点 MATLAB 优化工具箱介绍。 【学习重点】 —246— 1. MATLAB 优化工具箱介绍 【学习难点】 1. 优化设计在机械设计中的应用（或其它机械方面的）举例 表 3 课内实验（践）项目与学时分配 序号 实验（践）项 目名称 1 黄金分割法、二次插 值法 2 最速下降法、牛顿 法、坐标轮换法 3 鲍威尔（Powell）法 4 随机方向法 5 单纯形法 6 机械优化设计实例 实验（践）内容 编写黄金分割法、二次插 值法程序，求解给定区间 上单谷函数极小值问题 编写最速下降法、牛顿型 方法、坐标轮换法程序， 求解无约束优化问题 编写鲍威尔（Powell）法 程序，求解无约束优化问 题 编写随机方向法程序，求 解给定约束优化问题 编写单纯形法程序，求解 线性规划问题 编写适当的优化程序，求 解给定机械优化设计问题 学时 实验类 型 每组人 数 必开/ 选开 2 验证性 2 必开 2 验证性 3 必开 2 验证性 1 必开 2 验证性 1 必开 2 验证性 1 必开 2 综合性 1 必开 四、教学方法 本课程以课堂教学为主，配以适当的上机编程练习。课堂教学全部采用多媒体教 学。 五、课程考核 总成绩（100%）=期末考试成绩（60%）+课堂考勤成绩（20%）+课程实验成绩 （20%） 六、课程评价 课程评价依据本课程目标，采用课程调查、学生访谈、课程考核成绩分析等方法 进行。 七、课程资源 （一）建议选用教材 白清顺、孙靖民、梁迎春.机械优化设计（第 6 版）.北京：机械工业出版社，2017. （二）主要参考书目 [1] 陈立周. 机械优化设计方法.冶金工业出版社，1997. —247— [2] 席少霖. 最优化计算方法. 上海科学技术出版社，1999. [3] 孙靖民. 机械优化设计（第 3 版）.北京：机械工业出版社，2003. （三）其它课程资源 机工教育网：http://www.cmpedu.com/index.htm 执笔人：万书佳 参与人：马世榜、于海蒂 课程负责人：万书佳 审核人（系/教研室主任）：叶铁 审定人（主管教学副院长/副主任）：韩桂全 2021 年 3 月 —248— 《传感器与检测技术》课程教学大纲 一、课程信息 课程名称：传感器与检测技术 Sensor and detection technology 课程代码：69020336 课程类别：学科专业课程/选修课 适用专业：机械电子工程专业 课程学时：48学时 课程学分：2学分 修读学期：第4学期 先修课程：大学物理、电路基础 课内实验（实践）：4个实验（实践）项目共12学时 二、课程目标 （一）具体目标 通过本课程的学习，使学生达到以下目标： 1. 对传感器的基本概念、基本理论、基本结构和传感器测量方法有比较系统的 认识和正确的理解，掌握利用传感器对多种参量进行测试的基本原理、基本方法和测 试系统的构成。【支撑毕业要求1】 2.并在传感器实验仪上结合所学理论知识，完成对相关信号的测试实验，培养 学生熟练的电路分析能力、综合设计能力、整体思维能力、相互协作能力和自学能 力，培养利用现代电子技术、传感器技术和计算机技术解决生产实际中信息采集与处 理问题的能力，形成辩证唯物主义世界观和方法论。【支撑毕业要求 1、3】 3.从而通过传感器实验操作过程和结果来验证和巩固所学的理论知识，学会交 流分享实践经验、发现和解决教学过程中遇见的问题的途径和方法。并能了解掌握新 时期测试技术的更新内容及发展动向，为进一步研究和处理工程测试技术问题打好基 础，同时使学生树立正确的人生观、世界观和价值观，培养良好的科学素养、人文情 —249— 怀、良好的团队协作精神和沟通交流能力。【支撑毕业要求 1、3】 （二）课程目标与毕业要求的对应关系 表1 课程目标与毕业要求的对应关系 课程目标 支撑的毕业要求 支撑的毕业要求指标点 1-1 能够将数学、自然科学、工程科学的知识用于工程问题的表 述； 课程目标 1 1-2 掌握基本的工程基础知识，包括工程制图、工程力学、电工技 术、电子技术、计算机语言等，能够应用其基本理论和基本方法分 析机械电子工程领域复杂工程问题； 1-3 掌握专业基础知识，包括机械原理、机械设计、机械制造技术 基础、工程材料及成形工艺、模拟电子技术、数字电子技术等，能 够针对机械电子工程领域复杂工程问题进行分析和设计； 1.工程知识 3-1 能够针对机械电子工程领域复杂工程问题进行需求分析，设计 解决方案和满足特定需求的零部件及系统。 课程目标 2 3. 设计/开发解决方案 3-2 能够在法律、健康、安全、文化、社会以及环境等现实约束条 件下，通过综合评价对设计方案的可行性进行论证研究 3-4 能够应用实验报告、设计说明书等形式呈现设计结果。 三、课程内容 （一）课程内容与课程目标的关系 表2 课程内容与课程目标的关系 课程内容 教学方法 支撑的课程目标 学时安排 讲授法 课程目标 1 2 第一章 传感器的特性 讲授法 课程目标 1 4 第二章 电阻式传感器 讲授法、案例教学 课程目标 1、2 6 第三章 电感式传感器 讲授法、案例教学 课程目标 1、2 4 第四章 电容式传感器 讲授法、案例教学 课程目标 1、2 4 第五章 磁电式传感器 讲授法、案例教学 课程目标 1、2 4 第六章 压电式传感器 讲授法、案例教学 课程目标 1、2 4 第七章 光电式传感器 讲授法、案例教学 课程目标 1、2 6 第八章 热电式传感器 讲授法、案例教学 课程目标 1、2 2 实验一单臂电桥 小组实验 课程目标 2 3 实验二差动变压器性能 小组实验 课程目标 2 3 实验三电容传感器特性 小组实验 课程目标 2 3 实验四热电偶原理及分 度表 小组实验 课程目标 2 3 绪论 合计 48 学时 —250— （二）具体内容 绪论 【学习目标】 1.了解传感器的分类、对传感器的一般要求，传感器的历史、发展趋势及本课程 相关参考资料； 2.掌握传感器的概念、用途、基本结构。 【学习内容】 绪论 √ 理论/□实践 □ 学时 2 1. 一级知识点 传感器的概念、定义和组成部分 2. 二级知识点 传感器的分类与发展 【学习重点】 1.掌握传感器的定义； 2.理解传感器的各组成结构。 第一章 传感器的特性 【学习目标】 1.了解传感器的一般特性； 2.掌握传感器静特性、动特性的概念，线性度、迟滞、灵敏度、分辨力、重复 性、零漂、温漂等静态指标的概念及表示方法； 3.理解动态特性的研究方法。 √ 理论/□实践 第一章 传感器的特性 □ 1.一级知识点 特性指标、动态特性的研究方法 2.二级知识点 传感器静态特性、动态特性的概念 【学习重点】 1. 传感器的静态特性指标； 2. 传感器的动态特性指标。 —251— 学时 4 【学习难点】 传感器的动态特性的研究方法。 第二章 电阻式传感器 【学习目标】 1.了解电阻式传感器的应用； 2.掌握应变片工作原理、转换电路的形式及计算，温度误差与补偿； 3.理解应变片的主要特性，应变片应用举例，了解应变片类型，粘贴工艺。 √ 理论/□ √ 实践 第二章 电阻式传感器 □ 1.一级知识点 应变片工作原理、主要参数 2.二级知识点 桥式测量电路的形式及计算，温度误差与补偿 3.三级知识点 电阻式传感器的工作原理 学时 6 【学习重点】 1. 应变片电阻传感器的工作原理； 2. 电桥的几种接法及其电桥灵敏度的比较。 【学习难点】 温度误差的补偿。 第三章 电感式传感器 【学习目标】 1.了解差动变压器式传感器的转换电路，电涡流式传感器转换电路，应用举例； 2.掌握自感式传感器工作原理、设计原则，差动变压器式传感器工作原理，主要 误差及补偿方法，电涡流式传感器工作原理； 3.理解自感式传感器特性分析、等效电路、转换电路，电涡流的形成范围。 √ 理论/□ √ 实践 第三章 电感式传感器 □ 学时 4 1.一级知识点 差动变压器式传感器的转换电路，电涡流式传感器转换电路 2.二级知识点 自感式传感器工作原理、设计原则，差动变压器式传感器工作原理、零点 残余电压及补偿方法，电涡流式传感器工作原理 —252— 3.三级知识点 电感式传感器特性 【学习重点】 1. 自感式传感器工作原理，差动变压器式传感器工作原理； 2. 电涡流式传感器。 【学习难点】 零点残余电压及其补偿。 第四章 电容式传感器 【学习目标】 1.了解电容式传感器的应用； 2.掌握电容式传感器工作原理和结构类型，电容式传感器的特点，寄生电容的消 除； 3.理解静态特性，设计要点，转换电路。 √ 理论/□ √ 实践 第四章 电容式传感器 □ 1.一级知识点 变极距电容传感器工作原理，灵敏度和非线性 2.二级知识点 电容式传感器工作原理和结构类型 3.三级知识点 电容式传感器的特点 学时 4 【学习重点】 1. 电容式传感器工作原理； 2. 电容式传感器的结构类型。 【学习难点】 变极距电容传感器的灵敏度和非线性的分析。 第五章 磁电式传感器 【学习目标】 1.了解磁电式、霍尔式传感器的应用； 2.掌握磁电式传感器工作原理，霍尔式传感器工作原理、误差及其补偿； —253— 3.理解磁电式传感器的设计，霍尔元件及材料，霍尔元件基本特性。 √ 理论/□实践 第五章 磁电式传感器 □ 学时 1.一级知识点 磁电式传感器的转换电路、霍尔传感器的误差及其补偿 2.二级知识点 磁电式传感器工作原理，霍尔式传感器工作原理 3.三级知识点 磁电式、霍尔式传感器的应用 4 【学习重点】 1. 霍尔式传感器工作原理，误差及补偿； 2. 磁电式传感器的动态特性。 【学习难点】 磁电式传感器的设计。 第六章 压电式传感器 【学习目标】 1.了解压电材料及主要特性、应用举例，超声波传感器、探伤仪，无损检测； 2.掌握压电效应及其物理解释，压电元件常用结构形式，测量电路。 √ 理论/□实践 第六章 压电式传感器 □ 学时 1.一级知识点 压电式传感器的等效电路，电荷放大器和电压放大器的分析 2.二级知识点 压电效应及其物理解释，压电元件常用结构形式 3.三级知识点 压电材料及主要特性、应用举例 4 【学习重点】 压电效应、测量电路。 【学习难点】 压电效应的物理解释、电荷放大器与电压放大器的对比。 第七章 光电式传感器 【学习目标】 1.了解光电检测系统的构成； —254— 2.掌握四种形式的光电效应及其器件，半导体光电元件的特性，模拟式光电传感 器工作原理及分类； 3.理解脉冲式光电传感器原理及应用。 √ 理论/□实践 第七章 光电式传感器 □ 学时 6 1.一级知识点 光电检测系统的构成 2.二级知识点 四种形式的光电效应及其器件，半导体光电元件的特性，模拟式光电传感 器工作原理及分类 【学习重点】 四种形式的光电效应，光纤传感器的基本原理。 【学习难点】 光调制技术。 第八章 热电式传感器 【学习目标】 1.了解常用热电偶，热电阻传感器、热敏电阻； 2.掌握热电偶工作原理，冷端处理方法。 √ 理论/□ √ 实践 第八章 热电式传感器 □ 1.一级知识点 热电偶的冷端处理方法，热电阻传感器、热敏电阻 2.二级知识点 热电偶工作原理与结构、测量电路 3.三级知识点 三种热电传感器的材料 学时 2 【学习重点】 热电偶的结构、工作原理。 【学习难点】 热电偶的温度定律、分度表的使用。 表 3 课内实验（践）项目与学时分配 序 号 实验（践）项 目名称 —255— 实验（践）内容 学时 实验 类型 每组人 数 必开/ 选开 1 单臂电桥 2 差动变压器性能 3 电容传感器的特性 4 热电偶原理及分度 表 应变片连入单臂电桥，完成位移 测试 连接电感式传感器测试系统，完 成位移测试 连接电容传感器测试系统，完成 静态和动态信号的测试 连接热电偶测温线路，结合分度 表完成测温 3 验证性 20 必开 3 验证性 20 必开 3 验证性 20 必开 3 综合性 20 必开 四、教学方法 1. 将讲授与自学相结合，培养学生的自主学习能力； 2. 采用理论与实践相结合，理论讲述与实例分析相结合的方法进行教学，培养 和提高学生分析问题和解决问题的能力； 3. 运用现代化多媒体教学手段，结合传感器的使用实例进行课堂演示。力求生 动有趣，并随时通过提问等方式调动学生的学习积极性。 五、课程考核 本课程是考查课，课程成绩评定由期末考查成绩和平时成绩两部分组成。期末考 查采用课程论文的形式进行考核，该成绩占总成绩的 50%。平时成绩由平时考勤、听 课情况、实验情况、实验报告完成情况等构成，占总成绩的 50%。 总成绩（100%）=平时成绩（50%）+期末考查成绩（50%）。 六、课程评价 本课程主要通过访谈或课程考核成绩分析法等方式进行评价。 七、课程资源 （一）建议选用教材 胡向东. 传感器与检测技术（第 3 版）.机械工业出版社.2018 （二）主要参考书目 [1] 陈杰. 传感器与检测技术.高教出版社.2002 [2] 刘伦富. 传感器应用技术.机械工业出版社.2015 （三）其它课程资源 网络课堂：中国大学 MOOC 武汉大学《传感器技术》 https://www.icourse163.org/course/WHU-1001549001?from=searchPage —256— 执笔人：王红娟 参与人：叶铁 课程负责人：王红娟 审核人（系/教研室主任）：叶铁 审定人（主管教学副院长/副主任）：韩桂全 2021 年 2 月 —257— 《机电一体化技术》课程教学大纲 一、课程信息 课程名称：机电一体化技术 Electromechanical Integration Technology 课程代码：69020210 课程类别：学科专业课程/必修课 适用专业：机械电子工程专业 课程学时：64学时 课程学分：2学分 修读学期：第6学期 先修课程：机械原理、机械设计、电工学、模拟电子技术基础、数字电子技术基 础、控制工程基础、单片机原理及应用、数控技术 课内实验（实践）：12学时 二、课程目标 （一）具体目标 通过本课程的学习，使学生达到以下目标： 1.通过本课程学习使学生理解机电一体化定义、机电一体化的作用、成熟的机电 一体化系统，以及机电一体化的未来展望。了解机电一体化技术的基本理论、基本知 识。为专业课的学习和进一步深造打下必要的理论基础，掌握必要的基本技能。【支 撑毕业要求3、4】 2.掌握机电一体化设计的基本方法，具备机电一体化总体设计和各部分系统设计 以及新型机电一体化产品开发的能力。【支撑毕业要求3、4】 3.使学生具有质量意识，产品竞争意识。工作要系统化、规范化。具有团队精神 ，协调工作能力，组织管理能力和全局观念意识。具有创新创业精神，开拓与发展新 技术、新项目的精神。【支撑毕业要求9】 （二）课程目标与毕业要求的对应关系 —258— 表1 课程目标与毕业要求的对应关系 课程目标 支撑的毕业要求 课程目标 1 3.设计/开发解决方案 4.研究 课程目标 2 3.设计/开发解决方案 4.研究 课程目标 3 9.个人和团队 支撑的毕业要求指标点 3-1 能够针对机械电子工程领域复杂工程问题进行需求分析，设计 解决方案和满足特定需求。 4-1 能够采用正确的方法对机械电子工程系统相关的各种用户需求 进行研究和实验验证。 3-1 能够针对机械电子工程领域复杂工程问题进行需求分析，设计 解决方案和满足特定需求。 4-2 能够运用机械电子工程领域基本理论，根据研究对象的特征， 选择研究路线，设计可行的实验方案。 9-2 能够理解一个多角色团队中每个角色的含义，听取其他成员的 意见，组织团队成员开展工作，协作完成团队任务。 三、课程内容 （一）课程内容与课程目标的关系 表2 课程内容与课程目标的关系 课程内容 教学方法 支撑的课程目标 学时安排 第一章 绪论 讲授、讨论 课程目标 1、3 2 第二章 机械传动与支承技术 讲授、讨论、自学 课程目标 1、2 6 第三章 传感检测与接口电路 讲授、讨论、自学 课程目标 1、2 8 第四章 伺服传动系统 讲授、讨论、自学 课程目标 1、2 10 第五章 计算机控制技术 讲授、讨论、自学 课程目标 1、2 6 第六章 简单机电一体化系统 讲授、讨论 课程目标 1、2 6 第七章工业机器人 讲授、讨论 课程目标 1、2 6 第八章智能制造系统 讲授、讨论 课程目标 1、2 4 实验一 计算机控制系统时间响应分析 实验 课程目标 2、3 3 实验二 伺服电机控制系统仿真 实验 课程目标 2、3 3 实验三 简易机器人搭建与控制实验 实验 课程目标 2、3 3 实验四 移动机器人控制程序设计实验 实验 课程目标 2、3 3 实验五 人机（键盘、显示）接口设计、 分析 实验 课程目标 2、3 4 合计 （二）具体内容 第一章 绪论 【学习目标】 1.了解机电一体化技术的定义及内容； 2.掌握机电一体化系统的基本功能要素； —259— 64 学时 3.研讨我国制造业发展现状及前景，激发同学们的爱国情怀； 4.了解现代机械的机电一体化方法、相关技术。 【学习内容】 第一章 绪论 √ 理论/□实践 □ 学时 2 1. 一级知识点： 机电一体化的定义； 机电一体化系统的基本功能要素； 机电一体化的相关技术； 现代机械的机电一体化方法。 2. 二级知识点： 机电一体化技术的内容； 机械本体、动力部分、传感器部分、执行部分、驱动部分、控制与信息处理部 分、接口； 机械技术、传感检测技术、信息处理技术、自动控制技术、伺服传动技术、系 统总体技术； 机电一体化产品和系统的分类、现代机械的机电一体化目标、 机电一体化技术 方向、机电一体化系统开发的工程路线。 3.三级知识点：无 【学习重点】 1.机电一体化系统的基本功能要素； 2.机电一体化的相关技术。 【学习难点】 无。 第二章 机械传动与支承技术 【学习目标】 1.了解掌机械系统数学模型的建立的原理和方法； 2.理解机械传动系统的特性； 3.掌握机械系统中传动装置的种类和特点，了解机械传动系统方案的选择原则。 4.掌握机械支承部件的类型和特点。 【学习内容】 第二章 机械传动与支承技术 √ 理论/□实践 □ 学时 6 —260— 1. 一级知识点： 机械系统数学模型的建立； 机械传动系统的特性； 机械传动装置； 支承部件。 2. 二级知识点： 机械移动系统、机械转动系统、基本物理量的折算、液压系统； 机电一体化对机械传动的要求、机械传动系统的特性； 齿轮传动、滚珠花键、谐波齿轮减速器、机械传动系统方案的选择； 回转运动支承、直线运动支承。 3.三级知识点：无 【学习重点】 1.机械传动系统的特性； 2.机械传动装置； 3.支承部件。 【学习难点】 1.机械传动系统的特性分析； 2.机械系统数学模型的建立。 第三章 传感检测与接口电路 【学习目标】 1.了解常用传感器的构造及工作原理； 2.掌握常用传感器的选用原则； 3.掌握典型的传感器信号放大器的工作原理及特点； 4.掌握信号的采集和预处理过程的内容及工作原理。 【学习内容】 第三章 传感器检测与接口电路 1. 一级知识点： 传感器概述； 位移测量传感器； 速度传感器； 位置传感器； 传感器前级信号处理； —261— √ 理论/□实践 □ 学时 8 传感器接口技术； 传感器非线性补偿处理； 数字滤波。 2. 二级知识点： 传感器技术概念、传感器的分类及要求、传感器性能与选用原则； 电容传感器、电感式传感器、光栅、感应同步器； 直流测速机、光电式转速传感器； 接触式位置传感器、接近式位置传感器； 测量放大器、程控增益放大器、 隔离放大器； 传感器信号的采样/保持； 算术平均值滤波法、中值滤波法、防脉冲干扰平均值法、程序判断滤波法。 3.三级知识点：无 【学习重点】 1. 常用传感器的构造及工作原理； 2. 典型的传感器信号放大器的工作原理及特点； 3.常用的数字滤波方法。 【学习难点】 1.数字滤波方法； 2.传感器非线性补偿处理方法。 第四章 伺服传动系统 【学习目标】 1.了解伺服系统的基本结构、执行元件的种类及特点。 2.掌握直流伺服电机特性和调速原理、直流伺服电机的驱动调速方法、直流伺服 系统组成的基本原理。 3.掌握交流伺服电机特点及其调速方法、变频调速装置的基本原理；了解交流伺 服系统组成的基本原理；了解交流伺服电机的矢量控制。 4.了解步进电机的种类及结构；掌握步进电机的工作原理；掌握步进电机的主要 性能指标；掌握步进电机控制的基本原理；掌握步进电机的基本功率驱动电路原理和 细分驱动原理。 5.掌握电液伺服系统的特点及控制方法。 【学习内容】 —262— 第四章 伺服传动系统 √ 理论/□实践 □ 学时 10 1. 一级知识点： 伺服传动系统基本概念； 直流伺服系统； 交流伺服系统； 步进电动机控制系统； 电液伺服系统。 2. 二级知识点： 伺服系统的结构组成及分类、伺服电动机、电力电子技术简介； 直流伺服系统结构和原理、直流伺服系统的稳态误差分析、直流伺服系统的动 态校正； 异步型交流电动机的变频调速的基本原理及特性、异步电动机变频调速系统； 步进电动机、环形分配器、功率驱动器、提高系统精度的措施； 电液位置伺服控制系统、电液速度伺服控制系统、电液力伺服控制系统。 3.三级知识点：无 【学习重点】 1.直流伺服系统； 2.交流电机的控制与驱动； 3.步进电动机控制系统。 【学习难点】 1.伺服电机的选择与校核； 2.交流伺服的矢量控制。 第五章 计算机控制技术 【学习目标】 1.了解计算机控制系统的组成及特点、计算机控制系统的类型、计算机控制技术 的发展方向； 2.掌握 PID 控制算法和参数整定； 3.理解计算机控制系统的接口技术。 【学习内容】 第五章 —263— 计算机控制技术 √ 理论/□实践 □ 学时 6 1. 一级知识点： 计算机控制技术概述； 计算机控制系统的接口技术； 工业控制计算机简介； 计算机控制算法； 单片微机控制的直流调速系统。 2.二级知识点： 计算机控制系统的组成及特点、计算机控制系统的类型、计算机控制技术的发 展方向； 并行输入/输出接口、数/模(D/A)转换接口、模/数(A/D)转换接口； 工业控制计算机系统硬件组成的一般形式、工业控制机分类、STD 总线工业控 制计算机； 模拟装置的数字化方法、数字 PID 调节器的设计。 3.三级知识点：无 【学习重点】 1.计算机控制系统的接口技术； 2.计算机控制算法。 【学习难点】 1.系统的 PID 控制及其分析。 第六章 简单机电一体化系统 【学习目标】 1.通过实例，使学生更加深刻地理解机电一体化系统的组成、各部分的功用及涉 及的关键技术； 2.掌握简单机电一体化系统的设计方法。 【学习内容】 第六章 简单机电一体化系统 √ 理论/□实践 □ 学时 6 1. 一级知识点： 全自动洗衣机； 小型智能绘图机； 二维表面粗糙度自动测量仪。 2. 二级知识点： 模糊全自动洗衣机的模糊推理、洗衣机物理量检测、控制电路、控制软件； 绘图机的工作原理、绘图机机械零部件结构、绘图机控制系统及其控制软件； 二维表面粗糙度测量仪结构、控制和信号处理系统、微型计算机接口电路、程 —264— 序设计。 3.三级知识点：无 【学习重点】 1.机电一体化系统的组成； 2.机电一体化系统的设计方法。 【学习难点】 1. 机电一体化系统的设计。 第七章 工业机器人 【学习目标】 1.了解工业机器人的定义与发展、工业机器人的组成与分类； 2.理解工业机器人操作机的机械结构； 3.了解工业机器人运动学与力学分析方法； 4.理解工业机器人控制系统的分类、特点和基本要求； 5.了解工业机器人的应用。 【学习内容】 第七章 工业机器人 √ 理论/□实践 □ 学时 6 1. 一级知识点： 工业机器人的概述； 工业机器人操作机的机械结构； 工业机器人运动学与力学分析； 工业机器人的控制系统； 工业机器人的应用。 2. 二级知识点： 工业机器人的定义与发展、工业机器人的组成与分类； 手臂、手腕、手部； 工业机器人运动学、工业机器人力学分析； 工业机器人控制系统的特点和基本要求、工业机器人控制系统的分类、工业机 器人的控制系统； 工业机器人从事单调重复的劳动、工业机器人从事危险作业、工业机器人具有 很强的通用性、工业机器人具有独特的柔软性、工业机器人具有高度的动作准 确性、采用工业机器人可以明显提高生产率和大幅度降低产品成本。 3.三级知识点：无 【学习重点】 —265— 1.工业机器人操作机的机械结构； 2.工业机器人的控制系统。 【学习难点】 1. 工业机器人运动学与力学分析； 2. 工业机器人的机械结构和控制系统的设计。 第八章 智能制造系统 【学习目标】 1.了解智能制造系统的基本概念和内涵； 2.掌握智能制造系统的结构和原理 ； 3.了解中国制造业现状、“中国制造 2025”基本方针。 【学习内容】 第八章 智能制造系统 √ 理论/□实践 □ 学时 4 1.一级知识点： 智能制造系统的基本概念； 智能制造系统基本原理； 智能制造系统举例； 《中国制造 2025》与智能制造。 2.二级知识点： 智能制造的内涵、智能制造概念的产生与发展、智能制造的定义、智能制造系 统的基本特征； 典型的智能制造系统； 中国制造业现状、“中国制造 2025”的基本方针和战略部署、智能制造是“中 国制造 2025”的主攻方向。 3.三级知识点：无 【学习重点】 1.智能制造系统的基本概念和内涵； 2.智能制造系统的结构和原理； 3.智能制造与“中国制造 2025”关系。 【学习难点】 无。 表 3 课内实验（践）项目与学时分配 —266— 序号 实验（践）内容 1 计算机控制系统时间 响应分析 掌握时间响应分析方法； 掌握初步的编程能 力。 3 验证性 5-8 必开 伺服电机控制系统仿 真 掌握伺服电机的工作原 理；掌握伺服电机 控制系统的分类、 控制方式。 3 验证性 5-8 必开 简易机器人搭建与控 制实验 熟悉机器人套件组装方 法；掌握开发平台 使用方法及伺服电 机控制系统的分 类、控制方式。 3 综合性 5-8 必开 移动机器人控制程序 设计实验 熟悉机器人仿真平台的组 成、系统参数设 置；掌握机器人仿 真平台的简单程序 设计；掌握实体机 器人程序的设计与 调试方法。 3 综合性 5-8 必开 4 验证性 5-8 必开 2 3 4 人机（键盘、显示） 了解人机接口工作原理、 接口设计、分 结构；熟悉相关控 析 制器工作原理。 （实验类型指演示性、验证性、综合性或设计性实验等。） 5 实验类 每组人 学时 型 数 必开/ 实验（践）项 目名称 选 开 四、教学方法 1. 采用交互式、讨论式、研究式和启发式教学方法，提高学生的学习兴趣； 2. 将课本的上的理论知识与生产实践相结合，训练学生的工程创新能力； 3. 将讲授与自学相结合，培养学生的自主学习能力； 4. 运用现代化多媒体教学手段，扩大教学信息量，解决内容与学时的矛盾，同 时使课堂教学更加形象与生动。 五、课程考核 课程考核成绩由期末考核成绩，实验成绩和考勤成绩组成。 总成绩（100%）=期末考试成绩（70%）+ 平时作业成绩和试验成绩课堂表现成 绩（20%）+ 平时考核成绩(包括考勤、课堂表现)（10%） 其中： —267— 1.期末考试成绩 在大纲规定的教学内容全部结束后，按照学校规定考试时间组织理论考试。命题 必须根据教学大纲要求体现本门课主要内容。试题要体现主要内容与一般内容相结 合，覆盖面要宽。 2.平时作业成绩和试验成绩 主要考核学生学习效果、分组讨论情况、试验成绩等。根据学生的表现给出平时 考核成绩。 3. 平时考核成绩 主要考核课堂表现与平时出勤情况。 六、课程评价 本课程主要通过访谈或课程考核成绩分析法等方式进行评价。 七、课程资源 （一）建议选用教材 梁景凯、盖玉先.机电一体化技术与系统（第 2 版）.北京：机械工业出版社， 2019. （二）主要参考书目 [1]李成华.机电一体化技术（第 2 版）.北京：中国农业大学出版社，2008. [2]刘宏新.机电一体化技术.北京：机械工业出版社，2014. [3]郑堤、唐可洪.机电一体化设计基础.北京：机械工业出版社，2017. 执笔人：于海蒂 参与人：叶铁、马世榜、杜志豪 课程负责人：叶铁 于海蒂 审核人（系/教研室主任）：叶铁 审定人（主管教学副院长/副主任）：韩桂全 2021 年 3 月 —268— 《机械工程测试技术》课程教学大纲 一、课程信息 课程名称：机械工程测试技术 Mechanical Engineering Measuring and Testing Techniques 课程代码：69020209 课程类别：学科专业课程/必修课 适用专业：机械电子工程专业 课程学时：60学时 课程学分：2学分 修读学期：第5学期 先修课程：大学物理、高等数学、电工电子、材料力学 课内实验（实践）：4个实验（实践）项目共12学时 二、课程目标 （一）具体目标 通过本课程的学习，使学生达到以下目标： 1.了解信息获取的基本概念，掌握非电量电测法的基本原理和测试技术，常用的 传感器、中间变换电路及记录仪器的工作原理及其静、动态特性的评价方法，测试信 号的分析、处理方法。【支撑毕业要求1】； 2.培养学生能够根据测试目的选用合适的仪器组建测试系统及装置，进行实践操 作完成对相关量的测试，使学生初步掌握进行动态测试所需的基本知识和技能，形成 辩证唯物主义世界观和方法论，过程中让学生明白专业的发展与正确的人生观、世界 观和价值观密切联系。【支撑毕业要求1、3】 3.掌握位移、振动、温度、力、压力等常见物理量的测量和应用方法，通过分组 实验的操作过程和结果来验证和巩固所学的理论知识，提升自身综合实践能力，并能 了解掌握新时期测试技术的更新内容及发展动向，为进一步研究和处理机械工程技术 问题打好基础。【支撑毕业要求3】 —269— 4. 培养学生查找、检索、跟踪最新技术发展现状的能力，并尝试培养学生综合 运用所学专业知识发掘有价值研究点的能力。学会发现问题、思考问题、解决问题的 方法，学会学习，形成创新精神和实践能力，以及逐渐养成积极的学习态度和健康向 上的人生态度。【支撑毕业要求5】 （二）课程目标与毕业要求的对应关系 表1 课程目标与毕业要求的对应关系 课程目标 课程目标 1 支撑的毕业要求 支撑的毕业要求指标点 1.工程知识 1-1 能够将数学、自然科学、工程科学的知识用于工程问题的表 述； 1-2 掌握基本的工程基础知识，包括工程制图、工程力学、电工技 术、电子技术、计算机语言等，能够应用其基本理论和基本方法分 析机械电子工程领域复杂工程问题； 1-3 掌握专业基础知识，包括机械原理、机械设计、机械制造技术 基础、工程材料及成形工艺、模拟电子技术、数字电子技术等，能 够针对机械电子工程领域复杂工程问题进行分析和设计； 课程目标 2 3.设计/开发解决问题 3-1 能够针对机械电子工程领域复杂工程问题进行需求分析，设计 解决方案和满足特定需求； 3-4 能够应用实验报告、设计说明书等形式呈现设计结果； 课程目标 3 5.使用现代工具 5-3 能熟练运用文献检索工具，获取机械电子工程领域理论与技术 的最新进展。 三、课程内容 （一）课程内容与课程目标的关系 表2 课程内容与课程目标的关系 课程内容 教学方法 支撑的课程目标 学时安排 第一章 绪论 讲授法 课程目标 1、3 2 第二章信号及其描述 讲授法、案例教学 课程目标 1 8 第三章 测试装置的基本特性 讲授法、案例教学 课程目标 1、2 6 第四章 常用传感器及敏感元件 讲授法、案例教学 课程目标 1、2 14 第五章 信号的调理与记录 讲授法、案例教学 课程目标 1、2 8 第六章 信号处理初步 讲授法、案例教学 课程目标 1、2 6 第七章 典型量测试 讲授法、案例教学 课程目标 2、3 4 实验一单臂电桥 小组实验 课程目标 2 3 实验二电容传感器的特性 小组实验 课程目标 2 3 —270— 实验三非正弦周期信号分解合成 小组实验 课程目标 2 3 实验四 滤波器 小组实验 课程目标 2 3 合计 60 学时 （二）具体内容 第一章 绪论 【学习目标】 1. 理解课程任务、性质，测试技术在机械工业改造、产品开发及科学研究中的 作用； 2. 了解测试技术的发展过程； 3. 掌握测试工作的基本内容和基本步骤，测试系统的基本组成。 【学习内容】 第一章 绪论 √ 理论/□实践 □ 学时 2 1.一级知识点：测试工作的任务和组成 2.二级知识点：测试工作的含义、范围 3.三级知识点：测试技术在机械工程中的应用 【学习重点】 测试、信息的概念。 【学习难点】 测试系统的组成。 第二章 信号及其描述 【学习目标】 1. 了解信号的分类及随机信号的特性参数； 2. 掌握周期信号及离散频谱、非周期信号及连续频谱； 3. 理解傅里叶变换的几个主要性质，几个典型信号函数。 【学习内容】 第二章 信号及其描述 √ 理论/□ √ 实践 □ 学时 8 1.一级知识点：时域描述与频域描述、周期信号与离散频谱、非周期信号与连 续频谱 —271— 2.二级知识点：各态历经随机过程的特点及各态历经随机信号的主要特征参数 3.三级知识点：信号分类的基本知识 【学习重点】 周期信号与离散频谱、非周期信号与连续频谱。 【学习难点】 傅里叶级数与傅里叶变换。 第三章 测试装置的基本特性 【学习目标】 1. 信号经测试环节后的输出与测试环节特性间的关系； 2. 掌握线性系统及其主要特性、系统的动态特性； 3. 理解传递函数、频率响应函数和脉冲响应函数、不失真测试条件、一、二阶 测试装置对典型输入响应。 【学习内容】 第三章 测试装置的基本特性 √ 理论/□实践 □ 学时 6 1.一级知识点：一、二阶测试装置的动态特性、系统实现不失真测试的条件 2.二级知识点：测试装置的基本要求及描述方法、线性系统及其主要性质、静 态特性及求取 【学习重点】 测试装置静态特性及求取、测试装置的动态特性描述方法及其传递函数的性质、测试 装置的实现不失真测试的条件。 【学习难点】 测试装置的动态特性。测试装置东热爱特性的数学描述及其分析方法，一、二阶 测试装置的频率响应特性。 第四章 常用传感器及敏感元件 【学习目标】 1. 了解传感器的分类及其主要技术要求； 2. 掌握常用传感器的变换原理、性能、特点； 3. 熟悉传感器在机械工程的应用。 —272— 【学习内容】 第四章 常用传感器及敏感元件 √ 理论/□ √ 实践 □ 学时 14 1.一级知识点：传感器的定义与组成，常用传感器的变换原理 2.二级知识点：常用传感器工作原理、典型结构及典型应用 3.三级知识点：传感器的作用、分类及发展趋势，常用传感器的主要特点 【学习重点】 常用传感器的变换原理、类型、主要特点、输入-输出关系及应用。 【学习难点】 传感器的变换原理。 第五章 信号的调理与记录 【学习目标】 1. 了解记录仪器的功用； 2. 掌握电桥、调制解调的功用和类型、滤波器； 3. 理解测试信号的中甲变换处理。 【学习内容】 第五章 信号的调理与记录 √ 理论/□ √ 实践 □ 学时 8 1.一级知识点：信号滤波 2.二级知识点：调制与解调、电桥电路 3.三级知识点：信号的放大、测试信号的显示与记录 【学习重点】 电桥电路的输出特性、调制与解调技术。 【学习难点】 信号滤波技术。 第六章 信号处理初步 【学习目标】 1. 了解功率谱密度函数、谱分析与相关分析的内涵与联系、数字信号处理的概 念介绍； 2. 掌握信号的相关分析。 —273— 【学习内容】 第六章 信号处理初步 √ 理论/□实践 □ 学时 6 1.一级知识点：信号数字化出现的问题、采样定理、信号的泄漏及加窗处理 2.二级知识点：相关分析的应用；功率谱分析应用 3.三级知识点：数字信号处理的基本步骤 【学习重点】 信号的数字化，相关分析的应用。 【学习难点】 信号的相关分析，信号的功率谱分析。 第七章 典型量测试 【学习目标】 1. 了解典型量测试系统的构成； 2. 掌握相关量的测试方法。 【学习内容】 第七章 典型量测试 √ 理论/□实践 □ 学时 4 1.一级知识点：振动量与位移量的测量原理及测试系统构建方法 2.二级知识点：温度、压力及应力测试 【学习重点】 振动量检测、应力的求算、位移的测量。 【学习难点】 测试系统的搭建。 表 3 课内实验（践）项目与学时分配 序 号 实验（践）项 目名称 1 单臂电桥 2 电容传感器的特性 3 非正弦周期信号分 解合成 4 滤波器 实验（践）内容 应变片连入单臂电桥，完成位移 测试 连接电容传感器测试系统，完成 静态和动态信号的测试 观测非正弦周期信号的频谱、观 测基波及其谐波的合成 分析对比无源和悠远滤波器的滤 波特性 学时 实验 类型 每组人 数 必开/ 选开 3 验证性 20 必开 3 验证性 20 必开 3 验证性 20 必开 3 综合性 20 必开 —274— 四、教学方法 1. 将讲授与自学相结合，培养学生的自主学习能力； 2. 采用理论与实践相结合，理论讲述与实例分析相结合的方法进行教学，培养 和提高学生分析问题和解决问题的能力； 3. 运用现代化多媒体教学手段，扩大教学信息量，同时使课堂教学更加形象与 生动。 五、课程考核 本课程是考试课，考试方式为闭卷。课程成绩评定由期末考试成绩和平时成绩两 部分组成，期末考试成绩占总成绩的 70%，平时成绩由平时考勤、听课情况、作业成 绩、实验成绩等构成，占总成绩的 30%。 总成绩（100%）=平时成绩（30%）+期末考试成绩（70%）。 六、课程评价 本课程主要通过访谈或课程考核成绩分析法等方式进行评价。 七、课程资源 （一）建议选用教材 熊诗波. 机械工程测试技术基础. 机械工业出版社，2018 （二）主要参考书目 [1] 卢文祥.机械工程计量与测试技术基础. 机械工业出版社，2001 [2] 康宜华.工程测试技术.机械工业出版社.2005 （三）其它课程资源 中 国 大 学 MOOC ， 东 南 大 学 《 机 械 工 程 测 试 技 术 》 ， https://www.icourse163.org/course/SEU-1206688861?from=searchPage 执笔人：王红娟 参与人：叶铁 课程负责人：王红娟 审核人（系/教研室主任）：叶铁 审定人（主管教学副院长/副主任）：韩桂全 —275— 2021 年 2 月 —276— 《机械制造技术基础》课程教学大纲 一、课程信息 课程名称：机械制造技术基础 Technical Foundation of Mechanical Manufacturing 课程代码：69020206 课程类别：学科专业课程/必修课 适用专业：机械电子工程专业 课程学时：54学时 课程学分：3学分 修读学期：第5学期 先修课程：机械原理、工程制图、材料力学、理论力学、金工实习、互换性与测 量技术、工程材料及成形工艺 课内实验（实践）：无 二、课程目标 （一）具体目标 通过本课程的学习，使学生达到以下目标： 1. 了解和掌握机械制造技术的有关基本理论、基本知识、基本技能和未来发展 趋势，为后续课程学习打下良好的基础。【支撑毕业要求1、5、12】 2．以金属切削理论为基础，要求掌握金属切削的基本原理和基本知识，并有根 据具体情况合理选择加工方法（机床、刀具、切削用量、切削液等）的初步能力。【 支撑毕业要求1、2】 3．了解常用机械加工方法和工作原理、工艺特点（范围）及所用设备和工艺装 备，懂得合理选用机床和工艺装备。【支撑毕业要求1、2】 4．以制造工艺为主线，要求了解和掌握机械加工工艺过程和装配工艺过程的基 本原理和基本知识，具有设计工艺规程的初步能力。【支撑毕业要求1、3】 5．了解和掌握机械加工精度和表面质量的基本理论和基本知识，具有综合运用 —277— 、分析解决工艺技术问题的初步能力。【支撑毕业要求1、2】 （二）课程目标与毕业要求的对应关系 表1 课程目标与毕业要求的对应关系 课程目标 课程目标 1 支撑的毕业要求 支撑的毕业要求指标点 1.工程知识 5.使用现代工具 12. 终身学习 1-3 掌握专业基础知识，包括机械原理、机械设计、机械制造技术 基础、工程材料及成形工艺、模拟电子技术、数字电子技术等，能 够针对机械电子工程领域复杂工程问题进行分析和设计； 5-3 能熟练运用文献检索工具，获取机械电子工程领域理论与技术 的最新进展。 12-3 了解机械电子领域相关理论与技术的重要进展和前沿动态。 课程目标 2 1.工程知识 2.问题分析 课程目标 3 1.工程知识 2.问题分析 课程目标 4 1.工程知识 3. 设计/开发解决方案 课程目标 5 1.工程知识 2.问题分析 1-3 掌握专业基础知识，包括机械原理、机械设计、机械制造技术 基础、工程材料及成形工艺、模拟电子技术、数字电子技术等，能 够针对机械电子工程领域复杂工程问题进行分析和设计； 2-3 能够应用数理和工程基本原理，结合文献调研结果，分析机械 电子工程领域复杂工程问题，形成深刻认识并得出有效结论。 1-3 掌握专业基础知识，包括机械原理、机械设计、机械制造技术 基础、工程材料及成形工艺、模拟电子技术、数字电子技术等，能 够针对机械电子工程领域复杂工程问题进行分析和设计； 2-3 能够应用数理和工程基本原理，结合文献调研结果，分析机械 电子工程领域复杂工程问题，形成深刻认识并得出有效结论。 1-3 掌握专业基础知识，包括机械原理、机械设计、机械制造技术 基础、工程材料及成形工艺、模拟电子技术、数字电子技术等，能 够针对机械电子工程领域复杂工程问题进行分析和设计； 3-1 能够针对机械电子工程领域复杂工程问题进行需求分析，设计 解决方案和满足特定需求的零部件及系统； 1-3 掌握专业基础知识，包括机械原理、机械设计、机械制造技术 基础、工程材料及成形工艺、模拟电子技术、数字电子技术等，能 够针对机械电子工程领域复杂工程问题进行分析和设计； 2-1 能够识别和判断机械电子工程领域复杂工程问题中的关键环节 和参数，并结合专业知识进行有效分解。 三、课程内容 （一）课程内容与课程目标的关系 表2 课程内容与课程目标的关系 课程内容 教学方法 支撑的课程目标 学时安排 绪论 讲授法 课程目标 1 1 第一章 机械加工方法 讲授法 课程目标 1 1 第二章 金属切削原理与刀具 讲授法 课程目标 1、2 10 第三章 金属切削机床 讲授法 课程目标 1、3 8 第四章 机床夹具原理与设计 讲授法 课程目标 1、3 10 第五章 工艺规程设计 讲授法、案例教学 课程目标 1、4 12 —278— 第六章 机械制造质量分析与控制 讲授法 课程目标 1、5 合计 12 54 学时 （二）具体内容 绪论 【学习目标】 1. 了解本课程的内容、学习要求和学习方法。 2．理解制造、制造业和制造技术的概念；理解单工序与制造系统、零件与机器 的概念。 3. 了解我国制造技术和装备现状及趋势，培养脚踏实地钻研基础理论、系统全 面掌握核心技术、铸就装备领域军人才的雄心壮志。 【学习内容】 绪论 √ 理论/□实践 □ 学时 1 1.一级知识点：制造与制造业、单工序与制造系统、零件与机器 2.二级知识点：本课程的内容与学习要求、本课程的学习方法 3.三级知识点：无 【学习重点】 1. 制造与制造业、单工序与制造系统、零件与机器等基本概念。 【学习难点】 无。 第一章 机械加工方法 【学习目标】 1. 理解零件的成形原理； 2. 理解并掌握车、铣、刨、钻、镗、磨等机械加工方法的适用场合、主运动及 进给运动、特点； 3．了解齿面加工和复杂曲面加工的所应用的机械加工方法； 4．理解特种加工的概念；了解电火花加工、电解加工、激光加工、超声波加工 等特种加工方法的原理及特点。 【学习内容】 —279— 第一章 机械加工方法 √ 理论/□实践 □ 学时 1 1.一级知识点：特种加工方法 2.二级知识点：零件成形原理、机械加工方法 3.三级知识点：无 【学习重点】 不同机械加工方法的零件成形特点及适用场合。 【学习难点】 不同机械加工方法主运动和辅助运动的确定。 第二章 金属切削原理与刀具 【学习目标】 1．理解切削加工的概念；理解切削运动中主运动和进给运动的概念和区别；理 解加工表面的相关概念；掌握切削三要素的概念和计算方法；理解切削层几何参数的 概念及其与切削三要素的关系；理解并掌握刀具切削部分的组成和刀具角度的标注； 了解各种常用刀具及其各自特点； 2．理解刀具材料的特性和选用； 3．理解金属切削过程中的变形；理解切削过程中切屑的产生机理和切屑的类型 和控制措施；理解积屑瘤现象的产生原因及对切削加工的影响； 4．理解切削力、切削热的产生原因，掌握切削力、切削热的测量和计算方法； 5．理解刀具磨损的原因和形式；掌握刀具寿命的概念和计算方法； 6．理解切削过程中对切削条件的选择原则； 7．了解高速切削机理及其对刀具的要求。 【学习内容】 第二章 金属切削原理与刀具 √ 理论/□实践 □ 学时 10 1.一级知识点：切削运动与要素、金属切削过程及其物理现象、切削力与切削 功率、切削热与切削温度、刀具磨损与刀具寿命、切削用量的选择及工件材料 加工性、高速切削及刀具 2.二级知识点：刀具的结构、刀具的材料 3.三级知识点：无 【学习重点】 —280— 1. 金属切削过程的基本定义：包括切削运动、切削表面、切削用量及切削层几 何参数的基本概念； 2. 刀具角度的定义、参考平面及标注角度，特别是要掌握正交参考系中的 3 个 参考平面和 5 个主要角度的基本定义，掌握外圆车刀、端面车刀和切断刀的角度标注 方法； 3. 几种常用刀具的应用特点，特别是车刀、铣刀和孔加工刀具的结构与特点； 4. 常用刀具材料的要求、类型和特点； 5. 属切削过程中的切削变形、切削力、切削温度、刀具磨损及寿命等四大规 律，以及四大规律在生产中的应用。要求学生理解金属切削过程的四大规律，包括工 件材料强度和硬度、刀具几何参数、切削用量等因素对切削变形、切削力、切削温度 和刀具寿命的影响，具备合理选择切削刀具几何参数、切削用量和切削液的初步能 力。 【学习难点】 1. 刀具几何角度的三维空间定义与理解； 2. 切削变形、切削力与切削温度与工艺参数的关系与变化规律。 3. 刀具寿命与各工艺参数的关系及变化规律。 第三章 金属切削机床 【学习目标】 1．了解机床的基本组成和技术性能指标；掌握机床的分类和型号编制规则； 2．了解金属切削机床的结构组成；理解其各个部件应满足的基本要求及结构形 式； 3．了解常用金属切削机床的结构特点及适用范围； 4．了解高速加工机床及其组成部件的特点。 【学习内容】 第三章 金属切削机床 √ 理论/□实践 □ 学时 1.一级知识点：金属切削机床部件、常见的金属切削机床、数控机床 2.二级知识点：概述 3.三级知识点：无 —281— 8 【学习重点】 主要讲授金属切削机床的基本知识与各类机床的应用。要求学生了解金属切削 机床的基本知识，包括机床的分类、型号、主要技术参数；了解典型机床的结构与传 动；了解各类机床的用途，具备合理选用机床的初步能力。 【学习难点】 机床运动机构与传动链分析、常用机床的结构与特点。 第四章 机床夹具原理与设计 【学习目标】 1．了解机床夹具的概念、工作原理、作用、分类和组成； 2．理解并熟练掌握工件的定位原理；了解常用的定位方式和定位元件；能够熟 练分析定位方案的自由度限制及是否合理； 3．理解基准和定位误差的概念，熟练掌握定位误差的计算方法； 4．了解夹紧机构的组成；理解夹紧机构设计的原则；掌握常见夹紧机构的原 理； 5．了解各种类型夹具的原理、设计特点和构成； 6．理解并掌握夹具设计的基本步骤。 【学习内容】 第四章 机床夹具原理与设计 √ 理论/□实践 □ 学时 10 1.一级知识点：工件在夹具中的定位、定位误差分析、工件在夹具中的夹紧、 机床夹具设计的基本步骤 2.二级知识点：机床夹具概述各类机床夹具、现代机床夹具 3.三级知识点：无 【学习重点】 主要讲授机床夹具设计的基础知识和常用夹紧机构。要求学生理解工件定位概念 和六点定位原理、四种定位情况、常用定位元件及其所限制的自由度；掌握定位误差 的计算与分析方法；掌握夹紧力三要素的设计原则，了解斜楔、螺旋、偏心和定心夹 紧装置的结构与特点；了解不同机床夹具的结构、特点及应用场合，初步掌握夹具的 —282— 设计方法。 【学习难点】 六点定位原理的理解与应用；夹紧误差分析与计算；典型夹紧机构分析。 第五章 工艺规程设计 【学习目标】 1．理解并掌握机械加工工艺规程的相关概念； 2．掌握机械加工工艺规程设计的步骤、原则；掌握工艺路线拟定中定位基准的 选择原则；理解工艺规程设计中加工方法的选择、加工阶段的划分、工序的顺序安排 的相关原则； 3．理解加工余量、工序尺寸的概念和确定方法；理解尺寸链的概念，掌握尺寸 链的确定方法； 4．理解时间定额的概念；理解工艺过程技术经济分析方法；了解工艺文件的组 成； 5．掌握装配的相关概念；掌握保证装配精度的工艺方法。 【学习内容】 第五章 工艺规程设计 √ 理论/□实践 □ 学时 12 1.一级知识点：机械加工工艺规程设计、加工余量及工序尺寸、数控加工工艺 过程分析与设计、机械加工工艺过程的技术经济分析及工艺文件、机器装配工 艺规程设计 2.二级知识点：概述、制订机械加工工艺规程实例——车床主轴箱箱体工艺规 程的制订 3.三级知识点：无 【学习重点】 1. 制定机械加工工艺规程的基本概念、基本内容与基本计算。要求学生理解 工艺过程、工序、工步、工位、生产类型、生产成本等基本概念；理解工艺规程制定 中的基本内容（定位基准选择、工艺路线拟定、加工阶段的划分和工序安排、加工余 量的确定、机械加工技术经济分析等）；工艺规程设计的主要内容，一般原则和程 序；掌握工序尺寸链的计算方法；具备制定一般零件机械加工工艺规程的初步能力。 2. 保证机器装配精度的方法、装配尺寸链的计算原理和方法、装配工艺规程 —283— 的制订。要求学生了解保证机器装配精度的四种方法（互换法、选配法、修配法和调 整法）；掌握装配尺寸链计算原理与方法；具备分析和制订装配工艺规程的初步能 力。 【学习难点】 1. 基准概念的理解与应用； 2．工艺规程设计的原则，简单零件的工艺规程制订与分析； 3．装配尺寸链（特别是空间尺寸链）的分析和计算。 第六章 机械制造质量分析与控制 【学习目标】 1．理解机械加工精度、加工误差的概念和影响因素；了解加工经济精度的概 念；理解零件获得加工精度的方法； 2．理解影响加工精度的各种因素，掌握这些因素对加工精度影响规律；掌握保 证和提高加工精度的途径； 3．理解加工误差的性质；掌握加工误差的统计分析方法； 4．了解表面质量对零件使用性能的影响；理解机械加工表面粗糙度及其影响因 素；理解机械加工后表面物理力学性能的变化；了解控制加工表面质量的途径； 5．了解机械加工过程中振动的基本概念及控制途径。 【学习内容】 第六章 机械制造质量分析与控制 √ 理论/□实践 □ 学时 12 1.一级知识点：机械制造质量分析与控制、影响加工精度的因素及其分析、加 工误差的综合分析、机械加工表面质量 2.二级知识点：机械加工精度的基本概念、机械加工过程中振动的基本概念 3.三级知识点：无 【学习重点】 1. 各种原始误差对加工精度的影响和控制加工误差，保证加工精度的理论与方 法。要求学生理解加工精度的基本概念，包括系统误差和随机误差、刚度、误差复映 等；了解影响加工精度的主要因素，包括机床误差、加工原理误差、工艺系统力和热 变形误差等；能运用统计分析法进行零件加工质量和废品率分析，提出提高加工精度 —284— 的措施。 2. 机械加工表面质量的基本概念和机械加工表面质量对零件使用性能与寿命的 影响、改善表面质量的方法。要求学生理解机械加工表面质量的含义，理解冷作硬 化、残余应力、金相组织变化、磨削烧伤等因素对加工表面质量的影响；初步掌握分 析机械加工表面质量的方法，针对性提出改善加工质量的途径。 【学习难点】 1. 分析工艺系统的原始误差对零件的几何形状与尺寸的影响规律与解决方法， 根据误差统计规律进行工艺系统分析； 2. 表面质量的主要内容与加工精度的区别与联系，影响表面质量的主要因素与 规律，磨削过程的表面质量。 四、教学方法 1. 采用交互式、讨论式、研究式和启发式教学方法，提高学生的学习兴趣； 2. 将课本的上的理论知识与生产实践相结合，训练学生的工程创新能力； 3. 将讲授与自学相结合，培养学生的自主学习能力； 4. 运用现代化多媒体教学手段，扩大教学信息量，解决内容与学时的矛盾，同 时使课堂教学更加形象与生动。 五、课程考核 本课程是考试课，考试方式为闭卷。课程成绩评定由期末考试成绩和平时成绩两 部分组成，期末考试成绩占总成绩的 70%，平时成绩由平时考勤、听课情况、作业成 绩、测试成绩等构成，占总成绩的 30%。 总成绩（100%）=平时成绩（30%）+期末考查成绩（70%）。 六、课程评价 本课程主要通过访谈或课程考核成绩分析法等方式进行评价。 七、课程资源 （一）建议选用教材 卢秉恒. 机械制造技术基础（第 4 版）. 北京：机械工业出版社，2017. （二）主要参考书目 —285— [1] 丁江民. 机械制造技术基础习题集. 北京：机械工业出版社，2019. [2] 于骏一, 邹青边. 机械制造技术基础机械（第 2 版）. 北京：机械工业出版 社，2016. （三）其它课程资源 中 国 大 学 MOOC ， 西 安 交 通 大 学 《 机 械 制 造 技 术 基 础 》 ， https://www.icourse163.org/course/XJTU-1206502808 执笔人：韩桂全 参与人：马世榜、杜志豪、张聪正 课程负责人：韩桂全 审核人（系/教研室主任）：叶铁 审定人（主管教学副院长/副主任）：韩桂全 2021 年 2 月 —286— 《计算机辅助设计与制造》课程教学大纲 一、课程信息 课程名称：计算机辅助设计与制造 Computer Aided Design and Manufacturing 课程代码：69020309 课程类别：学科专业课程/选修课 适用专业：机械电子工程专业 课程学时：58学时 课程学分：3学分 修读学期：第6学期 先修课程：机械原理、机械设计、互换性与测量技术、工程制图、机电产品数字 化设计 课内实验（实践）：8个实验（实践）项目共30学时 二、课程目标 （一）具体目标 通过本课程的学习，使学生达到以下目标： 1. 掌握计算机辅助设计与制造（以下简称CAD/CAM）技术的基本原理和基础知识 ；【支撑毕业要求1】 2. 掌握计算机辅助设计与制造技术中各单元技术及集成技术等关键技术的计算 机实现方法，具有对机电工程问题进行系统表述、建立模型、分析求解的初步能力； 【支撑毕业要求2、5】 3. 能综合利用常用的CAD/CAM软件实现零件的几何建模、工程分析、工艺文件设 计以及数控加工程序编制，具备一定的机械产品计算机辅助设计与制造的能力；【支 撑毕业要求3、4】 4. 理解团队合作的重要性，通过团队合作，具备一定的文献检索、研究报告撰 写以及表达能力。【支撑毕业要求9、10、12】 —287— （二）课程目标与毕业要求的对应关系 表1 课程目标与毕业要求的对应关系 课程目标 支撑的毕业要求 课程目标 1 1.工程知识 课程目标 2 2.问题分析 5.使用现代工具 课程目标 3 3. 设计/开发解决方案 4.研究 课程目标 4 9.个人与团队 10.沟通 12. 终身学习 支撑的毕业要求指标点 1-4 掌握现代设计方法技术、智能制造技术、现代控制技术等机械 电子工程专业知识，以及现场总线控制技术等，能够将其综合应用 于研究和解决机械电子工程领域复杂工程问题。 2-1 能够识别和判断机械电子工程领域复杂工程问题中的关键环节 和参数，并结合专业知识进行有效分解。 2-3 能够应用数理和工程基本原理，结合文献调研结果，分析机械 电子工程领域复杂工程问题，形成深刻认识并得出有效结论。 5-2 能恰当使用机械绘图等计算机软硬件技术、自动控制技术、机 电一体化技术、控制算法及仿真工具，完成机械电子工程工程项目 的设计、模拟仿真分析、实验验证，能理解其局限性； 3-1 能够针对机械电子工程领域复杂工程问题进行需求分析，设计 解决方案和满足特定需求的零部件及系统； 3-4 能够应用实验报告、设计说明书等形式呈现设计结果。 4-1 能够采用正确的方法对机械电子工程系统相关的各种用户需求 进行研究和实验验证； 4-3 能够根据实验方案构建实验系统，对实验结果进行分析和解 释，通过综合分析得到合理有效的结论。 9-1 能够主动与其他学科的成员合作共事，能独立完成团队分配的 工作； 10-1 能够通过口头、书面、图标、工程图纸等方式就机械电子领域 复杂工程问题与同行及社会公众进行有效的沟通和交流； 12-3 了解机械电子领域相关理论与技术的重要进展和前沿动态。 三、课程内容 （一）课程内容与课程目标的关系 表2 课程内容与课程目标的关系 课程内容 教学方法 支撑的课程目标 学时安排 第一章 机械 CAD/CAM 技术概述 讲授法 课程目标 1 2 第二章 工程数据计算机管理与处理技术 讲授法 课程目标 1 4 第三章 计算机图形处理技术 讲授法 课程目标 1 4 第四章 机械 CAD/CAM 建模技术 讲授法、案例教学 课程目标 2、3、4 4 第五章 计算机辅助工程分析 讲授法、案例教学 课程目标 2、3、4 4 第六章 计算机辅助工艺设计 讲授法、案例教学 课程目标 2、3、4 4 第七章 计算机辅助数控加工编程 讲授法、案例教学 课程目标 2、3、4 4 第八章 CAD/CAM 集成技术 讲授法 课程目标 1、2、3 2 实验一 工程图的自动生成 小组实验 课程目标 2、3 4 实验二 装配建模 小组实验 课程目标 2、3 4 —288— 实验三 线性静力学分析 小组实验 课程目标 2、3 4 实验四 模态分析 小组实验 课程目标 2、3 2 实验五 装配仿真 小组实验 课程目标 2、3 4 实验六 优化设计 小组实验 课程目标 2、3 4 实验七 工艺设计 小组实验 课程目标 2、3、4 4 实验八 数控编程 小组实验 课程目标 2、3 4 合计 58 学时 （二）具体内容 第一章 机械 CAD/CAM 技术概述 【学习目标】 1. 理解 CAD/CAM 技术的相关概念，系统作业过程和主要功能，以及结构组成，了 解 CAD/CAM 发展历程和当前研究热点； 2. 了解 CAD/CAM 技术的相关岗位工作内容和要求，让学生关注相关专业岗位就 业前景，明确学习目的。 【学习内容】 第一章 机械 CAD/CAM 技术概述 √ 理论/□实践 □ 学时 1.一级知识点：CAD/CAM 技术内涵、CAD/CAM 系统的主要作业过程和功能 2.二级知识点：CAD/CAM 系统的结构组成 3.三级知识点：CAD/CAM 技术的发展 【学习重点】 1. CAD/CAM 技术的相关概念； 2. CAD/CAM 系统作业过程和主要功能； 3. CAD/CAM 结构组成和常用软硬件系统。 【学习难点】 1. CAD/CAM 技术的各自含义及其功能作用; 2. CAD/CAM 系统作业过程和主要功能。 第二章 工程数据计算机管理与处理技术 【学习目标】 1. 了解 CAD/CAM 常用数据结构以及常用数据管理模式； —289— 2 2. 掌握工程手册中常用数表、数据库和常用线图的处理方式。 【学习内容】 第二章 工程数据计算机管理与处理技术 √ 理论/□实践 □ 学时 4 1.一级知识点：工程数表的计算机处理技术、工程线图的计算机处理技术 2.二级知识点：CAD/CAM 技术常用的数据结构、数据管理模式 3.三级知识点：无 【学习重点】 1. CAD/CAM 常用数据结构以及常用数据管理模式； 2. 常用数表的程序化、文件化、公式化以及数据库管理处理方式； 3. 常用线图的计算机处理技术。 【学习难点】 1. 常用数表的程序化、文件化、公式化处理； 2. 常用线图的计算机处理技术。 第三章 计算机图形处理技术 【学习目标】 1. 掌握机械 CAD/CAM 中的图形裁剪技术原理 2. 掌握二维、三维图形变换技术； 3. 了解计算机绘图技术常用方法，了解曲线和曲面的基本概念和构建方法。 【学习内容】 第三章 计算机图形处理技术 √ 理论/□ √ 实践 □ 学时 2 1.一级知识点：窗口及图形裁剪技术、图形变换技术 2.二级知识点：计算机辅助绘图技术 3.三级知识点：计算机图形处理的数学基础 【学习重点】 1. 图形裁剪技术； 2. 二维、三维图形几何变换技术； 3. 计算机绘图技术实现方法。 【学习难点】 1. 图形裁剪技术； —290— 2. 图形变换技术； 3. 计算机绘图技术。 第四章 机械 CAD/CAM 建模技术 【学习目标】 1. 掌握 CAD/CAM 建模基本知识； 2. 了解三维实体的线框模型、表面（曲面）模型、实体模型、特征模型和装配 模型建模原理、建模方法和结构的异同。 【学习内容】 第四章 机械 CAD/CAM 建模技术 √ 理论/□ √ 实践 □ 学时 4 1.一级知识点：CAD/CAM 建模技术概述、特征建模技术、装配建模技术 2.二级知识点：实体建模技术 3.三级知识点：线框建模技术、表面（曲面）建模技术 【学习重点】 1. CAD/CAM 建模基本知识； 2. 三维实体的线框模型、表面（曲面）模型、实体模型、特征模型和装配模型 建模原理、建模方法和相关数据结构。 【学习难点】 1. 特征模型建模方法； 2. 装配模型建模方法。 第五章 计算机辅助工程分析 【学习目标】 1. 了解计算机辅助工程分析内涵及其功能作用； 2. 掌握基本的有限元分析、优化设计和计算机仿真三种常用的工程分析方法。 【学习内容】 第五章 计算机辅助工程分析 √ 理论/□ √ 实践 □ 1.一级知识点：有限元分析、优化设计、计算机仿真 2.二级知识点：计算机辅助工程分析技术概述 3.三级知识点：无 【学习重点】 —291— 学时 4 1. 计算机辅助工程分析内涵及其功能作用； 2. 有限元分析、优化设计和计算机仿真等最常用的工程分析方法的基本原理、 作业流程和简单应用。 【学习难点】 1. 有限元分析、优化设计和计算机仿真等最常用的工程分析方法的基本原理和 作业过程。 第六章 计算机辅助工艺设计 【学习目标】 1. 了解 CAPP 系统基本结构组成和功能作用； 2. 掌握派生式 CAPP 系统、创成式 CAPP 系统和 CAPP 专家系统的作业过程； 3. 会运用开目 CAPP 软件进行简单的工艺设计。 【学习内容】 第六章 计算机辅助工艺设计 √ 理论/□ √ 实践 □ 学时 4 1.一级知识点：派生式 CAPP 系统、创成式 CAPP 系统、CAPP 专家系统 2.二级知识点：计算机辅助工艺设计概述 3.三级知识点：无 【学习重点】 1. CAPP 系统基本结构组成和功能作用； 2. 派生式 CAPP 系统、创成式 CAPP 系统和 CAPP 专家系统的组成及其作业过程； 3. 开目 CAPP 基本使用方法。 【学习难点】 1. 派生式 CAPP 系统、创成式 CAPP 系统和 CAPP 专家系统的组成及其作业过程； 2. 开目 CAPP 基本使用方法。 第七章 计算机辅助数控加工编程 【学习目标】 1. 了解数控编程基本知识、数控编程实现方法、数控编程刀位点计算方法； 2. 掌握 CAD/CAM 系统数控编程作业基本过程。 【学习内容】 —292— 第七章 计算机辅助数控加工编程 √ 理论/□ √ 实践 □ 学时 4 1.一级知识点：数控编程中刀位点的计算、CAD/CAM 系统数控编程作业过程 2.二级知识点：数控编程技术基础、数控编程方法及其实现 3.三级知识点：无 【学习重点】 1. 数控编程基本知识； 2. 数控编程中刀位点的计算； 3. CAD/CAM 系统数控编程作业过程。 【学习难点】 1. 数控编程中刀位点的计算; 2. CAD/CAM 系统数控编程作业过程。 第八章 CAD/CAM 集成技术 【学习目标】 1. 了解 CAD/CAM 系统集成的基本概念、集成领域及其作用； 2. 了解 CAD/CAM 系统集成所涉及的关键技术和集成方式； 3. 了解基于 PDM 平台的 CAD/CAM 系统集成技术原理。 【学习内容】 第八章 CAD/CAM 集成技术 √ 理论/□实践 □ 学时 1.一级知识点：PDM 平台的 CAD/CAM 系统集成 2.二级知识点：CAD/CAM 系统集成关键技术、CAD/CAM 系统集成方式 3.三级知识点：CAD/CAM 系统集成技术概述 【学习重点】 1. CAD/CAM 系统集成的基本概念、集成领域及其作用； 2. CAD/CAM 系统集成所涉及的关键技术和集成方式； 3. 常见的基于 PDM 平台的 CAD/CAM 系统集成的实现技术。 【学习难点】 1. CAD/CAM 系统集成所涉及的关键技术和集成方式； 2. 常见的基于 PDM 平台的 CAD/CAM 系统集成的实现技术。 表 3 课内实验（践）项目与学时分配 —293— 2 序 号 实验（践）项 目名称 1 工程图的自动生成 2 装配建模 3 线性静力学分析 4 模态分析 5 装配仿真 6 优化设计 7 工艺设计 8 数控编程 实验（践）内容 借助 CAD 软件，建立机械零部件 三维实体模型，自动生成二维工 程图并进行标注 借助 CAD 软件，分别采用自底向 上和自顶向下装配建模方法，建 立机械零部件装配模型 借助 CAE 软件，对某机械零部件 进行静力学分析，判断其结构设 计的合理性 借助 CAE 软件，对某机械零部件 进行模态分析，了解其振动特性 借助 CAE 软件，对某机械零部件 进行运动分析，了解其运动特性 借助 CAE 软件，对某机构行优化 设计，实现优化目标 借助 CAPP 软件，对某机械零部 件进行工艺规程设计 借助 CAM 软件，对某机械零部件 进行数控加工编程 学时 实验类 型 每组人 数 4 综合性 必开 4 设计性 必开 4 综合性 2 综合性 4 综合性 必开 4 综合性 必开 4 综合性 必开 4 综合性 必开 根据学生 人数和机 房容量适 当调整 必开/ 选开 必开 必开 四、教学方法 1. 将讲授与自学相结合，培养学生的自主学习能力； 2. 采用理论与实践相结合，理论讲述与实例分析相结合的方法进行教学，培养 和提高学生分析问题和解决问题的能力； 3. 运用现代化多媒体教学手段，扩大教学信息量，解决内容与学时的矛盾，同 时使课堂教学更加形象与生动。 五、课程考核 本课程是考查课，课程成绩评定由期末考查成绩和平时成绩两部分组成。期末考 查采用课程论文进行考核，该成绩占总成绩的 50%。平时成绩由平时考勤、听课情 况、作业完成情况、阶段性测试、上机实验情况、实验报告完成情况等构成，占总成 绩的 50%。 总成绩（100%）=平时成绩（50%）+期末考查成绩（50%）。 六、课程评价 本课程主要通过访谈或课程考核成绩分析法等方式进行评价。 七、课程资源 （一）建议选用教材 —294— 王隆太.机械 CAD/CAM 技术（第 4 版）. 北京：机械工业出版社，2017. （二）主要参考书目 [1] 乔立红，郑联语. 计算机辅助设计与制造. 北京：机械工业出版社，2014. [2] 边培莹. 机械 CAD/CAM 原理及应用. 北京：机械工业出版社，2019. （三）其它课程资源 中 国 大 学 MOOC ， 北 京 交 通 大 学 《 计 算 机 辅 助 设 计 与 制 造 技 术 》 ， https://www.icourse163.org/course/preview/NJTU-1205719809?tid=1206012217 执笔人：韩桂全 参与人：马世榜、杜志豪 课程负责人：韩桂全 审核人（系/教研室主任）：叶铁 审定人（主管教学副院长/副主任）：韩桂全 2021 年 2 月 —295— 《特种加工技术》课程教学大纲 一、课程信息 课程名称：特种加工技术 Non-Traditional Machining Technology 课程代码：69020317 课程类别：学科专业课程/选修课 适用专业：机械电子工程专业 课程学时：36学时 课程学分：1学分 修读学期：第7学期 先修课程：机械制造技术基础、材料力学、金工实习、工程材料及成形工艺、互 换性与测量技术 课内实验（实践）：5个实验（实践）项目共18学时 二、课程目标 （一）具体目标 通过本课程的学习，使学生达到以下目标： 1. 使学生了解与常规切削加工方法不同的一些特种加工新工艺，懂得可以用电 、化学、热、光、声等能的形式加工难加工材料、复杂表面和有某些特殊要求的零件 进行加工；【支撑毕业要求1】 2. 使学生初步了解掌握电火花加工、电解加工、激光加工、超声加工等特种加 工技术的基本原理、基本规律，具有能合理选择加工方法的基础知识，提高其解决工 艺难题的能力；【支撑毕业要求2】 3. 培养学生对物理、化学、电工、液压、机械等多门课程各种学科知识的综合 应用能力，巩固并深化前期课程；【支撑毕业要求2、3】 4. 培养学生查找、检索、跟踪最新技术发展现状的能力，并尝试培养学生综合 运用所学专业知识发掘有价值研究点的能力。【支撑毕业要求5、12】 —296— （二）课程目标与毕业要求的对应关系 表1 课程目标与毕业要求的对应关系 课程目标 支撑的毕业要求 课程目标 1 1.工程知识 课程目标 2 2. 问题分析 课程目标 3 2. 问题分析 3. 设计/开发解决方案 课程目标 4 5.使用现代工具 12. 终身学习 支撑的毕业要求指标点 1-4 掌握现代设计方法技术、智能制造技术、现代控制技术等机械 电子工程专业知识，以及现场总线控制技术等，能够将其综合应用 于研究和解决机械电子工程领域复杂工程问题。 2-3 能够应用数理和工程基本原理，结合文献调研结果，分析机械 电子工程领域复杂工程问题，形成深刻认识并得出有效解决方案和 结论。 2-3 能够应用数理和工程基本原理，结合文献调研结果，分析机械 电子工程领域复杂工程问题，形成深刻认识并得出有效解决方案和 结论。 3-1 能够针对机械电子工程领域复杂工程问题进行需求分析，设计 解决方案和满足特定需求； 5-3 能熟练运用文献检索工具，获取机械电子工程领域理论与技术 的最新进展。 12-3 了解机械电子领域相关理论与技术的重要进展和前沿动态。 三、课程内容 （一）课程内容与课程目标的关系 表2 课程内容与课程目标的关系 课程内容 教学方法 支撑的课程目标 学时安排 第 1 章 概论 讲授法 课程目标 1、4 1 第 2 章 电火花加工 讲授法 课程目标 2、3 4 第 3 章 电火花线切割加工 讲授法 课程目标 2、3 2 第 4 章 电化学加工 讲授法 课程目标 2、3 4 第 5 章 激光加工 讲授法 课程目标 2、3 1 第 6 章 超声加工 讲授法 课程目标 2、3 1 第 7 章 快速成形技术 讲授法 课程目标 2、3 4 第 8 章 其他特种加工 讲授法 课程目标 2、3、4 1 实验一 电火花加工实验 小组实验 课程目标 2、3 4 实验二 CAXA 线切割自动编程实践 小组实验 课程目标 2、3 2 实验三 数控电火花线切割加工实验 小组实验 课程目标 2、3 4 实验四 激光加工实验 小组实验 课程目标 2、3 4 实验五 快速成形技术实验 小组实验 课程目标 2、3 4 合计 （二）具体内容 —297— 36 学时 第一章 概论 【学习目标】 1. 使学生了解特种加工产生的背景和发展过程，及特种加工的分类及影响； 2. 培养学生科学研究和解决工程问题的辩证思维方法和勇于打破陈规的创新意 识。 【学习内容】 第一章 概论 √ 理论/□实践 □ 学时 1 1.一级知识点：特种加工对材料可加工性和结构工艺性等的影响 2.二级知识点：特种加工的产生及发展、特种加工的分类 3.三级知识点：无 【学习重点】 特种加工的主要特点和特种加工的分类。 【学习难点】 理解特种加工对材料可加工性和结构工艺性等的影响。 第 2 章 电火花加工 【学习目标】 1. 掌握电火花加工的基本原理和加工机理； 2. 了解电火花穿孔成型加工的各种加工方法，理解电火花加工用脉冲电源、自 动进给调节系统及电火花加工机床； 3. 掌握电火花加工中电规准的选择和转换的原则，运用原理控制加工精度、表 面粗糙度、蚀除速度等。 【学习内容】 第二章 电火花加工 √ 理论/□ √ 实践 □ 学时 8 1.一级知识点：电火花加工的基本原理及其分类、电火花加工的机理、电火花 加工中的一些基本规律、电火花穿孔成形加工 2.二级知识点：电火花加工用的脉冲电源、电火花加工的自动进给调节系统、 电火花加工机床 3.三级知识点：其他电火花加工 【学习重点】 —298— 电火花加工概念及加工特点、极性效应、加工速度和损耗速度、自动进给调节系 统的作用、电规准。 【学习难点】 自动进给调节系统及电规准的选择原则。 第三章 电火花线切割加工 【学习目标】 1. 了解线切割加工原理及加工设备； 2. 理解影响线切割工艺指标的因素和加工工艺； 3. 掌握 WEDM 的控制系统和编程技术，以及简单零件的线切割加工 3B 程序的编 写。 【学习内容】 第三章 电火花线切割加工 √ 理论/□ √ 实践 □ 学时 8 1.一级知识点：电火花线切割加工原理、特点及应用范围，电火花线切割加工 设备，电火花线切割控制系统和编程技术 2.二级知识点：线切割加工工艺及其扩展应用、影响线切割工艺指标的因素 3.三级知识点：无 【学习重点】 线切割加工基本原理、轨迹控制和加工控制、切割速度和切割效率。 【学习难点】 电参量和非电参量对工艺指标的影响。 第 4 章 电化学加工 【学习目标】 1. 了解电化学加工的分类以及各种电化学加工工艺过程； 2. 理解电化学加工的基本原理，电解加工和电解磨削的加工机理； 3. 掌握电解加工的基本规律，以及提高电解加工精度的途径，能够进行电解加 工的设计计算。 【学习内容】 —299— 第四章 电化学加工 √ 理论/□实践 □ 学时 4 1.一级知识点：电化学加工原理及分类、电解加工、电解磨削 2.二级知识点：电铸、涂镀及复合镀加工 3.三级知识点：无 【学习重点】 电化学加工概念、平衡电极电位 、浓差极化和电化学极化、金属钝化和活化、 电化学加工分类、电化学当量、端面平衡间隙。 【学习难点】 电化学当量的计算、电解蚀除速度和加工时间计算、电极间隙大小的计算。 第五章 激光加工 【学习目标】 1. 理解激光加工的原理和特点； 2. 了解激光加工的基本设备及工作原理; 3. 掌握激光加工工艺和适用场合。 【学习内容】 第五章 激光加工 √ 理论/□ √ 实践 □ 学时 5 1.一级知识点：激光加工的原理和特点 2.二级知识点：激光加工的基本设备、激光加工工艺及应用 3.三级知识点：无 【学习重点】 激光加工的概念、激光的特性。固体激光器和气体激光器优缺点。影响激光打孔 主要因素、激光加工的应用。 【学习难点】 激光产生机理。 第六章 超声加工 【学习目标】 1.了解超声加工的基本原理以及加工设备和组成部分； 2. 掌握影响超声加工速度、精度和表面质量的因素。 【学习内容】 —300— 第六章 超声加工 √ 理论/□实践 □ 学时 1 1.一级知识点：超声加工的基本原理和特点，超声加工设备及其组成部分，超 声加工速度、精度、表面质量及其影响因素 2.二级知识点：超声加工的应用 3.三级知识点：无 【学习重点】 超声加工的概念、空化作用。超声波的特性、换能器和变幅杆的结构、超声加工 工作液、超声加工的应用。 【学习难点】 超声加工基本原理、声学部件的工作原理、影响超声加工质量的各种因素。 第七章 快速成形技术 【学习目标】 了解 RP 技术的基本原理、特点以及加工设备和应用。 【学习内容】 第六章 快速成形技术 √ 理论/□ √ 实践 □ 学时 8 1.一级知识点：光敏树脂液相固化成形、选择性激光粉末烧结成形、薄片分层 叠加成形 2.二级知识点：熔丝堆积成形 3.三级知识点：无 【学习重点】 RP 加工技术的工作原理。 【学习难点】 RP 加工技术的应用范围。 第八章 其他特种加工 【学习目标】 了解电子束和离子束加工、化学加工、等离子体加工、挤压珩磨、水射流切割等 特种加工方法的基本原理、加工设备以及其应用范围。 【学习内容】 第六章 —301— 其他特种加工 √ 理论/□实践 □ 学时 1 1.一级知识点：电子束和离子束加工、化学加工、等离子体加工、铝合金微弧 氧化表面陶瓷化处理技术 2.二级知识点：磨料流加工、水射流切割、磁性磨料研磨加工和磁性磨料电解 研磨加工 3.三级知识点：无 【学习重点】 化学加工、等离子体加工、挤压珩磨、水射流等的工作原理。 【学习难点】 各种加工方法的应用范围。 表 3 课内实验（践）项目与学时分配 序 号 实验（践）项 目名称 1 电火花加工实验 2 3 CAXA 线切割自动编 程实践 数控电火花线切割 加工实验 4 激光加工实验 5 快速成形技术实验 实验（践）内容 材料的电火花腐蚀切除性，放电 参数及电源极性对电火花加工精 度和表面质量的影响 使用 CAXA 软件，自行设计创意 零件图形，完成绘制及编程 使用数控电火花线切割机床，加 工创意图形 用激光打标机控制软件进行简单 图形编辑，并完成图形制作 设计出三维创意模型，并使用熔 丝堆积成形设备，制作出模型 学时 实验 类型 每组人 数 必开/ 选开 4 综合性 15 必开 2 设计性 5 必开 4 综合性 15 必开 4 综合性 15 必开 4 综合性 15 必开 四、教学方法 1. 将讲授与自学相结合，培养学生的自主学习能力； 2. 采用理论与实践相结合，理论讲述与实例分析相结合的方法进行教学，培养 和提高学生分析问题和解决问题的能力； 3. 运用现代化多媒体教学手段，扩大教学信息量，解决内容与学时的矛盾，同 时使课堂教学更加形象与生动。 五、课程考核 本课程是考查课，课程成绩评定由期末考查成绩和平时成绩两部分组成。期末考 查采用课程论文的形式进行考核，该成绩占总成绩的 50%。平时成绩由平时考勤、听 课情况、实验情况、实验报告完成情况等构成，占总成绩的 50%。 总成绩（100%）=平时成绩（50%）+期末考查成绩（50%）。 —302— 六、课程评价 本课程主要通过访谈或课程考核成绩分析法等方式进行评价。 七、课程资源 （一）建议选用教材 白基成. 特种加工(第 6 版). 北京: 机械工业出版社，2013 （二）主要参考书目 [1] 刘志东. 特种加工(第 2 版). 北京: 北京大学出版社, 2017 [2] 张世凭. 特种加工技术. 重庆: 重庆大学出版社，2014 （三）其它课程资源 中 国 大 学 MOOC ， 青 岛 职 业 技 术 学 院 《 特 种 加 工 技 术 》 ， https://www.icourse163.org/course/QTC-1449631169?from=searchPage 执笔人：韩桂全 参与人：马世榜、杜志豪 课程负责人：韩桂全 审核人（系/教研室主任）：叶铁 审定人（主管教学副院长/副主任）：韩桂全 2021 年 2 月 —303— 《虚拟样机技术》课程教学大纲 一、课程信息 课程名称：虚拟样机技术 Virtual Prototyping Technology 课程代码：69020326 课程类别：学科专业课程/选修课 适用专业：机械电子工程专业 课程学时：48学时 课程学分：2学分 修读学期：第6学期 先修课程：机械原理、机械设计、理论力学、工程制图、机电产品数字化设计 课内实验（实践）：11个实验（实践）项目共22学时 二、课程目标 （一）具体目标 通过本课程的学习，使学生达到以下目标： 1. 掌握虚拟样机技术基本概念，了解该技术发展前沿；【支撑毕业要求1、12】 2. 掌握虚拟样机技术软件ADAMS中的基础建模、添加约束和驱动、定义函数、建 立柔性体、仿真与结果动态分析方法；【支撑毕业要求5】 3. 能够进行创新优化设计和基础的控制设计，掌握ADAMS软件的综合应用，并能 够与生产实践相结合，具备独立完成与机械产品相关的简单虚拟样机模型创建和运动 仿真分析的能力；【支撑毕业要求3、4】 4. 在分组讨论和实例分析过程中，培养和锻炼学生的机械产品设计分析能力、 表达能力和团队合作精神。【支撑毕业要求9、10】 （二）课程目标与毕业要求的对应关系 表1 课程目标与毕业要求的对应关系 课程目标 支撑的毕业要求 支撑的毕业要求指标点 —304— 课程目标 1 1.工程知识 12. 终身学习 1-4 掌握现代设计方法技术、智能制造技术、现代控制技术等机械 电子工程专业知识，以及现场总线控制技术等，能够将其综合应用 于研究和解决机械电子工程领域复杂工程问题。 12-3 了解机械电子领域相关理论与技术的重要进展和前沿动态。 课程目标 2 5.使用现代工具 课程目标 3 3. 设计/开发解决方案 4. 研究 课程目标 4 9. 个人与团队 10. 沟通 5-1 能熟练使用数学仿真软件工具及各种检测仪器分析系统的性 能，并能运用图表、公式等手段表达和解决机械电子工程的设计问 题； 5-2 能恰当使用机械绘图等计算机软硬件技术、自动控制技术、机 电一体化技术、控制算法及仿真工具，完成机械电子工程工程项目 的设计、模拟仿真分析、实验验证，能理解其局限性； 3-1 能够针对机械电子工程领域复杂工程问题进行需求分析，设计 解决方案和满足特定需求； 3-4 能够应用实验报告、设计说明书等形式呈现设计结果。 4-1 能够采用正确的方法对机械电子工程系统相关的各种用户需求 进行研究和实验验证； 9-1 能够主动与其他学科的成员合作共事，能独立完成团队分配的 工作； 10-1 能够通过口头、书面、图标、工程图纸等方式就机械电子领域 复杂工程问题与同行及社会公众进行有效的沟通和交流； 三、课程内容 （一）课程内容与课程目标的关系 表2 课程内容与课程目标的关系 课程内容 教学方法 支撑的课程目标 学时安排 第 1 章 虚拟样机技术概论 讲授法 课程目标 1 2 第 2 章 虚拟样机建模基础 讲授法、案例教学 课程目标 2、4 8 第 3 章 函数的定义及其应用 讲授法、案例教学 课程目标 2、4 8 第 4 章 柔性体建模及系统振动特性分析 讲授法、案例教学 课程目标 2、4 2 第 5 章 机构的参数化建模与优化设计 讲授法、案例教学 课程目标 3、4 4 第 6 章 虚拟样机的控制设计 讲授法、案例教学 课程目标 3、4 2 实验一 机构的运动学仿真与分析 上机实验 课程目标 2、4 2 实验二 机构的动力学仿真与分析 上机实验 课程目标 2、4 2 实验三 行星轮系建模与仿真 上机实验 课程目标 2、4 2 实验四 凸轮机构建模与仿真 上机实验 课程目标 2、4 2 实验五 基本函数的定义及其应用 上机实验 课程目标 2、4 2 实验六 IF 函数的定义及其应用 上机实验 课程目标 2、4 2 实验七 STEP 函数的定义及其应用 上机实验 课程目标 2、4 2 实验八 SPLINE 函数的定义及其应用 上机实验 课程目标 2、4 2 实验九 柔性体建模与仿真 上机实验 课程目标 2、4 2 实验十 机构的参数化建模与优化设计 上机实验 课程目标 3、4 2 —305— 实验十一 虚拟样机的控制设计 上机实验 课程目标 3、4 合计 2 48 学时 （二）具体内容 第一章 虚拟样机技术概论 【学习目标】 1. 了解虚拟样机技术的基本概念、应用及特点； 2. 熟悉 ADAMS 软件建模环境； 3. 帮助学生树立掌握虚拟样机等先进仿真分析技术，服务国家汽车制造、工程 机械、航空航天等领域产业发展，报效祖国的雄心壮志。 【学习内容】 第一章 虚拟样机技术概论 √ 理论/□实践 □ 学时 2 1.一级知识点：虚拟样机技术的基本概念、虚拟样机技术应用软件、ADAMS 软 件简介及应用基础 2.二级知识点：机械产品设计的主要过程 3.三级知识点：虚拟样机技术的应用及特点 【学习重点】 1. 虚拟样机技术的基本概念、应用及特点； 2. ADAMS 软件建模环境。 【学习难点】 ADAMS 软件建模环境。 第 2 章 虚拟样机建模基础 【学习目标】 1. 掌握应用 ADAMS 软件创建机构的虚拟样机模型的方法； 2. 掌握基本的运动学、动力学仿真分析方法； 3. 掌握行星轮系和凸轮机构的仿真分析方法。 【学习内容】 第二章 虚拟样机建模基础 √ 理论/□ √ 实践 □ 学时 16 1.一级知识点：行星轮系建模与仿真、凸轮机构建模与仿真 —306— 2.二级知识点：机构的运动学仿真与分析、机构的动力学仿真与分析 3.三级知识点：无 【学习重点】 1. ADAMS 软件创建机构的虚拟样机模型； 2. 连杆机构的运动学仿真分析； 3. 机构的动力学仿真与分析； 4. 机构的装配法建模。 【学习难点】 1. 行星轮系建模与仿真； 2. 凸轮机构建模与仿真； 3. 机构的装配法建模。 第三章 函数的定义及其应用 【学习目标】 1. 掌握基本函数的定义和使用方法； 2. 掌握 IF 函数、STEP 函数、SPLINE 函数的定义和使用方法； 3. 会使用函数表述实际工程问题。 【学习内容】 第三章 函数的定义及其应用 √ 理论/□ √ 实践 □ 学时 16 1.一级知识点：IF 函数的定义及其应用、STEP 函数的定义及其应用、SPLINE 函数的定义及其应用 2.二级知识点：基本函数的定义及其应用 3.三级知识点：无 【学习重点】 ADAMS 中基本函数、IF 函数、STEP 函数、SPLINE 的定义和应用。 【学习难点】 IF 函数、STEP 函数、SPLINE 的定义和应用。 第 4 章 柔性体建模及系统振动特性分析 【学习目标】 1. 掌握非连续柔性体建模、刚柔转换建模、ADAMS/Flex 模块导入三种常用的柔 —307— 性体的建模和仿真方法； 2. 掌握三种柔性体建模方法仿真结果的差异和应用局限性。 【学习内容】 柔性体建模及系统振动特 √ 理论/□ √ 实践 □ 学时 性分析 1.一级知识点：刚体转换成柔性体方式建模、ADAMS/Flex 柔性分析模块 2.二级知识点：非连续柔性体建模 3.三级知识点：无 第四章 4 【学习重点】 非连续柔性体建模、刚柔转换建模、ADAMS/Flex 模块导入三种常用的柔性体的 建模和仿真方法。 【学习难点】 刚柔转换建模、ADAMS/Flex 模块导入柔性体。 第五章 机构的参数化建模与优化设计 【学习目标】 1. 掌握对机构模型的参数化建模方法； 2. 掌握机构优化设计基本方法； 3. 能够与生产实践相结合，进行创新优化设计。 【学习内容】 机构的参数化建模与优化 √ 理论/□ √ 实践 □ 设计 1.一级知识点：试验设计、机构优化设计 2.二级知识点：机构的参数化建模、设计变量研究 3.三级知识点：无 第五章 学时 6 【学习重点】 ADAMS 中机构模型的参数化建模方法，机构优化设计方法。 【学习难点】 机构优化设计方法。 第六章 虚拟样机的控制设计 —308— 【学习目标】 1. 掌握 ADAMS 环境下传感器的创建方法； 2. 会通过仿真描述对机构进行简单的控制。 【学习内容】 第六章 虚拟样机的控制设计 √ 理论/□ √ 实践 □ 学时 4 1.一级知识点：仿真过程描述（Simulation Script）设计 2.二级知识点：传感器的创建与应用 3.三级知识点：无 【学习重点】 1. ADAMS 环境下传感器的创建； 2. 仿真过程描述（Simulation Script）设计； 3.简单机构的控制仿真。 【学习难点】 1. 仿真过程描述（Simulation Script）设计； 2.简单机构的控制仿真。 表 3 课内实验（践）项目与学时分配 序 号 实验（践）项 目名称 1 机构的运动学仿真 与分析 2 机构的动力学仿真 与分析 3 行星轮系建模与仿 真 4 凸轮机构建模与仿 真 5 基本函数的定义及 其应用 —309— 实验（践）内容 运用装配建模方法，建立教材实 例 2.1 模型，并进行仿真分析 驱动力 F=140+/-学号后两位，其 他条件不变，完成教材实例 2.2 的建模和仿真 行星架 H 的角速度ωH=30/60+学 号后两位（单位：°/s），要求 行星架转动一周，其他条件不 变，完成教材实例 2.3 的建模和 仿真，给出行星轮 2 相对系杆的 角速度大小 凸轮回转中心 A 到凸轮的几何中 心 O 的距离 H=30+/-0.5×学号后 两位（单位：mm），其他条件不 变，完成教材实例 2.4 的建模和 仿真，给出从动件尖端随凸轮转 角的位移、速度、加速度变化关 系 F=sinωt+cosωt，ω分别取 1、 2π、(10/40+学号后两位)π， 学时 实验 类型 每组人 数 必开/ 选开 2 综合性 1 必开 2 综合性 1 必开 2 综合性 1 必开 2 综合性 1 必开 2 综合性 1 必开 6 IF 函数的定义及其 应用 7 STEP 函数的定义及 其应用 8 SPLINE 函数的定义 及其应用 9 柔性体建模与仿真 10 机构的参数化建模 与优化设计 11 虚拟样机的控制设 计 仿真时长 50s，仿真步数不少于 1000 步，其他条件不变，完成教 材实例 3.1 的建模和仿真，给出 三种作用力下球心位置振幅最大 值 IF 函数用位移形式表示，其他条 件不变，完成教材实例 3.2 的建 模和仿真 STEP 函数采用不同于实例的形 式，其他条件不变，完成教材实 例 3.3 的建模和仿真（要求在报 告中给出所采用的 STEP 函数） 修改发射俯仰角为 45+/-学号后 两位，其他条件不变，完成教材 实例 3.4 的建模和仿真分析 参考教材实例 4.1，曲柄转速 400π rad/s，其他条件不变， 对比分析当连杆为刚体、非连续 柔性体（分段数 10）、刚体转换 柔性体和导入柔性体四种情况下 的摇杆运动情况变化规律（要求 给出曲柄转动一圈过程中曲柄的 转角变化情况） 完成牛头刨床的建模、优化设计 和仿真 完成教材实例 6.1、6.2，根据仿 真结果，绘制物体质心轨迹曲线 （横坐标为质心 x 方向位移，纵 坐标为质心 y 向位移） 2 综合性 1 必开 2 综合性 1 必开 2 综合性 1 必开 2 综合性 1 必开 2 综合性 3 必开 2 综合性 1 必开 四、教学方法 1. 将讲授与自学相结合，培养学生的自主学习能力； 2. 采用理论与实践相结合，理论讲述与实例分析相结合的方法进行教学，培养 和提高学生分析问题和解决问题的能力； 3. 运用现代化多媒体教学手段，扩大教学信息量，解决内容与学时的矛盾，同 时使课堂教学更加形象与生动。 五、课程考核 本课程是考查课，课程成绩评定由期末考查成绩和平时成绩两部分组成。期末考 查通过上机操作的形式进行考核，占总成绩的 50%。平时成绩由平时考勤、听课情 况、上机实验情况、实验报告完成情况等构成，占总成绩的 50%。 总成绩（100%）=平时成绩（50%）+期末考查成绩（50%）。 六、课程评价 本课程主要通过访谈或课程考核成绩分析法等方式进行评价。 —310— 七、课程资源 （一）建议选用教材 郭卫东, 李守忠. 虚拟样机技术与 ADAMS 实用实例教程（第 2 版）. 北京：北京 航空航天大学出版社，2018. （二）主要参考书目 [1] 宋少云, 尹芳编.ADAMS 在机械设计中的应用.北京：国防工业出版社，2015 [2] 陈峰华.ADAMS2018 虚拟样机技术从入门到精通.北京：清华大学出版社， 2019 （三）其它课程资源 中 国 大 学 MOOC ， 华 中 农 业 大 学 《 虚 拟 样 机 技 术 》 ， https://www.icourse163.org/course/HZAU-1449913176 执笔人：韩桂全 参与人：马世榜、杜志豪 课程负责人：韩桂全 审核人（系/教研室主任）：叶铁 审定人（主管教学副院长/副主任）：韩桂全 2021 年 2 月 —311— 《有限元分析》课程教学大纲 一、课程信息 课程名称：有限元分析 Finite Element Analysis 课程代码：69020324 课程类别：学科专业课程/选修课 适用专业：机械电子工程专业 课程学时：54学时 课程学分：2学分 修读学期：第5学期 先修课程：理论力学、材料力学、工程制图、机械产品数字化设计、工程材料及 成形工艺 课内实验（实践）：14个实验（实践）项目共36学时 二、课程目标 （一）具体目标 通过本课程的学习，使学生达到以下目标： 1. 了解有限元方法的基本概念、特点和基本原理；【支撑毕业要求1】 2. 以ANSYS有限元通用分析软件为例了解一般商业有限元软件的组成及结构，掌 握ANSYS软件的基本使用；【支撑毕业要求5】 3. 掌握简单的杆系结构、梁系结构、弹性力学平面问题和实体结构的有限元分 析方法，掌握工程结构的受力及变形分析技能，培养和锻炼学生的工程设计能力和解 决问题的能力；【支撑毕业要求2、3、4】 4. 在分组讨论和实例分析过程中，培养和锻炼学生的机械产品设计分析能力、 表达能力和团队合作精神。【支撑毕业要求9、10】 （二）课程目标与毕业要求的对应关系 表1 课程目标与毕业要求的对应关系 —312— 课程目标 支撑的毕业要求 课程目标 1 1.工程知识 课程目标 2 5.使用现代工具 课程目标 3 2. 问题分析 3. 设计/开发解决方案 4. 研究 课程目标 4 9. 个人与团队 10. 沟通 支撑的毕业要求指标点 1-4 掌握现代设计方法技术、智能制造技术、现代控制技术等机械 电子工程专业知识，以及现场总线控制技术等，能够将其综合应用 于研究和解决机械电子工程领域复杂工程问题。 5-1 能熟练使用数学仿真软件工具及各种检测仪器分析系统的性 能，并能运用图表、公式等手段表达和解决机械电子工程的设计问 题； 5-2 能恰当使用机械绘图等计算机软硬件技术、自动控制技术、机 电一体化技术、控制算法及仿真工具，完成机械电子工程工程项目 的设计、模拟仿真分析、实验验证，能理解其局限性； 2-3 能够应用数理和工程基本原理，结合文献调研结果，分析机械 电子工程领域复杂工程问题，形成深刻认识并得出有效解决方案和 结论。 3-1 能够针对机械电子工程领域复杂工程问题进行需求分析，设计 解决方案和满足特定需求； 3-4 能够应用实验报告、设计说明书等形式呈现设计结果。 4-1 能够采用正确的方法对机械电子工程系统相关的各种用户需求 进行研究和实验验证； 9-1 能够主动与其他学科的成员合作共事，能独立完成团队分配的 工作； 10-1 能够通过口头、书面、图标、工程图纸等方式就机械电子领域 复杂工程问题与同行及社会公众进行有效的沟通和交流； 三、课程内容 （一）课程内容与课程目标的关系 表2 课程内容与课程目标的关系 课程内容 教学方法 支撑的课程目标 学时安排 第 1 章 有限元法概述 讲授法 课程目标 1 2 第 2 章 ANSYS 分析方法概述 讲授法、案例教学 课程目标 2 2 第 3 章 杆系结构的有限元分析 讲授法、案例教学 课程目标 3 2 第 4 章 梁系结构有限元分析 讲授法、案例教学 课程目标 3 4 第 5 章 弹性力学平面问题的有限元分析 讲授法、案例教学 课程目标 3 4 第 6 章 实体结构的有限元分析 讲授法、案例教学 课程目标 3 4 实验一 ANSYS 基本操作 小组实验 课程目标 2 2 实验二 平面桁架有限元分析 小组实验 课程目标 3、4 2 实验三 自重作用下均匀截面直杆的有限 元分析 小组实验 课程目标 3、4 2 实验四 杆系结构有限元分析综合训练 小组实验 课程目标 3、4 4 小组实验 课程目标 3、4 2 小组实验 课程目标 3、4 2 小组实验 课程目标 3、4 4 实验五 集中载荷作用下的梁系结构有限 元分析 实验六 均布载荷作用下的梁系结构有限 元分析 实验七 梁系结构有限元分析综合训练 —313— 实验八 平面应力问题有限元分析 小组实验 课程目标 3、4 2 实验九 平面应变问题的有限元分析 小组实验 课程目标 3、4 2 实验十 平面对称结构的有限元分析 小组实验 课程目标 3、4 2 实验十一 平面结构有限元分析综合训练 小组实验 课程目标 3、4 4 实验十二 轴对称实体结构有限元分析 小组实验 课程目标 3、4 2 实验十三 复杂实体结构的有限元分析 小组实验 课程目标 3、4 2 实验十四 实体结构有限元分析综合训练 小组实验 课程目标 3、4 4 合计 54 学时 （二）具体内容 第一章 有限元法概述 【学习目标】 1. 了解有限元法的基本概念、应用领域及特点； 2. 帮助学生树立掌握有限元方法等先进仿真分析技术，服务于国家机械工程、 土木工程、航空航天和材料等领域产业发展，报效祖国的雄心壮志。 【学习内容】 第一章 有限元法概述 √ 理论/□实践 □ 学时 2 1.一级知识点：有限元法的基本概念 2.二级知识点：有限元法的引出、有限元方法的发展 3.三级知识点：无 【学习重点】 有限元法的基本概念及应用领域。 【学习难点】 有限元法的基本概念，包括有限元变量、坐标等。 第 2 章 ANSYS 分析方法概述 【学习目标】 1. 了解 ANSYS 软件的一般结构； 2. 掌握 ANSYS 软件的基本操作。 【学习内容】 第二章 ANSYS 分析方法概述 √ 理论/□ √ 实践 □ 学时 4 —314— 1.一级知识点：ANSYS 的启动及主界面的基本构成与操作、ANSYS 坐标系 2.二级知识点：ANSYS 简介、关于 ANSYS 的学习 3.三级知识点：ANSYS 分析中的单位制 【学习重点】 ANSYS 的启动、主界面的基本构成与操作以及坐标系。 【学习难点】 ANSYS 的基本操作以及坐标系分类。 第三章 杆系结构的有限元分析 【学习目标】 1. 掌握常用杆单元的特点； 2. 掌握杆系结构的有限元分析方法和步骤。 【学习内容】 第三章 杆系结构的有限元分析 √ 理论/□ √ 实践 □ 学时 10 1.一级知识点：平面桁架有限元分析、自重作用下均匀截面直杆的有限元分析 2.二级知识点：杆系结构有限元分析和 ANSYS 分析的一般步骤 3.三级知识点：无 【学习重点】 杆系结构的有限元分析方法与步骤。 【学习难点】 杆单元的特点，杆系结构的有限元分析方法与步骤。 第 4 章 梁系结构有限元分析 【学习目标】 1. 了解常用的梁单元的特点； 2. 掌握梁系结构的有限元分析方法和步骤。 【学习内容】 第四章 梁系结构有限元分析 √ 理论/□ √ 实践 □ 学时 12 1.一级知识点：梁系结构有限元分析的一般原理、梁系结构的 ANSYS 分析 2.二级知识点：梁系结构有限元分析和 ANSYS 分析的一般步骤 3.三级知识点：无 —315— 【学习重点】 梁系结构有限元分析的一般原理、分析方法和步骤。 【学习难点】 梁单元的特点，梁系结构有限元分析分析方法和步骤。 第五章 弹性力学平面问题的有限元分析 【学习目标】 1. 了解常用平面单元的特点； 2. 掌握基本的平面问题有限元分析方法和本步骤。 【学习内容】 弹性力学平面问题的有限 √ 理论/□ √ 实践 □ 学时 14 元分析 1.一级知识点：弹性力学平面问题的一般原理、弹性力学平面问题的 ANSYS 分 析 2.二级知识点：弹性力学平面问题有限元分析的基本步骤 3.三级知识点：无 第五章 【学习重点】 平面应力问题、应变问题和轴对称问题的有限元分析方法和步骤。 【学习难点】 常用平面单元的特点，以及平面应力问题、应变问题和轴对称问题的有限元分析 方法和步骤。 第六章 实体结构的有限元分析 【学习目标】 1. 了解常用实体单元的种类和特点； 2. 掌握实体结构有限元分析基本方法和步骤。 【学习内容】 第六章 实体结构的有限元分析 √ 理论/□ √ 实践 □ 学时 12 1.一级知识点：实体结构等参单元法的一般原理、实体结构的 ANSYS 分析、弹 性力学轴对称问题的 ANSYS 分析 2.二级知识点：实体结构有限元分析和 ANSYS 分析的一般步骤 —316— 3.三级知识点：无 【学习重点】 一般实体结构和轴对称等特殊实体结构的有限元分析基本方法和步骤。 【学习难点】 常用实体单元的特点，实体结构有限元分析基本方法和步骤。 表 3 课内实验（践）项目与学时分配 序 号 实验（践）项 目名称 1 ANSYS 基本操作 2 平面桁架有限元分 析 3 自重作用下均匀截 面直杆的有限元分 析 4 杆系结构有限元分 析综合训练 5 集中载荷作用下的 梁系结构有限元分 析 6 均布载荷作用下的 梁系结构有限元分 析 7 梁系结构有限元分 析综合训练 8 平面应力问题有限 元分析 9 平面应变问题的有 限元分析 —317— 实验（践）内容 ANSYS 常用菜单与对话框操作， ANSYS 的坐标系修改 平面三角结构的桁架，已知各杆 的弹性模量、杆截面积、部分杆 长、载荷，试求平面桁架的内力 和位移 受自重作用的等截面下垂直杆， 给出杆长、横截面积、惯性矩、 密度、材料的弹性模量、泊松 比，试利用 ANSYS 分析该杆的位 移 多种材料组成的组合杆，已知各 段材料的弹性模量及横截面积， 求一端相对于另一端的位移 一端固定支撑、一端活动支撑的 简支梁，已知跨度、弹性模量、 泊松比，给出工字梁截面参数和 集中载荷大小及作用位置，求变 形云图、支座反力、剪力图和弯 矩图 某梁系结构，已知弹性模量、均 布载荷、横截面积、惯性矩，求 该梁的支座反力、变形云图、剪 力图和弯矩图 受到均布载荷、集中力，一处固 定绞支座，一处移动绞支座的复 杂梁系结构，已知弹性模量、横 截面积、惯性矩，求变形云图、 剪力图和弯矩图。 某平面角架，已知弹性模量、泊 松比、厚度，左上端孔固定，右 下端孔下表面承受均布压力，对 该角架进行静力分析 等截面挡水坝的截面尺寸已知， 给出坝底长、坝体顶长、坝体 高，坝体的材料为混凝土，密 度、弹性模量、泊松比已知，假 定混凝土抗拉压的能力相同。坝 体底部固定于地基上，在斜面上 学时 实验 类型 每组人 数 必开/ 选开 2 验证性 1 必开 2 验证性 1 必开 2 验证性 1 必开 4 综合性 1 必开 2 验证性 1 必开 2 验证性 1 必开 4 综合性 1 必开 2 验证性 1 必开 2 验证性 1 必开 10 平面对称结构的有 限元分析 11 平面结构有限元分 析综合训练 12 轴对称实体结构有 限元分析 13 复杂实体结构的有 限元分析 14 实体结构有限元分 析综合训练 受到水压作用，水面距坝底高度 给出，以挡水坝截面左下角顶点 A 为坐标原点，试计算水坝 Y 向 变形，给出沿 x=2.5 米垂直线上 x 方向正应力的分布 带有圆孔的方板，已知方板的 长、宽、厚度、内孔直径，左右 两侧均受到均布拉力作用，给出 材料的弹性模量、屈服极限、泊 松比。试计算该方板的应力分 布，并给出 x 方向的正应力分量 沿垂直方向对称轴的分布 矩形等厚度薄板在中心部位有一 椭圆形孔，在两个侧边受线性分 布的侧压作用。椭圆形孔的长 轴、短轴尺寸已知，给出板厚 度、线性分布侧压的最大值，以 及材料的弹性模量和泊松比，用 ANSYS 分析该薄板的变形和内应 力分布 一厚壁圆筒，给出高、内径、外 半径、材料弹性模量、泊松比、 圆筒内壁承受压力值，试求受载 荷后圆筒内壁的径向位移变化和 应力 给出轴承座的几何尺寸，已知下 方基座的 4 个圆柱孔（直径给 出）固定，已知支撑小圆柱孔的 下表面承受重力载荷、支撑台阶 面上承受的推力载荷、弹性模 量、泊松比，建立轴承座模型， 并对其进行 ANSYS 分析 空心球受到均匀内压的作用，给 出空心球的外径、内径，内压压 力，球体材料为不锈钢，弹性模 量、泊松比已知，试计算球体的 径向和环向变形与应力分布（要 求采用 1/8 模型） 2 验证性 3 必开 4 综合性 1 必开 2 验证性 1 必开 2 验证性 1 必开 4 综合性 1 必开 四、教学方法 1. 将讲授与自学相结合，培养学生的自主学习能力； 2. 采用理论与实践相结合，理论讲述与实例分析相结合的方法进行教学，培养 和提高学生分析问题和解决问题的能力； 3. 运用现代化多媒体教学手段，扩大教学信息量，解决内容与学时的矛盾，同 时使课堂教学更加形象与生动。 五、课程考核 本课程是考查课，课程成绩评定由期末考查成绩和平时成绩两部分组成。期末考 —318— 查采用大作业形式进行考核，根据所讲授的主要内容，出一道综合型题目，学生利用 所学知识，进行建模、求解和分析，最终提交计算分析报告一份，该成绩占总成绩的 50%。平时成绩由平时考勤、听课情况、上机实验情况、实验报告完成情况等构成， 占总成绩的 50%。 总成绩（100%）=平时成绩（50%）+期末考查成绩（50%）。 六、课程评价 本课程主要通过访谈或课程考核成绩分析法等方式进行评价。 七、课程资源 （一）建议选用教材 刘超, 刘晓娟. 有限元分析与 ANSYS 实践教程. 北京: 机械工业出版社，2016 （二）主要参考书目 [1] 王新荣. ANSYS 有限元基础教程(第 3 版). 北京: 电子工业出版社, 2019 [2] 田建辉. 有限元分析及 ANSYS18.0 工程应用.北京: 机械工业出版社，2018 [3] ANSYS 帮助文件 （三）其它课程资源 中 国 大 学 MOOC ， 黄 河 科 技 学 院 《 有 限 元 分 析 与 ANSYS 工 程 应 用 》 ， https://www.icourse163.org/course/HHSTU-1206718803?tid=1207061203 执笔人：韩桂全 参与人：马世榜、杜志豪 课程负责人：韩桂全 审核人（系/教研室主任）：叶铁 审定人（主管教学副院长/副主任）：韩桂全 2021 年 2 月 —319— 《工业机器人及应用》课程教学大纲 一、课程信息 课程名称：工业机器人及应用 Industrial robot and its application 课程代码：69020329 课程类别：选修课 适用专业：机械电子工程专业 课程学时：60学时 课程学分：2学分 修读学期：第二学期 先修课程：微机原理及应用、计算机控制等 课内实验（实践）：3个实验（实践）项目共24学时 二、课程目标 （一）具体目标 通过本课程的学习，使学生达到以下目标： 《工业机器人及应用》是一门培养学生具有机器人设计和使用方面基础知识的专 业选修课，本课程主要研究机器人的结构设计与基本理论。通过本课程的学习，可使 学生掌握机器人基本概念、机器人运动学理论、工业机器人机械系统设计、工业机器 人控制等方面的知识。其主要任务是培养学生： 1. 掌握机器人运动系统设计方法，具有进行总体设计的能力； 2. 掌握机器人整体性能、主要部件性能的分析方法； 3. 掌握机器人常用的控制理论与方法，具有进行工业机器人控制系统设计的能 力； 4. 了解机器人的新理论，新方法及发展趋向。 （二）课程目标与毕业要求的对应关系 表1 课程目标与毕业要求的对应关系 —320— 课程目标 支撑的毕业要求 1.工程知识 2.问题分析 课程目标 1 3.设计 /开 发解决 方案 课程目标 2 支撑的毕业要求指标点 1-1 能够将数学、自然科学、工程科学的知识用于工 程问题的表述； 1-2 掌握基本的工程基础知识，包括工程制图、工程 力学、电工技术、电子技术、计算机语言等，能够应 用其基本理论和基本方法分析机械电子工程领域复杂 工程问题； 2-3 能够应用数理和工程基本原理，结合文献调研结 果，分析机械电子工程领域复杂工程问题，形成深刻 认识并得出有效解决方案和结论。 3-1 利用工程制图对机械电子工程领域复杂问题进行 分析解决。 三、课程内容 （一）课程内容与课程目标的关系 表2 课程内容与课程目标的关系（示例） 课程内容 第一章 教学方法 支撑的课程目标 学时安排 讲授法、专题研讨 课程目标 1、2 4 课程目标 1、2 4 课程目标 1、2 4 课程目标 1、2 6 课程目标 1、2 6 课程目标 1、2 6 课程目标 1、2 6 机器人发展 概况 第二章 机器人的数理 讲授法、案例教学 基础 第三章 机器人运动 讲授法、专题研讨 学 第四章 机器人的动 讲授法、专题研讨 力学 第五章 机器人的控 讲授法、专题研讨 制 第六章 机器人传感 讲授法、专题研讨 器 第七章 机器人的轨 讲授法、专题研讨 迹规划 实验一 工业机器人示 课程目标 1、2 小组实验 4 教器 实验二 机器人基础操 小组实验 课程目标 1、2 8 作 —321— 实验三 机器人编程 小组实验 课程目标 1、2 12 合计 60 学时 （二）具体内容 第1章 机器人概述 【学习目标】 1. 了解机器人学的发展； 2. 了解机器人的特点、结构与分类； 3. 了解机器人学与人工智能； 4. 明确课程的性质、课程所涵盖的内容、学完本课程后所达到的基本要求。 【学习内容】 第一章 机器人概述 理论/□实践 学时 4 1. 一级知识点  机器人学的发展。  机器人的特点、结构与分类。  机器人学与人工智能。 2. 二级知识点  机器人的定义及其进展。  机器人的自由度。  机器人与人工智能的关系。  机器人的研究领域。 3. 三级知识点  机器人的又来与发展。  机器人学所需的数学工具。  智能机器人未来的发展趋势。 【学习重点】 1、机器人的结构组成； 2、机器人学的自由度； 【学习难点】 1. 机器人的自由度的计算方法； 2. 机器人学与人工智能的关系 第2章 机器人的数理基础 —322— 【学习目标】 1. 机器人位置与姿态的表示； 2、机器人坐标变换 3、机器人的位置、方位与位姿表示； 4、机器人的平移与旋转坐标变换。 【学习内容】 第二章 机器人的数理基础 理论/□实践 1. 一级知识点  机器人位置与姿态的表示。  机器人坐标变换。  机器人齐次坐标变换。  物体的变换与逆变换。  机器人通用旋转变换。 2. 二级知识点  机器人的位置、方位与位姿表示。  机器人的平移与旋转坐标变换。  物体的位置描述。  机器人齐次变换的逆变换。  机器人通用旋转变换。  机器人等效转角遇转轴。 3. 三级知识点  机器人自由度的确定。  机器人齐次变换的逆变换公式。  机器人通用旋转变换的计算公式。  机器人等效转角遇转轴的计算步骤。 【学习重点】 1、机器人的位姿表示； 2、机器人逆变换； 【学习难点】 1、机器人齐次变换的逆变换公式。 2、机器人通用旋转变换的计算公式。 第3章 【学习目标】 —323— 机器人运动学 学时 4 1、机器人运动方程的表示； 2、机械手运动方程的求解； 3、机器人运动姿态与方向角； 4、机器人运动位置与坐标。 【学习内容】 第三章 机器人运动学 理论/□实践 学时 4 1. 一级知识点  机器人运动方程的表示。  机械手运动方程的求解。  PUMA560 机器人运动方程。 2. 二级知识点  机器人运动姿态与方向角。  机器人运动位置与坐标。  连杆变换矩阵及其承继。  欧拉变换解。  神经网络的学习机制。  滚、仰、偏变换解  球面变换解。 3. 三级知识点  机械手的运动方向。  用旋转序列表示运动姿态。  用横滚、俯仰、偏转角表示运动姿态。  用柱面、球面座标表示运动位置。  广义连杆与广义坐标变换。  PUMA560 机器人运动分析。  PUMA560 机器人运动综合。 【学习重点】 1、机器人运动姿态与方向角； 2、用横滚、俯仰、偏转角表示运动姿态； 【学习难点】 1、连杆变换矩阵及其承继； 2、欧拉变换解。 第4章 机器人动力学 【学习目标】 —324— 1、刚体的动力学； 2、机械手动力学方程； 3、刚体的动能与位能的计算； 4、动力学方程的两种求法。 【学习内容】 第四章 机器人动力学 理论/□实践 1. 一级知识点  刚体的动力学。  机械手动力学方程。 2. 二级知识点  刚体的动能与位能的计算。  动力学方程的两种求法。  机械手速度的计算。  机械手的动能与位能计算。  机械手动力学方程的推导 3. 三级知识点  拉格朗日功能平衡法求机械手动力学方程。  牛顿-欧拉动态平衡法求机械手动力学方程。  机械手动力学方程的求解步骤。 【学习重点】 1、机械手动力学方程； 2、刚体的动能与位能的计算； 【学习难点】 1、拉格朗日功能平衡法求机械手动力学方程。 2、牛顿-欧拉动态平衡法求机械手动力学方程。 第5章 机器人控制 【学习目标】 1、机器人的基本控制原则； 2、机器人控制的基本要求； 3、机器人控制器的分类与控制层次； 【学习内容】 —325— 学时 6 第五章 机器人控制 理论/□实践 学时 6 1. 一级知识点  机器人的基本控制原则。  机器人的位置控制。  机器人的力与位置的混合控制。  机器人的智能 2. 二级知识点  机器人控制的基本要求。  伺服控制系统举例。  直流传动系统的建模。  机器人位置控制的基本结构。  单关节位置控制器。  多关节位置控制器。  机器人的力与位置的混合控制方案。  机器人的力与位置的混合控制律综合。  智能控制的分类，  机器人自适应模糊控制。  多指灵巧手的神经网络控制。 3. 三级知识点  机器人控制器的分类与控制层次。  机器人单关节位置控制器的设计过程与稳态误差分析。  机器人多关节位置控制器的设计过程、关节间的耦合与补偿。  机器人的力与位置的混合控制的两种改进方案：R-C 控制方案、引入加速度 前馈的控制方案。  机器人的递阶控制、模糊控制、学习控制、神经网络控制与进化控制。  【学习重点】 1、机器人的位置控制； 2、机器人的力与位置的混合控制。 【学习难点】 1、机器人单关节位置控制器的设计过程与稳态误差分析； 2、机器人多关节位置控制器的设计过程、关节间的耦合与补偿。 第6章 机器人传感器 【学习目标】 1、机器人内传感器； 2、机器人外传感器； —326— 3、机器人传感器特点与分类； 4、应用机器人传感器时应考虑的问题。 【学习内容】 第六章 机器人传感器 理论/□实践 1. 一级知识点  机器人传感器概述。  机器人内传感器。  机器人外传感器。  机器人视觉装置。 2. 二级知识点  机器人传感器特点与分类。  应用机器人传感器时应考虑的问题。  机器人位移位置感器。  机器人力觉传感器。  机器人触觉、应力、接近度传感器。  机器人固态视觉传感器。 3. 三级知识点  机器人眼的原理。  腕力传感器的原理及应用。  激光雷达及其应用领域。  视频数字信号的变换装置。 【学习重点】 1、机器人内传感器； 2、机器人外传感器； 【学习难点】 1、机器人传感器特点与分类； 2、应用机器人传感器时应考虑的问题。 第7章 机器人的轨迹规划 【学习目标】 1、机器人轨迹规划应考虑的问题； 2、机器人关节轨迹的插值计算； 3、机器人关节轨迹的三次多项式插值； 4、机器人关节轨迹的过路径点的三次多项式插值。 —327— 学时 6 【学习内容】 第七章 机器人的轨迹规划 理论/□实践 学时 6 1. 一级知识点  机器人轨迹规划应考虑的问题。  机器人关节轨迹的插值计算。  笛卡尔路径轨迹规划。  轨迹规划的实时生成。 2. 二级知识点  机器人关节轨迹的三次多项式插值。  机器人关节轨迹的过路径点的三次多项式插值。  机器人关节轨迹的的高阶多项式插值。  用抛物线过渡的线性插值。 3. 三级知识点  机器人关节空间的物体对象描述。  机器人关节空间的作业描述。  关节空间的机器人轨迹生成。  笛卡尔空间的机器人轨迹生成。 【学习重点】 1、机器人轨迹规划应考虑的问题； 2、机器人关节轨迹的插值计算； 【学习难点】 1、机器人关节轨迹的三次多项式插值； 2、机器人关节轨迹的过路径点的三次多项式插值。 表 3 课内实验（践）项目与学时分配 序号 实验（践）项 目名称 实验（践）内容 学时 实验类 型 每组人 数 必开/ 选开 4 验证性 40 必开 8 验证性 40 必开 12 综合性 40 必开 熟悉机器人组成、控制柜 1 工业机器人示教器 组成、机器人示教器的功 能 2 机器人基础操作 3 机器人编程 学习机器人参数设置、手 动操作 学习机器人指令、编程操 作 四、教学方法 —328— 本课程的主要教学方式方法：讲授法、专题研讨、案例教学、实验等。 五、课程考核 考核成绩由期末试卷、平时表现及实验三部分构成，各占 50%，20%，30%。 总成绩（100%）=考试成绩（50%）+ 平时表现（20%）+实验（30%） 六、课程评价 考核成绩由期末试卷、平时表现及实验三部分构成，各占 50%，20%，30%。 七、课程资源 （一）建议选用教材 编写者.教材名称（第×版）.出版地：出版社，出版年. （二）主要参考书目 [1]《机器人学基础》,中南大学 蔡自兴编，机械工业出版社，2015. [2]《智能控制基础》,韦巍, 何衍编, 清华大学出版社, 2008. [3]《机器人与控制技术》,孙迪生. 王炎主编.机械工业出版社．1997 [4]《机器人控制系统的设计与 MATLAB 仿真》, 刘金琨编, 清华大学出版社, 2009. （三）其它课程资源 中国机器人网：http://www.robot-china.com/ 执笔人： 参与人： 课程负责人： 审核人（系/教研室主任）： 审定人（主管教学副院长/副主任）： 2020 年 —329— 月 《现代企业管理》课程教学大纲 一、课程信息 课程名称：现代企业管理 Modern Enterprise Management 课程代码：69020311 课程类别：通识教育课程/选修课 适用专业：机械电子工程专业 课程学时：36学时 课程学分：2学分 修读学期：第6学期 先修课程：无 二、课程目标 （一）具体目标 通过本课程的学习，使学生达到以下目标： 1. 了解现代企业管理的基本原理和基本方法。【支撑毕业要求 11】 2. 掌握初步的解决企业管理实际问题的能力。【支撑毕业要求 11】 3. 增强团队协作意识和协调人际关系的能力。【支撑毕业要求 10】 （二）课程目标与毕业要求的对应关系 表1 课程目标与毕业要求的对应关系 课程目标 支撑的毕业要求 支撑的毕业要求指标点 11-1 掌握管理及经济学相关的基础知识，理解管理 课程目标 1 11. 项目管理 与经济决策的重要性。 11-2 能够将工程管理原理、经济决策方法应用于机 械电子产品的开发、设计和和优化等过程； 11-1 掌握管理及经济学相关的基础知识，理解管理 课程目标 2 11. 项目管理 与经济决策的重要性。 11-2 能够将工程管理原理、经济决策方法应用于机 械电子产品的开发、设计和和优化等过程； 课程目标 3 10. 沟通 10-1 能够通过口头、书面、图标、工程图纸等方式 —330— 就机械电子领域复杂工程问题与同行及社会公众进行 有效的沟通和交流； 三、课程内容 （一）课程内容与课程目标的关系 表2 课程内容与课程目标的关系 课程内容 教学方法 支撑的课程目标 学时安排 第一章 概述 讲授法与案例分析 课程目标 11 4 第二章 现代企业营销管理 讲授法与案例分析 课程目标 11 4 第三章 现代企业经管管理 讲授法与案例分析 课程目标 11 4 第四章 现代企业生产管理 讲授法与案例分析 课程目标 11 4 第五章 现代企业质量管理 讲授法与案例分析 课程目标 11 4 第六章现代企业物流管理 讲授法与案例分析 课程目标 11 4 第七章现代企业人力资源管理 讲授法与案例分析 课程目标 11 4 第八章现代企业技术经济分析 讲授法与案例分析 课程目标 11 4 第九章现代企业信息管理与管理沟通 讲授法与案例分析 课程目标 10 4 合计 36 学时 （二）具体内容 第一章 概述 【学习目标】 1.了解现代企业管理的理论、体制与发展。 2.理解企业文化与企业形象设计。 3.增强实业兴邦意识。 【学习内容】 第一章 1. 一级知识点 概述 企业与企业管理 企业管理理论及其发展 企业管理体制及其演变 企业文化 企业形象设计 2. 二级知识点 案例 中兴通讯与中兴文化 —331— 理论/□实践 学时 4 【学习重点】（列举本章学习重点） 1. 企业管理体制及其演变 2. 企业文化 【学习难点】（列举本章学习难点） 1. 企业管理理论及其发展 第二章 现代企业营销管理 【学习目标】 1.掌握市场营销机会分析。 2.掌握市场细分与目标市场的选择 3.掌握价格策略和促销策略。 4.增强民族品牌自豪感。 【学习内容】 第二章 现代企业营销管理 1. 一级知识点 市场营销概述 市场营销机会分析 2. 二级知识点 市场细分与目标市场的选择 产品和价格策略 分销及促销策略 3. 三级知识点 案例 “王麻子”品牌管理的病灶 理论/□实践 学时 4 【学习重点】 1. 市场营销机会分析 2. 产品和价格策略 3. 分销及促销策略 【学习难点】 1.市场细分与目标市场的选择 第三章 现代企业经管管理 —332— 【学习目标】 1.掌握现代企业战略管理。 2.掌握市场调查、市场预测、经管决策、经营计划的理论与方法 4.增强竞争意识。 【学习内容】 第三章 现代企业经管管理 理论/□实践 1. 一级知识点 现代企业经管管理概述 现代企业战略管理 2. 二级知识点 市场调查 市场预测 经管决策 经营计划 3. 三级知识点 零售之王“沃尔玛”——世界第一 大零售商经营案例 【学习重点】 1. 市场调查 2.市场预测 3.经管决策 4.经营计划 【学习难点】 1. 现代企业战略管理 第四章 现代企业生产管理 【学习目标】 1.掌握现代企业生产管理的过程组织。 2.掌握现代企业生产的计划与控制。 3.培养协调组织能力。 【学习内容】 —333— 学时 4 第四章 1. 一级知识点 现代企业生产管理 理论/□实践 学时 4 学时 4 生产过程组织 生产计划与控制 2. 二级知识点 生产管理概述 网络计划 现代企业生产运作计划 现代生产管理方式 3. 三级知识点 案例 海尔的现代生产运作管理方式 【学习重点】 1．生产过程组织 2．生产计划与控制 3. 现代生产管理方式 【学习难点】 1. 现代企业生产运作计划 第五章 现代企业质量管理 【学习目标】 1.掌握现代企业质量管理的常用统计方法。 2.解企业管理标准 ISO9000。 3.树立质量与品牌意识。 【学习内容】 第五章 1. 一级知识点 现代企业质量管理 理论/□实践 质量管理中常用的统计方法 ISO 9000 质量管理系列标准简介 2. 二级知识点 质量管理概述 全面质量管理 3. 三级知识点 —334— 案例 质量意识与品牌战略——三角集团管理案例 【学习重点】 1．质量管理中常用的统计方法 2．质量意识与品牌战略 【学习难点】 1. ISO 9000 质量管理系列标准简介 第六章 现代企业物流管理 【学习目标】 1.掌握现代企业质量管理的常用统计方法。 2.了解企业管理标准 ISO9000。 3.树立开放包容的思想。 【学习内容】 第六章 1. 一级知识点 现代企业物流管理 物流和企业物流 企业供应物流的管理 企业生产物流的管理 企业销售物流的管理 2. 二级知识点 企业生产中逆向物流的管理 3. 三级知识点 案例 海尔的物流 案例 GE 公司的互联采购物流 【学习重点】 1．企业供应物流的管理 2. 企业生产物流的管理 3. 企业销售物流的管理 【学习难点】 —335— 理论/□实践 学时 4 1. 企业生产中逆向物流的管理 第七章 现代企业人力资源管理 【学习目标】 1.掌握人力资源规则。 2.掌握人力资源的绩效管理与评价。 3.掌握人员招聘与培训开发。 4.掌握薪酬管理。 4.增强沟通能力。 【学习内容】 第六章 现代企业人力资源 理论/□实践 管理 学时 4 1. 一级知识点 人力资源规则与预测 人员招聘与培训开发 2. 二级知识点 人力资源的绩效管理与评价 薪酬管理 人力资源管理概述 3. 三级知识点 案例 “人” 【学习重点】 1．人力资源规则与预测 2. 人员招聘与培训开发 3. 薪酬管理 【学习难点】 1. 人力资源的绩效管理与评价 第七章 现代企业人力资源管理 【学习目标】 1.掌握人力资源规则。 —336— 2.掌握人力资源的绩效管理与评价。 3.掌握人员招聘与培训开发。 4.掌握薪酬管理。 5. 培养以人为本的管理思想。 【学习内容】 第七章 现代企业人力资源 理论/□实践 管理 学时 4 学时 4 1. 一级知识点 人力资源规则与预测 人员招聘与培训开发 2. 二级知识点 人力资源的绩效管理与评价 薪酬管理 人力资源管理概述 3. 三级知识点 案例 “人” 【学习重点】 1．人力资源规则与预测 2. 人员招聘与培训开发 3. 薪酬管理 【学习难点】 1. 人力资源的绩效管理与评价 第八章 现代企业技术经济分析 【学习目标】 1.掌握技术经济分析的基本原理和一般方法。 2.掌握项目可行性研究方法。 3.树立风险意识。 【学习内容】 第六章 —337— 现代企业技术经济 理论/□实践 分析 1. 一级知识点 技术经济分析的基本原理 技术经济分析的一般方法 2. 二级知识点 项目可行性研究 3. 三级知识点 案例 租赁还是自建 【学习重点】 1．技术经济分析的基本原理 2. 技术经济分析的一般方法 【学习难点】 1. 项目可行性研究 第九章 现代企业信息管理与管理沟通 【学习目标】 1.了解企业管理信息系统的开发与维护。 2.掌握管理沟通的形式与模式。 3.提升沟通和人际交往能力。 【学习内容】 第六章 现代企业信息管理 理论/□实践 与管理沟通 学时 4 1. 一级知识点 管理沟通的形式与模式 改善管理沟通 2. 二级知识点 管理信息系统的开发与维护 管理沟通概述 3. 三级知识点 案例 摩托罗拉的“Open Door” 案例 巨化集团信息化建设构想 企业管理信息系统概述 【学习重点】 —338— 1．管理沟通的形式与模式 2. 管理信息系统的开发与维护 【学习难点】 1. 改善管理沟通 四、教学方法 教师在课堂利用板书进行讲授，运用现代化多媒体教学手段，扩大教学信息量， 解决内容与学时的矛盾，同时使课堂教学更加形象与生动。结合案例教学，提高学习 兴趣，增强实用性训练。将讲授与自学相结合，培养学生的自主学习能力。 五、课程考核 根据所学内容，期末闭卷考试采取选择题、填空题、判断题和综合题四种类型对 学生的掌握情况进行考核。） 总成绩（100%）=作业（20%）+ 考勤（10%）+ 期末考试成绩（70%） 六、课程评价 本课程主要通过访谈或课程考核成绩分析法等方式进行评价。 七、课程资源 （一）建议选用教材 高海晨. 《现代企业管理》第 2 版.北京：机械工业出版社，2017. （二）主要参考书目 [1] 秦勇. 《现代企业管理》.北京：清华大学出版社，2017. （三）其它课程资源 现代管理科学基础 http://icourse163.org/course/NJUPT-1001753416 执笔人：蒋华龙 参与人：叶铁 课程负责人： 审核人（系/教研室主任）：叶铁 —339— 审定人（主管教学副院长/副主任）：韩桂全 2021 年 3 月 —340— 《质量体系标准与法规》课程教学大纲 一、课程信息 课程名称：质量体系标准与法规 （中文） Quality Management System and Regulations （英文） 课程代码：69020318 课程类别：学科专业课程/必修课 适用专业：机械电子工程专业 课程学时：24学时 课程学分：1学分 修读学期：第6学期 先修课程：金工实习 课内实验： 二、课程目标 （一）具体目标 通过本课程的学习，使学生达到以下目标： 1. 通过本课程的学习，了解质量管理体系是指在质量方面指挥和控制组织的管 理体系。质量管理体系是组织内部建立的、为实现质量目标所必需的、系统的质量管 理模式，是组织的一项战略决策。【支撑毕业要求6】 2. 通过本课程的学习，了解质量管理体系将资源与过程结合，以过程管理方法 进行的系统管理，根据企业特点选用若干体系要素加以组合，一般包括与管理活动、 资源提供、产品实现以及测量、分析与改进活动相关的过程组成，可以理解为涵盖了 从确定顾客需求、设计研制、生产、检验、销售、交付之前全过程的策划、实施、监 控、纠正与改进活动的要求，一般以文件化的方式，成为组织内部质量管理工作的要 求。【支撑毕业要求12】 （二）课程目标与毕业要求的对应关系 表1 课程目标与毕业要求的对应关系 —341— 课程目标 支撑的毕业要求 课程目标 1 6【工程与社会】 课程目标 2 12. 【终身学习】 支撑的毕业要求指标点 6-1 具有机械电子工程领域的工程实习和社会实践的 背景； 6-2 熟悉机械电子工程领域相关的技术标准、知识产 权、产业政策和法律法规，了解企业管理体系； 6-3 能够识别、评价和分析机械电子工程领域新产 品、新技术的开发和应用对社会、健康、安全、法律 以及文化的影响，并理解应承担的责任。 12-1 具有终身学习的意识，掌握自主学习的方法和 途径； 12-2 能够针对个人或职业发展的需求，具有自我完 善能力及可持续发展的潜力； 12-3 了解机械电子领域相关理论与技术的重要进展 和前沿动态。 三、课程内容 （一）课程内容与课程目标的关系 表2 课程内容与课程目标的关系 课程内容 教学方法 支撑的课程目标 学时安排 第一章 标准与实施 讲授法、案例法 课程目标 1、2 6 讲授法、案例法 课程目标 1、2 6 讲授法、案例法 课程目标 1、2 第二章 策划、设计和运行 第三章 评审、认证、改 6 进、管理 第四章 质量体系设计及相 讲授法、案例法 课程目标 1、2 6 关法律 合计 24 学时 （二）具体内容 第一章 标准与实施 【学习目标】 1.了解标准与实施内容。 2.掌握标准与实施过程。 3.掌握质量体系国家发展建设的重要意义 【学习内容】 第一章 标准与实施 ■理论/□实践 学时 4 —342— 1.一级知识点 选择公司 撰写手册 建立文件 实施体系 预审核服务 获得认证 2.二级知识点 标准 【学习重点】 9. 选择公司 10. 撰写手册 11. 建立文件 12. 实施体系 13. 预审核服务 14. 获得认证 【学习难点】 5. 标准 第二章 策划、设计和运行 【学习目标】 1.了解策划、设计和运行内容。 2.掌握策划、设计和运行过程。 3.掌握有效策划、设计和运行。 4.掌握质量体系和国家发展建设的重要意义 第二章 策划、设计和运行 1.一级知识点 培训认识 调查分析 文件编制 2.二级知识点 试运行 —343— ■理论/□实践 学时 8 有效运行 【学习重点】 8. 策划里的培训认识 9. 调查分析 10. 文件编制 【学习难点】 20. 有效运行 第三章 评审、认证、改进、管理 【学习目标】 1.了解评审、认证、改进、管理特点。 2.掌握评审、认证、改进、管理过程。 3.掌握审核评审和认证程序。 4.掌握质量体系国家发展建设的重要意义 第三章 评审、认证、改进、管理 ■理论/□实践 学时 6 1.一级知识点 申请 准备 现场审核 认证批准 范围标准 2.二级知识点 维护改进 分类作用· 管理步骤 【学习重点】 7. 申请 8. 准备 9. 现场审核 10. 认证批准 11. 范围标准 —344— 【学习难点】 6. 维护改进 7. 分类作用· 8. 管理步骤 第四章 质量体系设计及相关法律 【学习目标】 1.了解质量体系设计及相关法律。 2.掌握质量体系设计及相关法律。 3. 掌握质量体系设计及相关法律对国家发展建设的重要意义 第四章 质量体系设计及相关法律 1.一级知识点 质量体系的策划与设计 教育培训 统一认识 组织落实 拟定计划 确定质量方针 制定质量目标 调整组织结构 配备资源 相关法律 2.二级知识点 建立过程 证书真伪查询 审核员 【学习重点】 7. 质量体系的策划与设计 8. 教育培训 统一认识 9. 组织落实 拟定计划 10. 确定质量方针 制定质量目标 11. 调整组织结构 配备资源 12. 相关法律 【学习难点】 1. 建立过程 —345— ■理论/□实践 学时 6 2. 证书真伪查询 3. 审核员 四、教学方法 讲授法、专题研讨、案例教学 五、课程考核 本课程总成绩为：期末考试成绩占 60-80%，平时成绩占 20-40%。考试题型包括 填空、判断、选择、名词解释、简答、论述等。每份试卷要求题型不少于三种，各种 题型的分值分布要合理。命题必须根据教学大纲要求体现本门课主要内容。试题要体 现主要内容与一般内容相结合，覆盖面要宽。 六、课程评价 命题要体现既考知识，又考能力，要求试卷中考查学生基本知识、基本理论、基 本技能的试题分值占 60%左右，比较灵活且有一定难度，重点考查学生综合应用能力 的试题分值占 40%左右。命题时要体现各章节学时的比例与各章节考试分值的比例基 本一致。试题、试卷符合教学要求，允许重复使用（试题、试卷泄露必须更换试题、 试卷）。 七、课程资源 （一）建议选用教材 自编教材 （二）主要参考书目 [1] 质量管理体系 ISO9000 （三）其它课程资源 https://baike.baidu.com/item/%E8%B4%A8%E9%87%8F%E7 %AE%A1%E7%90% 86%E4%BD%93%E7%B3%BB/3714798?fr=aladdin 执笔人：叶铁 参与人：王兴、秦怡、万书佳、郑扬冰、海涛、刘旭焱、程艺苑、于海蒂 课程负责人：叶铁 —346— 审核人（系/教研室主任）：叶铁 审定人（主管教学副院长/副主任）：韩桂全 2021 年 3 月 17 日 —347— 《过程控制技术及应用》课程教学大纲 一、课程信息 课程名称：过程控制技术及应用 Process control technology and its application 课程代码：69020337 课程类别：选修 适用专业：机械电子工程专业 课程学时：48学时 课程学分：2学分 修读学期：第一学期 先修课程：微机原理及应用、计算机控制等 课内实验（实践）：5个实验（实践）项目共12学时 二、课程目标 （一）具体目标 《过程控制技术及应用》是机械电子工程专业的选修课。本课程在系统简明地阐 述常用过程量测控仪表和计算机控制系统基本原理和基本知识的基础上，同时介绍自 动调节系统设计和整定的基础知识。通过本课程的学习，使学生达到以下目标： 5. 使学生通过本课程的学习，获得工业过程控制系统的基本理论、基本知识和 基本技能； 6. 了解检测仪表的分类、选型和过程控制仪表基本原理，掌握测量与变送器、 执行器、智能控制仪表、以及工业生产过程中的一些具体设备等自动化装置 的原理与使用方法； 7. 掌握基本过程控制系统设计的方法与控制器参数的整定方法，从而为从事与 本课程有关的的技术工作打下一定的基础。 8. 掌握用实验方法（阶跃响应和脉冲响应）建立过程数学模型的基本思路和方 —348— 法；掌握阶跃响应曲线法和脉冲响应曲线实验建模方法； 9. 掌握过程控制系统的各种工程设计方法，重点掌握单回路控制系统和串级控 制系统的工程设计方法。 （二）课程目标与毕业要求的对应关系 表1 课程目标与毕业要求的对应关系 课程目标 支撑的毕业要求 课程目标 1 1.工程知识 2.问题分析 课程目标 2 3.设计/开发解决方案 支撑的毕业要求指标点 1-1 能够将数学、自然科学、工程科学的知识用于工 程问题的表述； 1-2 掌握基本的工程基础知识，包括工程制图、工程 力学、电工技术、电子技术、计算机语言等，能够应 用其基本理论和基本方法分析机械电子工程领域复杂 工程问题； 2-3 能够应用数理和工程基本原理，结合文献调研结 果，分析机械电子工程领域复杂工程问题，形成深刻 认识并得出有效解决方案和结论。 3-1 利用工程制图对机械电子工程领域复杂问题进行 分析解决。 三、课程内容 （一）课程内容与课程目标的关系 表2 课程内容与课程目标的关系（示例） 课程内容 教学方法 支撑的课程目标 学时安排 绪论 讲授法、专题研讨 课程目标 1、2 4 第二章 检测仪表 讲授法、案例教学 课程目标 1、2 4 第三章 调节器 讲授法、专题研讨 课程目标 1、2 4 第四章 DCS & FCS 讲授法、专题研讨 课程目标 1、2 4 第五章 执行器和防 讲授法、专题研讨 课程目标 1、2 讲授法、专题研讨 课程目标 1、2 讲授法、专题研讨 课程目标 1、2 讲授法、专题研讨 课程目标 1、2 第一章 5 爆栅 第六章 动态特性与 5 数学模型 第七章 调节器参数 5 整定 第八章 —349— 复杂控制系 5 统 实验一 实验装置的基 小组实验 课程目标 1、2 3 小组实验 课程目标 1、2 3 小组实验 课程目标 1、2 3 小组实验 课程目标 1、2 3 本操作与仪表调试 实验二 单容/双容水 箱对象特性的测试 实验三 单容/双容水 箱液位 PID 控制系统 实验四 液位串级控制 系统的设计与研究 合计 48 学时 （二）具体内容 第1章 绪论 【学习目标】 1、了解过程控制的特点； 2、了解过程控制的发展概况； 3、掌握过程控制系统的分类； 4、掌握过程控制系统的性能指标。 【学习内容】 第一章 绪论 理论/□实践 学时 4 教学内容： 介绍过程控制的发展概况以及过程控制系统分类和性能指标。 基本要求： 1) 了解过程控制的特点； 2) 了解过程控制的发展概况； 3) 掌握过程控制系统的分类； 4) 掌握过程控制系统的性能指标。 —350— 【学习重点】 1、了解过程控制的特点； 2、了解过程控制的发展概况；； 【学习难点】 1、过程控制系统的分类； 2、过程控制系统的性能指标 第2章 检测仪表 【学习目标】 1. 学习检测仪表的基本技术指标； 2. 掌握温度检测方法和热电偶、热电阻测温原理及应用； 3. 掌握压力检测方法和弹性式压力计、电气式压力计的工作原理； 4. 掌握流量检测方法和差压式、转子式、椭圆齿轮式、涡轮式、电磁流量计 的工作原理。 【学习内容】 第二章 检测仪表 理论/□实践 学时 4 教学内容： 介绍检测仪表的基本技术指标以及温度、压力、流量、物位和成分检测方 法和常见检测仪表。 基本要求： 1) 学习检测仪表的基本技术指标； 2) 掌握温度检测方法和热电偶、热电阻测温原理及应用； 3) 掌握压力检测方法和弹性式压力计、电气式压力计的工作原理； 4) 掌握流量检测方法和差压式、转子式、椭圆齿轮式、涡轮式、电磁流量计的 工作原理； 5) 了解物位、成分检测及常见仪表。 【学习重点】 —351— 1. 学习检测仪表的基本技术指标； 2. 掌握温度检测方法和热电偶、热电阻测温原理及应用； 【学习难点】 1. 压力检测方法和弹性式压力计、电气式压力计的工作原理； 2. 流量检测方法和差压式、转子式、椭圆齿轮式、涡轮式、电磁流量计的工 作原理。 第3章 调节器 【学习目标】 1、掌握比例、积分、微分及其组合的控制规律和特点； 2、掌握 DDZ-Ⅲ型控制器的组成与操作； 3、了解 SLPC 的电路原理和控制算法； 4、了解 PLC 组成和编程语言。 【学习内容】 第三章 调节器 理论/□实践 学时 4 教学内容： 介绍基本控制规律和特点以及常用控制器。 基本要求： 1) 掌握比例、积分、微分及其组合的控制规律和特点； 2) 掌握 DDZ-Ⅲ型控制器的组成与操作； 3) 了解 SLPC 的电路原理和控制算法； 4) 了解 PLC 组成和编程语言。 【学习重点】 1、掌握比例、积分、微分及其组合的控制规律和特点； 2、掌握 DDZ-Ⅲ型控制器的组成与操作； 【学习难点】 —352— 1、SLPC 的电路原理和控制算法； 2、PLC 组成和编程语言。 第4章 DCS & FCS 【学习目标】 1、掌握集散控制系统的发展历程及特点； 2、掌握集散控制系统的组成； 3、了解现场控制系统的组成及特点； 4、了解现场控制总线系统的编程方式。 【学习内容】 第四章 DCS & FCS 理论/□实践 学时 教学内容： 介绍当前主流的控制系统 DCS 与 FCS 控制系统的组成和特点。 基本要求： 1) 掌握集散控制系统的发展历程及特点； 2) 掌握集散控制系统的组成； 3) 了解现场控制系统的组成及特点； 4) 了解现场控制总线系统的编程方式。 【学习重点】 1、掌握集散控制系统的发展历程及特点； 2、掌握集散控制系统的组成； 【学习难点】 1、现场控制系统的组成及特点； 2、现场控制总线系统的编程方式。 第5章 【学习目标】 —353— 执行器和防爆栅 4 1、熟练掌握气动调节阀的基本结构、原理及流量特性； 2、了解电/气转换器、阀门定位器及电动调节阀的基本结构及应用； 3、掌握安全防爆的基本概念； 4、了解安全火花防爆系统的基本结构和安全栅的工作原理。 【学习内容】 第五章 执行器和防爆栅 理论/□实践 学时 5 教学内容： 介绍常用执行器的基本结构、原理及其应用和安全防爆的基本概念。 基本要求： 1) 熟练掌握气动调节阀的基本结构、原理及流量特性； 2) 了解电/气转换器、阀门定位器及电动调节阀的基本结构及应用； 3) 掌握安全防爆的基本概念； 4) 了解安全火花防爆系统的基本结构和安全栅的工作原理。 【学习重点】 1、熟练掌握气动调节阀的基本结构、原理及流量特性； 2、了解电/气转换器、阀门定位器及电动调节阀的基本结构及应用。 【学习难点】 1、掌握安全防爆的基本概念； 2、了解安全火花防爆系统的基本结构和安全栅的工作原理。 第6章 动态特性与数学模型 【学习目标】 1、熟练掌握机理法对单容和多容过程的建模； 2、熟练掌握阶跃相应曲线法的建模； 3、了解频域法、统计相关分析法如何测定动态特性； 4、了解用最小二乘法建立被控过程的数学模型。 —354— 【学习内容】 第六章 动态特性与数学模 理论/□实践 型 学时 5 教学内容： 介绍机理法和测试法建模的方法。 基本要求： 1) 熟练掌握机理法对单容和多容过程的建模； 2) 熟练掌握阶跃相应曲线法的建模； 3) 了解频域法、统计相关分析法如何测定动态特性； 4) 了解用最小二乘法建立被控过程的数学模型。 【学习重点】 1、熟练掌握机理法对单容和多容过程的建模； 2、熟练掌握阶跃相应曲线法的建模； 【学习难点】 1、频域法、统计相关分析法如何测定动态特性； 2、用最小二乘法建立被控过程的数学模型。 第7章 调节器参数整定 【学习目标】 1、掌握简单控制系统的结构与组成； 2、掌握过程控制系统方案设计的基本要求、主要内容与设计步骤； 3、掌握调节规律对控制品质的影响与调节规律的选择； 4、了解调节器的几种工程整定方法。 【学习内容】 第七章 调节器参数整定 理论/□实践 学时 5 教学内容： 介绍简单控制系统的结构与组成、简单控制系统的设计、调节规律对控制 —355— 品质的影响和调节规律的选择以及调节器参数的工程整定方法。 基本要求： 1) 掌握简单控制系统的结构与组成； 2) 掌握过程控制系统方案设计的基本要求、主要内容与设计步骤； 3) 掌握调节规律对控制品质的影响与调节规律的选择； 4) 了解调节器的几种工程整定方法。 【学习重点】 1、掌握简单控制系统的结构与组成； 2、掌握过程控制系统方案设计的基本要求、主要内容与设计步骤； 【学习难点】 1、掌握调节规律对控制品质的影响与调节规律的选择； 2、调节器的几种工程整定方法。 第8章 复杂控制系统 【学习目标】 1、掌握串级调节系统的原理和结构特点、结构及分析； 2、掌握前馈控制系统的工作原理及其特点和结构； 3、了解比值控制系统的种类、设计与参数整定； 4、了解均匀、分程、选择性控制系统的类型、工作原理及特点。 【学习内容】 第八章 复杂控制系统 理论/□实践 学时 5 教学内容： 介绍串级、前馈、大滞后、比值、均匀、分程、选择性控制系统的工作原 理、结构和特点。 基本要求： 1) 掌握串级调节系统的原理和结构特点、结构及分析； —356— 2) 掌握前馈控制系统的工作原理及其特点和结构； 3) 了解比值控制系统的种类、设计与参数整定； 4) 了解均匀、分程、选择性控制系统的类型、工作原理及特点。 【学习重点】 1、掌握串级调节系统的原理和结构特点、结构及分析； 2、掌握前馈控制系统的工作原理及其特点和结构； 【学习难点】 1、比值控制系统的种类、设计与参数整定； 2、均匀、分程、选择性控制系统的类型、工作原理及特点。 表 3 课内实验（践）项目与学时分配 序号 1 2 3 4 实验（践）项 目名称 实验（践）内容 实验装置的基本操作 熟悉实验装置，能进行基 与仪表调试 本操作与仪表调试 单容/双容水箱对象 学习机单容/双容水箱对 特性的测试 象特性进行测试 单容/双容水箱液位 通过 PID 控制系统对单容 PID 控制系统 /双容水箱液位进行控制 液位串级控制系统的 学习串级控制系对液位进 设计与研究 行控制 学时 实验类 型 每组人 数 3 验证性 10 3 验证性 10 3 验证性 10 3 综合性 10 必开/ 选开 必做 必做 必做 选做 四、教学方法 本课程的主要教学方式方法：讲授法、专题研讨、案例教学、实验等。 五、课程考核 考核成绩由期末试卷、平时表现及实验三部分构成，各占 50%，20%，30%。 总成绩（100%）=考试成绩（50%）+ 平时表现（20%）+实验（30%） 六、课程评价 考核成绩由期末试卷、平时表现及实验三部分构成，各占 50%，20%，30%。 七、课程资源 —357— （一）建议选用教材 黄德先等编《过程控制系统》，清华大学出版社，2011。 （二）主要参考书目 [1]《过程控制系统》俞金寿 孙自强编著，机械工业出版社，2009。 [2]《过程控制工程》俞金寿 蒋慰孙编著，电子工业出版社，2007。 [3]《过程控制系统》刘晓玉主编，武汉理工大学出版社，2011 年。 [4]《过程控制与仪表》王再英著，机械工业出版社，2006 年. （三）其它课程资源 控制工程网：http://www.cechina.cn/ 执笔人： 参与人： 课程负责人： 审核人（系/教研室主任）： 审定人（主管教学副院长/副主任）： 2020 年 月 —358— 《模拟电子技术基础》课程教学大纲 一、课程信息 课程名称：模拟电子技术基础 （中文） Fundamentals of Analog Electronics （英文） 课程代码：69020107 课程类别：学科专业课程/必修课适用专业：机械电子专业 课程学时：54学时 课程学分：4学分 修读学期：第3学期 先修课程：电路分析、高等数学 课内实验（实践）：8个实验（实践）项目共24学时 二、课程目标 （一）具体目标 通过本课程的学习，使学生达到以下目标： 1. 掌握常用的半导体器件的基本工作原理、特性和主要参数，并能合理选择和 正确使用。 2. 了解模拟集成电路的电路结构和工作原理，掌握其主要性能和使用方法。 3. 掌握共射与共集放大器、差动放大器、基本运算放大器等电路结构、工作原 理和性能。 4. 熟悉功率放大器、振荡器、整流器、稳压器以及由集成运算放大器组成的某 些功能电路的组成、工作原理、性能和应用。 5. 熟悉放大器中的负反馈，振荡电路中的正反馈，掌握负反馈的基本形式及其 对放大器性能的影响。 （二）课程目标与毕业要求的对应关系 表1 课程目标与毕业要求的对应关系 课程目标 —359— 支撑的毕业要求 支撑的毕业要求指标点 课程目标 1 3.学科素养 课程目标 2 4.实践素养 在学习前人理论知识和实践经验的基础上，坚持不断 创新的思想 养成实事求是、理论联系实际、不断追求真理的良好 科学素养 了解掌握本学科具有的一般方法论特点，培养训练科 学的思维方法 能够从系统的角度出发体现工程意识，综合考虑工程 问题 善于从工程系统中理清关键技术和重点、难点问题， 制定工程方案 能够加强价值效益意识，分析工程性价比 三、课程内容 （一）课程内容与课程目标的关系 表2 课程内容与课程目标的关系 课程内容 教学方法 支撑的课程目标 学时安排 绪论 讲授法 课程目标 1 2 第一章常用半导体器件 讲授法 课程目标 1、2 4 第二章基本放大电路 讲授法、案例教学 课程目标 1、2 6 第三章集成运算放大电路 讲授法 课程目标 1 6 第四章放大电路的频率响应 讲授法 课程目标 1、2 6 第五章放大电路中的反馈 讲授法、案例教学 课程目标 2 6 第六章信号的运算和处理 讲授法 课程目标 1、2 8 第七章波形发生与信号转换 讲授法 课程目标 1、2 8 第八章功率放大电路 讲授法 课程目标 1、2 4 讲授法、案例教学 课程目标 2 4 小组实验 课程目标 2 3 小组实验 课程目标 2 3 实验三射极跟随器 小组实验 课程目标 2 3 实验四负反馈放大器 小组实验 课程目标 2 3 实验五电压比较器 小组实验 课程目标 2 3 实验六加法器 小组实验 课程目标 2 3 第九章直流电源 实验一常用电子仪器的使用 实验二晶体管共射极单管放 大器 —360— 实验七 RC 正弦波振荡器 小组实验 课程目标 2 3 实验八低频 OTL 功率放大器 小组实验 课程目标 2 3 合计 24 学时 （二）具体内容 第一章 常用半导体器件（含绪论） 【学习目标】 1.了解半导体 PN 结的概念及分类。 2. 晶体管和场效应管的工作原理、基本特性、动态特性、主要参数及选择和使 用中需要注意的问题。 3.三极管的模型、晶体管的工作原理、基本特性、主要参数及选择和使用中需要 注意的问题。 4.课程思政目标 了解我国半导体材料与器件的现状。 【学习内容】 第一章 常用半导体器件  理论/□实践 学时 6 1.一级知识点 半导体 PN 结的概念及分类；晶体管和场效应管的工作原理、基本特性、动态特性、主 要参数及选择和使用中需要注意的问题。 2. 二级知识点 三极管的模型、晶体管的工作原理、基本特性、主要参数及选择和使用中需要注意的问 题。 【学习重点】 1.三极管的模型、晶体管的工作原理、基本特性。 2. 主要参数及选择和使用中需要注意的问题。 【学习难点】 1.三极管的模型、晶体管的工作原理、基本特性。 第二章 基本放大电路 【学习目标】 1.掌握基本放大电路的性能指标、工作原理、分析方法。 —361— 2.放大电路三种接法、放大电路的交直流分析、放大电路的波形分析、静态工作 点设置、静态工作点稳定。 3.场效应管放大电路的接法。 【学习内容】 第二章 基本放大电路  理论/□实践 学时 6 1.一级知识点 基本放大电路的性能指标、工作原理、分析方法。 2.二级知识点 放大电路三种接法、放大电路的交直流分析、放大电路的波形分析、静态工作点设 置、静态工作点稳定。 3.三级知识点 场效应管放大电路的接法 【学习重点】 1.基本放大电路的性能指标、工作原理、分析方法。 2. 放大电路三种接法、放大电路的交直流分析、放大电路的波形分析、静态工 作点设置、静态工作点稳定。 【学习难点】 1.三极管的模型、晶体管的工作原理、基本特性。 第三章 集成运算放大电路 【学习目标】 1.了解多级放大问题、集成运放的性能指标、集成运放的工作原理。 2.掌握集成运放的种类及选择。 【学习内容】 第三章 集成运算放大电路  理论/□实践 学时 6 1.了解多级放大问题、集成运放的性能指标、集成运放的工作原理。 2.掌握集成运放的种类及选择。 【学习重点】 1.了解多级放大问题、集成运放的性能指标、集成运放的工作原理。 2.掌握集成运放的种类及选择。 —362— 【学习难点】 1.掌握集成运放的种类及选择。 第四章 放大电路的频率响应 【学习目标】 1.电路频率响应分析原则、波特图。 2.单管放大电路的频率响应、频率响应与阶跃响应。 3.电路频率响应的概念、多级放大电路的频率响应。 4.晶体管的高频等效模型、场效应管的高频等效模型。 【学习内容】 放大电路的频率响  理论/□实践 学时 应 1.电路频率响应分析原则、波特图。 2.单管放大电路的频率响应、频率响应与阶跃响应。 3.电路频率响应的概念、多级放大电路的频率响应。 4.晶体管的高频等效模型、场效应管的高频等效模型。 第四章 【学习重点】 1.电路频率响应分析原则、波特图。 2.单管放大电路的频率响应、频率响应与阶跃响应。 3.电路频率响应的概念、多级放大电路的频率响应。 【学习难点】 1.电路频率响应分析原则、波特图。 2.单管放大电路的频率响应、频率响应与阶跃响应。 第五章 放大电路中的反馈 【学习目标】 1.反馈的四种组态及判别。 2.反馈对放大电路的影响。 3.反馈放大电路的方框图及表达式。 4.深度负反馈对放大倍数的影响、其它反馈形式。 【学习内容】 —363— 6 第五章 放大电路中的反馈  理论/□实践 学时 6 1.反馈的四种组态及判别。 2.反馈对放大电路的影响。 3.反馈放大电路的方框图及表达式。 4.深度负反馈对放大倍数的影响、其它反馈形式。 【学习重点】 1.反馈的四种组态及判别。 2.反馈对放大电路的影响。 3.反馈放大电路的方框图及表达式。 4.深度负反馈对放大倍数的影响、其它反馈形式。 【学习难点】 1.反馈的四种组态及判别。 2.反馈对放大电路的影响。 第六章 信号的运算和处理 【学习目标】 1.加法电路、减法电路、乘法电路、除法电路、对数电路、指数电路、滤波电路 等的原理与分析。 2.仪表放大器、电荷放大器、隔离放大器的原理与分析。 【学习内容】 第六章 信号的运算和处理  理论/□实践 学时 8 1.加法电路、减法电路、乘法电路、除法电路、对数电路、指数电路、滤波 电路等的原理与分析。 2.仪表放大器、电荷放大器、隔离放大器的原理与分析。 【学习重点】 1.加法电路、减法电路、乘法电路、除法电路、对数电路、指数电路、滤波电路 等的原理与分析。 2.仪表放大器、电荷放大器、隔离放大器的原理与分析。 【学习难点】 1.加法电路、减法电路、乘法电路、除法电路、对数电路、指数电路、滤波电路 —364— 等的原理与分析。 第七章 波形发生与信号转换 【学习目标】 1. LC 振荡电路、单限比较器、滞回比较器、窗口比较器、电压比较器的原理与 分析。矩形波发生器、三角波发生器、锯齿波发生器、函数发生器、波形变换电路。 2.电压-电流变换、电压-频率变换。 【学习内容】 波形发生与信号转  理论/□实践 学时 8 换 1. LC 振荡电路、单限比较器、滞回比较器、窗口比较器、电压比较器的原 理与分析。矩形波发生器、三角波发生器、锯齿波发生器、函数发生器、波形 变换电路。 2.电压-电流变换、电压-频率变换。 第七章 【学习重点】 1. LC 振荡电路、单限比较器、滞回比较器、窗口比较器、电压比较器的原理与 分析。矩形波发生器、三角波发生器、锯齿波发生器、函数发生器、波形变换电路。 2.电压-电流变换、电压-频率变换。 【学习难点】 1.单限比较器、滞回比较器、窗口比较器、电压比较器的原理与分析。 2.电压-电流变换、电压-频率变换。 第八章 功率放大电路 【学习目标】 1.小功率放大电路的特点、互补功率放大电路的原理与分析 2.功率放大电路的安全运行、集成功放的安全运行 【学习内容】 第八章 功率放大电路  理论/□实践 学时 1.小功率放大电路的特点、互补功率放大电路的原理与分析 2.功率放大电路的安全运行、集成功放的安全运行 【学习重点】 —365— 4 1.小功率放大电路的特点、互补功率放大电路的原理与分析 2.功率放大电路的安全运行、集成功放的安全运行 【学习难点】 1.小功率放大电路的特点、互补功率放大电路的原理与分析 第九章 直流电源 【学习目标】 1.整流电路、滤波电路、稳压电路原理与分析。 2.串联型稳压电路、开关稳压电路。 【学习内容】 第九章 直流电源  理论/□实践 学时 4 1.整流电路、滤波电路、稳压电路原理与分析。 2.串联型稳压电路、开关稳压电路。 【学习重点】 1.整流电路、滤波电路、稳压电路原理与分析。 2.串联型稳压电路、开关稳压电路。 【学习难点】 1.整流电路、滤波电路、稳压电路原理与分析。 表 3 课内实验（践）项目与学时分配 序号 1 实验（践）项 目名称 常用电子仪器的 使用 2 实验（践）内容 学时 实验类 型 每组人 数 常规测量仪器的使用 3 验证性 2 必做 3 验证性 2 必做 3 验证性 2 必做 3 验证性 2 必做 3 设计性 2 必做 晶体管共射极单 晶体管共射极单管放 管放大器 大器设计与特性测试 3 射极跟随器 4 负反馈放大器 5 电压比较器 射极跟随器设计与特 性测试 负反馈放大器设计与 特性测试 电压比较器设计与测 试 必开/ 选开 —366— 6 加法器 加法器设计与测试 3 综合性 2 必做 7 RC 正弦波振荡器 RC 正弦波振荡器 3 综合性 2 必做 低频 OTL 功率放大器 3 综合性 2 必做 低频 OTL 功率放 8 大器 四、教学方法 讲授法、案例教学 五、课程考核 总成绩（100%）=期末考试成绩（70%）+ 平时成绩（15%）+ 实验成绩（15%） 六、课程评价 课程评价主要是本门课程的课程目标达成度评价。课程目标达成度评价主要采用 定量评价与定性评价相结合的方法，具体包括：课程调查问卷、访谈、课程考核成绩 分析法等。 七、课程资源 （一）建议选用教材 教材：《模拟电子技术基础（第 5 版）》，华成英主编，高等教育出版社。 （二）主要参考书目 1.《模拟电子技术基础》Thomas L.Floyd ，朱杰等译，机械工业出版社； 2.《模拟电子技术》Robert L．Boylestad，李立华 等译，电子工业出版社； （三）其它课程资源 执笔人：鲁道邦 参与人： 课程负责人：鲁道邦 审核人（系/教研室主任）： 审定人（主管教学副院长/副主任）： 2020 年 —367— 月 —368— ××××专业开设实验课程统计表 分 类 序 号 课程编号 课程名称 学 分 总学 时数 实验 个数 必 开 必 开 选 开 选 开 开 设 学 期 独 立 设 置 的 实 验 课 合 计 附 带 实 验 的 理 论 课 合 计 合计 —369— — 实验类型 演示 性 验证 性 综合性、 设计性等 《××××实验》课程教学大纲（三号黑体不加黑） 一、课程信息（一级标题：小四黑体不加黑，下同） （正文：小四仿宋-GB2312， 1.5倍行距） 课程名称：××××××× （中文） ××××××× （英文） 课程代码：××××××× 课程类别：通识教育课程（或学科专业课程、教师教育课程）/必修课（或选 修课） 适用专业：××××专业 课程学时：××学时 课程学分：××学分 修读学期：第×学期 先修课程：×××××× 二、课程目标 （一）具体目标（二级标题：小四仿宋-GB2312加黑，下同） 通过本课程的学习，使学生达到以下目标： （通过本课程学习，学生在知识、能力、素质等方面所要达到的预期结果。） 1. ××××××××。【支撑毕业要求×】 2. ××××××××。【支撑毕业要求×、×】 …… （二）课程目标与毕业要求的对应关系 表1 课程目标与毕业要求的对应关系（示例） （表头小四楷体-GB2312加黑；表内小五楷体，单倍行距，下同。） 课程目标 支撑的毕业要求 课程目标 1 ×××××××× 支撑的毕业要求指标点 ×××××××× …… —370— ×××××××× 课程目标 2 ×××××××× …… …… …… …… （通识教育课程、教师教育课程和交叉课程只需列举课程目标即可。） 三、课程内容 （一）课程内容与课程目标的关系 表2 课程内容与课程目标的关系（示例） 课程内容 支撑的课程目标 学时安排 实验一 xxxxxxx 课程目标 3 3 实验二 xxxxxxx 课程目标 4 4 …… …… …… 合计 ××学时 （二）具体内容 表 3 实验项目与学时分配 序号 实验项目 名称 实验内容 学时 实验类 型 每组人 数 必开/ 选开 1 2 …… （实验类型指演示性、验证性、综合性或设计性实验等。） 四、教学方法 （说明本课程的主要教学方式方法。） 五、课程考核 （说明本课程的考核方式，如：课堂表现、实验报告、实验操作、课堂考勤、闭 卷考试等。） 总成绩（100%）=考核方式 1 成绩（a%）+ 考核方式 2 成绩（b%）+ …… —371— （有合理的、多维度的过程性考核方式；考核内容覆盖课程目标、考核结果能 合理反映课程目标的达成度；考核权重与教学内容相匹配；各考核环节必须有明确的 成绩评定标准。） （考核方式应具体化；各考核方式的权重之和应为 100%。） 六、课程评价 课程评价主要是本门课程的课程目标达成度评价。课程目标达成度评价主要采用 定量评价与定性评价相结合的方法，具体包括：课程调查问卷、访谈、课程考核成绩 分析法等。 七、课程资源 （一）建议选用教材 编写者.教材名称（第×版）.出版地：出版社，出版年. （二）主要参考书目 [1] 编著者. 参考书名称（第×版）.出版地：出版社，出版年. …… （三）其它课程资源 （推荐的相关教学网站、教学平台、网络课程和专业文献网站等。） 执笔人： 参与人： 课程负责人： 审核人（系/教研室主任）： 审定人（主管教学副院长/副主任）： 2020 年 月 —372— 《××××实习》教学大纲（三号黑体不加黑） 一、课程信息（一级标题：小四黑体不加黑，下同） （正文：小四仿宋-GB2312， 1.5倍行距） 课程名称：××××××× （中文） ××××××× （英文） 课程代码：××××××× 课程类别：通识教育课程（或学科专业课程、教师教育课程）/必修课（或选 修课） 适用专业：××××专业 课程学时：××学时 课程学分：××学分 修读学期：第×学期 先修课程：×××××× 二、课程目标 （一）具体目标（二级标题：小四仿宋-GB2312加黑，下同） 通过本课程的学习，使学生达到以下目标： （通过本课程学习，学生在知识、能力、素质等方面所要达到的预期结果。） 1. ××××××××。【支撑毕业要求×】 2. ××××××××。【支撑毕业要求×、×】 …… （二）课程目标与毕业要求的对应关系 —373— 表1 课程目标与毕业要求的对应关系（示例） （表头小四楷体-GB2312加黑；表内小五楷体，单倍行距，下同。） 课程目标 支撑的毕业要求 课程目标 1 ×××××××× 支撑的毕业要求指标点 ×××××××× …… ×××××××× 课程目标 2 ×××××××× …… …… …… …… （通识教育课程、教师教育课程和交叉课程只需列举课程目标即可。） 三、实践内容 表2 实践内容与课程目标的关系（示例） 实践内容 支撑的课程目标 1. …… 课程目标 1 2. …… 课程目标 4 3. …… 课程目标 2、3 4. …… 课程目标 1、4 …… …… 合计 学时/日 …… ××学时/日 四、实施方式 （根据专业实践特点说明具体的实践形式，如野外实习、工厂见习、调查研究 等。） 五、课程考核 （说明本课程的考核方式，如：实践表现、实习报告、植物辨认等。） 总成绩（100%）=考核方式 1 成绩（a%）+ 考核方式 2 成绩（b%）+ …… （有合理的、多维度的过程性考核方式；考核内容覆盖课程目标、考核结果能 合理反映课程目标的达成度；考核权重与教学内容相匹配；各考核环节必须有明确的 —374— 成绩评定标准。） （考核方式应具体化；各考核方式的权重之和应为 100%。） 六、课程评价 课程评价主要是本门课程的课程目标达成度评价。课程目标达成度评价主要采用 定量评价与定性评价相结合的方法，具体包括：课程调查问卷、访谈、课程考核成绩 分析法等。 七、课程资源 （一）建议选用教材 编写者.教材名称（第×版）.出版地：出版社，出版年. （二）主要参考书目 [1] 编著者. 参考书名称（第×版）.出版地：出版社，出版年. …… （三）其它课程资源 （推荐的相关教学网站、教学平台、网络课程和专业文献网站等。） 执笔人： 参与人： 课程负责人： 审核人（系/教研室主任）： 审定人（主管教学副院长/副主任）： 2020 年 —375— 月 《实用机构设计与分析》课程教学大纲 一、课程信息 课程名称：实用机构设计与分析 Design and Analysis of Practical Mechanism 课程代码：69020305 课程类别：学科专业课程/选修课 适用专业：机械电子工程专业 课程学时：48学时 课程学分：3学分 修读学期：第5学期 先修课程：机械原理、机械设计、计算机辅助设计 课内实验（实践）：3个实验项目共12学时 二、课程目标 （一）具体目标 通过本课程的学习，使学生达到以下目标： 1. 掌握平面连杆机构、凸轮-连杆机构、齿轮-连杆机构、分度凸轮机构等机构 的现代设计分析方法。【支撑毕业要求 1】 2. 掌握应用 MATLAB 等进行机构参数优化设计的方法。【支撑毕业要求 5】 3. 能够针对具体的机构设计问题，运用所学知识设计机构方案，富有创新精神 和创新意识，关注学科发展前沿，不断学习以适应职业需要。【支撑毕业要求 3、 12】 （二）课程目标与毕业要求的对应关系 表1 课程目标与毕业要求的对应关系 课程目标 课程目标 1 支撑的毕业要求 支撑的毕业要求指标点 1.工程知识 1-3 掌握专业基础知识，包括机械原理、机械设计、 机械制造技术基础、工程材料及成形工艺、模拟电子 技术、数字电子技术、电子信息等，能够针对机械电 子工程领域复杂工程问题进行分析和设计。 —376— 课程目标 2 5.使用现代工具 课程目标 3 3. 设计/开发解决方案 12. 终身学习 1-4 掌握现代设计方法技术、智能制造技术、现代控 制技术等机械电子工程专业知识，以及现场总线控制 技术等，能够将其综合应用于研究和解决机械电子工 程领域复杂工程问题。 5-1 能熟练使用数学仿真软件工具及各种检测仪器分 析系统的性能，并能运用图表、公式等手段表达和解 决机械电子工程的设计问题。 5-2 能恰当使用机械绘图等计算机软硬件技术、自动 控制技术、机电一体化技术、控制算法及仿真工具， 完成机械电子工程工程项目的设计、模拟仿真分析、 实验验证，能理解其局限性。 3-1 能够针对机械电子工程领域复杂工程问题进行需 求分析，设计解决方案和满足特定需求。 3-3 能够针对机械电子工程领域特定需求，设计或开 发软硬件系统，并体现创新意识。 12-1 具有终身学习的意识，掌握自主学习的方法和 途径。 12-3 了解机械电子领域相关理论与技术的重要进展 和前沿动态。 三、课程内容 （一）课程内容与课程目标的关系 表2 课程内容与课程目标的关系 课程内容 教学方法 支撑的课程目标 学时安排 第一章 实用机构概述 讲授法 课程目标 1 2 第二章 平面连杆机构 讲授法、练习法、讨论 法、案例教学 课程目标 1 8 第三章 凸轮连杆机构 讲授法、案例教学 课程目标 1 4 第四章 齿轮连杆机构 讲授法、案例教学 课程目标 1 4 第五章 分度凸轮机构 讲授法、讨论法、案例 教学 课程目标 1 6 第六章 共轭凸轮机构 讲授法 课程目标 1 4 第七章 高速凸轮机构 讲授法 课程目标 1 4 第八章 MATLAB 机构设 计分析 讲授法、自主学习法 课程目标 2 4 实验一 杆组法实验 小组实验 课程目标 3 4 小组实验 课程目标 2 4 小组实验 课程目标 2、3 4 实验二 分度凸轮机构 计算机辅助设计实验 实验三 平面四杆机构 优化设计实验 合计 48 学时 （二）具体内容 第一章 【学习目标】 —377— 实用机构概述 1. 掌握机械产品设计过程的四个阶段。 2. 掌握机构型式设计的原则、机构选型方法和尺度设计的内容。 3. 掌握现代设计的概念和特点。 4. 通过课程学习，培养学生的机械创新能力，为建设创新强国培养创新型人 才。 【学习内容】 第一章 实用机构概述 ■理论/□实践 学时 2 1.一级知识点 机构的尺度设计、实用机构的工程应用、实用机构现代设计方法。 2.二级知识点 机械产品设计过程，给定轨迹、间歇送进、行程放大、变速回转等工程应用实 用机构。 3.三级知识点 现代设计的概念、现代设计的特点。 【学习重点】 1. 机构型式设计的原则 2. 机构尺度设计的内容 3. 现代设计的概念、特点 【学习难点】 1. 机构的选型方法 第二章 平面连杆机构 【学习目标】 1. 了解连杆机构的优缺点及工程应用。 2. 掌握平面连杆机构的再生运动链法。 3. 掌握平面连杆机构运动分析的杆组法。 4. 掌握平面连杆机构的解析设计与优化设计方法。 5. 研讨常见机械中使用到的平面连杆机构，培养学生科技报国的精神。 【学习内容】 —378— 第二章 平面连杆机构 ■理论/□实践 学时 8 1.一级知识点 使用再生运动链法进行平面连杆机构设计。 2.二级知识点 按从动件急回特性、从动件大摆角、给定轨迹、主从动件相对位置等设计平面 连杆机构。平面连杆机构运动分析的杆组法。 3.三级知识点 连杆机构的工程应用。往复运动、增力效果施压机构。 【学习重点】 1. 使用杆组法对平面连杆机构进行运动分析 2. 平面连杆机构的解析设计法 【学习难点】 1. 再生运动链法 2. 平面连杆机构的优化设计 第三章 凸轮连杆机构 【学习目标】 1. 了解凸轮-连杆机构的工程应用。 2. 熟悉凸轮-连杆机构的组合方式。 3. 掌握凸轮-连杆机构的设计方法。 4. 研讨印刷机械中应用的凸轮连杆机构，指出我国印刷行业存在的短板，强化 学生矢志报国的信念。 【学习内容】 第三章 凸轮连杆机构 ■理论/□实践 学时 4 1.一级知识点 实现运动轨迹的凸轮连杆机构设计、实现往复摆动的凸轮连杆机构设计、复合 式凸轮连杆机构。 2.二级知识点 凸轮连杆机构的组合方式：串联式凸轮连杆机构、并联式凸轮连杆机构、复合 式凸轮连杆机构。 3.三级知识点 凸轮连杆机构的工程应用：实现复杂运动轨迹、实现复杂运动规律。 —379— 【学习重点】 1. 凸轮-连杆机构的组合方式 2. 按广义坐标运动组合法进行凸轮-连杆机构设计 【学习难点】 1. 按广义坐标运动组合法进行凸轮-连杆机构设计 第四章 齿轮连杆机构 【学习目标】 1. 熟悉齿轮-连杆机构的常用形式。 2. 了解齿轮-连杆机构的工程应用。 3. 掌握齿轮-连杆机构的运动分析方法。 4. 掌握齿轮-连杆机构的优化设计方法。 5. 研讨印刷机械中使用到的齿轮连杆机构，结合我国齿轮行业的奋斗历程与先 进事迹，使学生自觉投身到实现民族复兴的伟大征程中去。 【学习内容】 第四章 齿轮连杆机构 ■理论/□实践 学时 4 1.一级知识点 齿轮连杆机构的步进角和平均角速度比、平均角速度比 I＝1 时的运动分析、优 化数学模型。 2.二级知识点 齿轮连杆机构运动分析：曲柄齿轮齿条放大行程机构运动分析、齿轮连杆变速 机构运动分析。 3.三级知识点 齿轮连杆机构的常用形式、齿轮连杆机构的工程应用。 【学习重点】 1. 齿轮-连杆机构的运动分析方法 2. 齿轮-连杆机构的优化设计方法 【学习难点】 1. 齿轮-连杆机构的优化设计方法 第五章 分度凸轮机构 —380— 【学习目标】 1. 了解分度凸轮机构的工作原理、分类及其特点。 2. 掌握平行分度凸轮机构的解析设计方法。 3. 掌握圆柱分度凸轮机构的解析设计方法。 4. 掌握弧面分度凸轮机构的解析设计方法。 5. 研讨凸轮机构复杂曲面的加工难度，使学生认识到我国在高精度制造领域中 受制于人的被动局面，激发学生树立矢志报国的信念。 【学习内容】 第五章 分度凸轮机构 ■理论/□实践 学时 6 1.一级知识点 平行分度凸轮机构基本参数、平行分度凸轮机构轮廓线的解析法计算、圆柱分 度凸轮机构基本参数、圆柱分度凸轮机构轮廓线的解析法计算。 2.二级知识点 分度凸轮机构工作原理。 3.三级知识点 分度凸轮机构分类、特点。 【学习重点】 1. 分度凸轮机构基本参数 2. 平行分度凸轮机构的解析设计方法 【学习难点】 1. 圆柱分度凸轮机构的解析设计方法 2. 弧面分度凸轮机构的解析设计方法 第六章 共轭凸轮机构 【学习目标】 1. 了解共轭凸轮机构的工程应用。 2. 掌握滚子从动件直动共轭凸轮廓线的设计方法。 3. 掌握平底从动件直动共轭凸轮廓线的设计方法。 4. 掌握滚子从动件摆动共轭凸轮廓线的设计方法。 5. 研讨国内外共轭凸轮机构的研究现状和我国在该领域研究中取得的巨大成 —381— 就，培养学生成长为全球视野下自信而有担当的领军人才。 【学习内容】 第六章 共轭凸轮机构 ■理论/□实践 学时 4 1.一级知识点 凸轮轮廓曲率半径计算、主副凸轮安装角。 2.二级知识点 主、副凸轮轮廓线的计算。 3.三级知识点 共轭凸轮机构的工程应用。 【学习重点】 1. 凸轮理论廓线、实际廓线极坐标计算公式的推导 2. 主副凸轮安装角的计算 【学习难点】 1. 凸轮轮廓曲率半径计算公式的推导 第七章 高速凸轮机构 【学习目标】 1. 了解凸轮机构静态设计与动态设计的区别及各自适用范围。 2. 掌握高速凸轮机构的动力学建模方法。 3. 掌握高速凸轮机构的动态响应分析。 4. 研讨老一辈科技工作者拒绝国外高薪诱惑，排除万难回到祖国参加社会主义 建设，推动我国高速凸轮领域研究从无到有、从弱到强的发展历程，培养学生成为具 有家国情怀、追求卓越、引领未来的领军人才。 【学习内容】 第七章 高速凸轮机构 ■理论/□实践 学时 4 1.一级知识点 递纸机构动力学模型的建立方法、动力分析方法和动态响应谐波分析。 2.二级知识点 构件等效替代原则、典型构件的动力学模型、凸轮-从动件系统阻尼的确定方 法。 3.三级知识点 —382— 凸轮机构静态设计与动态设计的概念、运动规律类型对系统受迫振动的影响和 系统有害振动的产生原因。 【学习重点】 1. 构件等效动力学模型、凸轮从动件系统阻尼的确定 2. 递纸机构动力学建模方法 【学习难点】 1. 递纸机构动力学运动方程的建立、求解，动态响应分析 2. 动态响应谐波分析 第八章 MATLAB 机构设计分析 【学习目标】 1. 了解 MATLAB 语言的产生背景、语言特点。 2. 掌握 MATLAB 语言的基本语法和 MATLAB 软件的使用方法。 3. 掌握使用 MATLAB 进行机构的计算机辅助设计方法 4. 指出我国虽然在一些科学软件应用领域仍处于受制于人的局面，但我国已完 全具备了独立研发替代产品的能力，在一些军工、航天等涉密单位，国产软件已取代 外国软件助力我国科技腾飞，使学生牢固树立“四个自信”。 【学习内容】 第八章 MATLAB 机 构 设 计 ■理论/□实践 分析 学时 1.一级知识点 MATLAB 机构设计优化分析方法、算法。 2.二级知识点 MATLAB 软件 M 文件编程方法、调试过程、输出数据、技巧注意事项。 3.三级知识点 MATLAB 软件基本操作及常用命令。 【学习重点】 1. MATLAB 的矩阵操作 2. MATLAB 二维、三维绘图基础 【学习难点】 1. MATLAB 优化工具箱中常用的用于求解优化问题的函数 —383— 4 表 3 课内实验（践）项目与学时分配 序号 实验（践）项 目名称 1 杆组法实验 分度凸轮机构计算机 辅助设计实验 平面四杆机构优化设 计实验 2 3 实验（践）内容 编写杆组法 Matlab 程 序，对牛头刨床进行运动 分析 编写圆柱分度凸轮机构的 计算机辅助设计程序 编写随机优化法程序对平 面四杆机构进行优化设计 学时 实验类 型 每组人 数 必开/ 选开 4 设计性 1 必开 4 设计性 1 必开 4 设计性 1 必开 （实验类型指演示性、验证性、综合性或设计性实验等。） 四、教学方法 讲授法、练习法、讨论法、案例教学、自主学习法 五、课程考核 总成绩（100%）=课程设计报告成绩（60%）+课堂考勤成绩（20%）+课堂实验成 绩（20%） 六、课程评价 课程评价依据本课程目标，采用课程调查、学生访谈、课程考核成绩分析等方法 进行。 七、课程资源 （一）建议选用教材 张晓玲、沈韶华.实用机构设计与分析.北京：北京航空航天大学出版社，2010. （二）主要参考书目 [1] 郭仁生. 机械工程设计分析和 MATLAB 应用（第四版）.北京：机械工业出版社， 2014. [2] 朱金生、凌云. 机械设计实用机构运动仿真图解.北京：电子工业出版社，2012. （三）其它课程资源 中国大学 MOOC 网：https://www.icourse163.org/course/NWPU-20007 —384— 执笔人：万书佳 参与人：屈重年 马世榜 课程负责人：万书佳 审核人（系/教研室主任）：叶铁 审定人（主管教学副院长/副主任）：韩桂全 2020 年 —385— 3月 《文献检索与科学研究》课程教学大纲 一、课程信息 课程名称：文献检索与科学研究 Literature Retrieval and Scientific Research 课程代码：69020330 课程类别：学科专业课程/选修课 适用专业：机械电子工程专业 课程学时：32学时 课程学分：2学分 修读学期：第7学期 先修课程：无 课内实验（实践）：无 二、课程目标 （一）具体目标 通过本课程的学习，使学生达到以下目标： 1. 了解现今迅速发展变化的信息环境特点，加深对信息及文献信息检索的理性 认识；掌握文献信息检索的基础理论、知识和技能；掌握计算机文献信息检索的方 法；能够独立根据检索课题选用适当的检索工具，并综合使用多种检索工具完成课题 的检索；初步掌握科技论文的写作。【支撑毕业要求 5、10】 2. 培养学生获取文献信息能力的科学方法，培养学生的信息素质，增强学生的 信息意识，掌握获取、利用、开发信息资源的技能，对促进学生不断地吸收新知识， 改善知识结构，提高自学能力，研究能力和创新能力为后续毕业设计、毕业论文、以 及未来从事科研教学管理等相关工作打好基础。【支撑毕业要求 12】 （二）课程目标与毕业要求的对应关系 表1 课程目标与毕业要求的对应关系 课程目标 支撑的毕业要求 支撑的毕业要求指标点 —386— 课程目标 1 5.使用现代工具 10.沟通 课程目标 2 12.终身学习 5-3 能熟练运用文献检索工具，获取机械电子工程领 域理论与技术的最新进展。 10-1 能够通过口头、书面、图标、工程图纸等方式 就机械电子工程领域复杂工程问题与同行及社会公众 进行有效的沟通和交流； 12-1 具有终身学习的意识，掌握自主学习的方法和 途径； 12-2 能够针对个人或职业发展的需求，具有自我完 善能力及可持续发展的潜力； 三、课程内容 （一）课程内容与课程目标的关系 表2 课程内容与课程目标的关系 课程内容 教学方法 支撑的课程目标 学时安排 讲授法、专题研讨 课程目标 1、2 4 课程目标 1、2 4 课程目标 1、2 4 课程目标 1、2 4 课程目标 1、2 4 课程目标 1、2 4 课程目标 1、2 2 课程目标 1、2 2 课程目标 1、2 4 第一章 图书馆的纸质 文献 讲授法、案例教学、专 第二章 数字图书馆 题研讨 讲授法、案例教学、专 第三章 文献检索技术 题研讨 第四章 数字图书馆及 讲授法、案例教学、专 检索 题研讨 第五章 数字期刊及检 讲授法、案例教学、专 索 题研讨 第六章 数字特种文献 讲授法、案例教学、专 及检索 题研讨 讲授法、案例教学、专 第七章 云图书馆 题研讨 讲授法、案例教学、专 第八章 移动图书馆 题研讨 第七章 论文写作指南 讲授法、案例教学 合计 （二）具体内容 —387— 32 学时 第一章 图书馆的纸质文献 【学习目标】 1. 了解图书馆功能和服务内容，了解常用的分类法，了解图书馆排架方法。 2. 熟悉《中国图书馆分类法》，了解图书馆的目录体系，熟悉中国机读目录。 3. 掌握图书馆查询图书的方法和技能。 4. 培养学生的信息素质，增强学生的信息意识，掌握获取、利用、开发信息资 源的技能。 【学习内容】 第一章 图书馆的纸质文献 ■理论/□实践 学时 4 1.一级知识点 信息、知识、情报和文献的概念；文献的种类：图书、期刊、特种文献（学位 论文、会议论文、科技报告、专利、标准、科学档案、政府出版物、产品资 料）。 2.二级知识点 图书馆的定义；图书馆的职能和业务；中国图书馆分类法。 3.三级知识点 常用图书分类法；文献排架方法；图书馆的目录体系。 【学习重点】 1. 文献的种类。 2. 图书分类法。 【学习难点】 1. 中国图书馆分类法。 第二章 数字图书馆 【学习目标】 1. 了解数字图书馆的概念，图书数字化过程。 2. 了解数字资源类型。 3. 知道数字图书、数字期刊、数字特种文献在哪里查找。 4. 培养学生的信息素质，增强学生的信息意识，掌握获取、利用、开发信息资 源的技能。 —388— 【学习内容】 第二章 数字图书馆 ■理论/□实践 学时 4 1.一级知识点 数字图书馆概念；数字图书馆特征和优点；文献数字化技术。 2.二级知识点 数字图书馆建设；数字文献著录标准；超星数字图书馆。 3.三级知识点 国内外数字图书馆概况；几个重要的数字图书馆；中国数字图书馆概况。 【学习重点】 1. 数字文献著录标准。 2. 数字图书资源。 【学习难点】 1. 维普、中国知网、万方数字资源种类。 2. 数字文献著录标准。 第三章 文献检索技术 【学习目标】 1. 了解文献检索原理，了解检索步骤，了解检索效果评价及调整方法。 2. 掌握文献检索技术，掌握一种以上的中文检索工具。 3. 熟悉文献语言和途径。 4. 培养学生的信息素质，增强学生的信息意识，掌握获取、利用、开发信息资 源的技能。 【学习内容】 第三章 文献检索技术 ■理论/□实践 学时 4 1.一级知识点 文献检索技术：布尔逻辑检索、位置检索、截词检索、限定字段检索。 2.二级知识点 文献检索原理；文献检索步骤；文献检索工具及分类；文献检索语言；文献检 索途径。 3.三级知识点 网络文献资源；检索效果评价及调整方法；三大中文搜索。 —389— 【学习重点】 1. 文献检索原理和步骤。 2. 文献检索语言。 【学习难点】 1. 掌握一种以上的中文检索工具进行文献检索。 第四章 数字图书馆及检索 【学习目标】 1. 了解数字图书及检索的基本知识和要点。 2. 会下载、安装数字图书浏览器。 3. 掌握数字图书的检索、获取原文的各种途径。 4. 会阅读、浏览、下载、摘录、记录来源等。 5. 学会利用数字图书资源。 6. 培养学生的信息素质，增强学生的信息意识，掌握获取、利用、开发信息资 源的技能。 【学习内容】 第四章 数字图书馆及检索 ■理论/□实践 学时 4 1.一级知识点 数字图书的检索和获取原文；会下载、摘录文献；图书的著录格式；会运用读 秀学术搜索的不同途径和方法进行图书检索。 2.二级知识点 下载和安装数字图书浏览器。 3.三级知识点 数字图书及检索的基本知识和要点；超星数字图书馆概述。 【学习重点】 1. 数字图书的检索和获取原文的途径。 2. 图书的著录格式。 【学习难点】 1. 使用工具进行数字图书检索。 —390— 第五章 数字期刊及检索 【学习目标】 1. 了解常用的几个数字期刊数据库。 2. 掌握数字期刊数据库检索快速检索、标准检索、高级检索和专业检索。 3. 掌握期刊论文的获取方法、原文下载、阅读、摘录等技巧。 4. 培养学生的信息素质，增强学生的信息意识，掌握获取、利用、开发信息资 源的技能。 【学习内容】 第五章 数字期刊及检索 ■理论/□实践 学时 4 1.一级知识点 核心期刊；SCI、EI、ISTP 三大索引；中国知网 CNKI 期刊检索。 2.二级知识点 数字期刊的定义、特点；CNKI 文献知网节。 3.三级知识点 几个常用的数字期刊数据库：CNKI、维普、万方、EBSCO；中文科技期刊评价指 标。 【学习重点】 1. 数字期刊数据库检索快速检索、标准检索、高级检索和专业检索。 2. 期刊论文的获取途径、原文下载、浏览、阅读、摘录、记录来源等技巧。 3. 期刊论文的著录格式。 【学习难点】 1. 学会使用数字期刊进行相应的检索。 第六章 数字特种文献及检索 【学习目标】 1. 了解特种文献常用检索工具。 2. 熟悉特种文献数据库。 3. 学会特种文献的检索方法。 4. 了解原文获取的各种途径。 —391— 5. 培养学生的信息素质，增强学生的信息意识，掌握获取、利用、开发信息资 源的技能。 【学习内容】 第六章 数字特种文献及检 ■理论/□实践 索 学时 4 1.一级知识点 特种文献检索方法；特种文献著录格式；读秀学位论文、会议论文、专利、标 准检索；CNKI 学位论文、会议论文、专利、标准、科技成果检索。 2.二级知识点 特种文献数据库；特种文献原文获取途径。 3.三级知识点 其他特种文献常用检索平台：国家科技图书文献中心、中国科学院国家科学图 书馆、中国国家数字图书馆；特种文献查询网站。 【学习重点】 1. 特种文献数据库和特种文献的检索方法。 【学习难点】 1. 使用数据库检索特种文献。 第七章 云图书馆 【学习目标】 1.了解《中学生物学教学论》课程的内容和要求。 2.掌握中学生物学教学论学习特点、方法和专业发展的途径；能够通过图书馆或 网络检索查询生物学教育的期刊。 3.理解中学生物学教师的任务与岗位要求，生物学教师应该具备的专业知识和技 能。 4. 培养学生的信息素质，增强学生的信息意识，掌握获取、利用、开发信息资 源的技能。 【学习内容】 第七章 云图书馆 ■理论/□实践 学时 2 —392— 1.一级知识点 使用百链云图书馆检索中外文献，获取各种学术文献资源；使用超星发现搜索 引擎获取文献资源。 2.二级知识点 云计算的定义；CALIS 的云服务。 3.三级知识点 云计算技术在图书馆的应用。 【学习重点】 1.远程访问图书馆数字资源。 【学习难点】 1. 用百链检索、超星发现获取各种学术文献资源。 第八章 移动图书馆 【学习目标】 1.了解《中学生物学教学论》课程的内容和要求。 2.掌握中学生物学教学论学习特点、方法和专业发展的途径；能够通过图书馆或 网络检索查询生物学教育的期刊。 3.理解中学生物学教师的任务与岗位要求，生物学教师应该具备的专业知识和技 能。 4. 培养学生的信息素质，增强学生的信息意识，掌握获取、利用、开发信息资 源的技能。 【学习内容】 第八章 移动图书馆 ■理论/□实践 学时 1.一级知识点 移动图书馆学术资源的检索、下载和获取方法。 2.二级知识点 超星移动图书馆的服务项目及内容；手机上下载电子书的流程。 3.三级知识点 移动图书馆的概念及内容。 【学习重点】 1. 移动图书馆学术资源的检索和获取。 —393— 2 【学习难点】 1. 移动图书馆学术资源的检索和获取。 第九章 论文写作指南 【学习目标】 1. 了解论文写作的基本要求。 2. 论文写作需要大量文献检索，通过检索实践掌握检索知识。 3. 掌握写论文的标准格式。 4. 学会文后参考文献著录规则 。 5. 熟悉论文抄袭定义与论文检测原理。 6. 培养学生的信息素质科学研究的能力，增强学生的科技论文写作的技能。 【学习内容】 第九章 论文写作指南 ■理论/□实践 学时 4 1.一级知识点 写论文的标准格式；文后参考文献著录规则。 2.二级知识点 论文写作要求；论文抄袭与检测。 3.三级知识点 通过论文写作进行大量文献检索；论文检测系统。 【学习重点】 1. 写论文的标准格式。 2. 文后参考文献著录规则。 3. 论文抄袭与检测。 【学习难点】 1. 论文标准格式的调整。 四、教学方法 课堂授课按由浅入深、循序渐进、综合练习的学习步骤。课堂上通过板书和多媒 体相结合的方式讲授，使学生对文献检索与科学研究有较全面的认识。再通过课下实 践和作业，加强学生对文献检索技能的灵活掌握。 —394— 五、课程考核 考核成绩组成：作业 20%+考勤 10%+课程论文 70%。 通过布置课后作业，要求学生去图书馆电子阅览室进行相关电子资源检索，掌 握文献资料查阅、进行科学研究和科技论文写作的方法。 六、课程评价 课程评价主要是本门课程的课程目标达成度评价。课程目标达成度评价主要采用 定量评价与定性评价相结合的方法，具体包括：课程调查问卷、访谈、课程考核成绩 分析法等。 七、课程资源 （一）建议选用教材 饶宗政.《现代文献检索与利用（第 2 版）》.北京：机械工业出版社，2016. （二）主要参考书目 [1] 潘杏仙. 科技文献检索. 安徽：安徽人民出版社, 2013. [2] 王立诚. 科技文献检索与利用（第 5 版）. 南京：东南大学出版社, 2014. [3] 李其港. 文献检索实用技术. 北京：人民邮电出版社, 2014. （三）其它课程资源 1. 中国慕课平台 https://www.icourse163.org/ 2. 中国知网 www.cnki.net 3. 读秀 www.duxiu.com 4. 万方 www.wanfangdata.com 执笔人：程艺苑 参与人： 课程负责人： 审核人（系/教研室主任）： 审定人（主管教学副院长/副主任）： —395— 2020 年 月 —396— 《液压与气压传动技术》课程教学大纲 一、课程信息 课程名称：液压与气压传动技术 Hydraulic and Pneumatic Transmission Technology 课程代码：69020206 课程类别：学科专业课程/必修课 适用专业：机械电子工程专业、汽车服务工程专业 课程学时：60学时 课程学分：3学分 修读学期：第4学期 先修课程：控制工程基础、电工电子学、计算机技术、画法几何与制图、机械原理 课内实验（实践）：4个 二、课程目标 （一）具体目标 通过本课程的学习，使学生达到以下目标： 1.掌握液压传动与控制技术的基础知识，胜任一般液压系统的分析及设计工作。 【支撑毕业要求1、5、12】 2．为学习其它专业课程和从事机械设计制造，使用维修等各个方面的工作打下 基础。【支撑毕业要求1、2】 3．掌握气压传动与控制技术的基础知识。【支撑毕业要求1、2】 4．掌握各种液压气压控制回路知识。【支撑毕业要求1、3】 5．掌握液压气压元件选型与计算。【支撑毕业要求1、2】 （二）课程目标与毕业要求的对应关系 表1 课程目标与毕业要求的对应关系 课程目标 支撑的毕业要求 支撑的毕业要求指标点 课程目标 1 1.工程知识 5.使用现代工具 1-3 掌握专业基础知识，包括机械原理、机械设计、机械制造技术 基础、工程材料及成形工艺、模拟电子技术、数字电子技术等，能 —397— 12. 终身学习 课程目标 2 1.工程知识 2.问题分析 课程目标 3 1.工程知识 2.问题分析 课程目标 4 1.工程知识 3. 设计/开发解决方案 课程目标 5 1.工程知识 2.问题分析 够针对机械电子工程领域复杂工程问题进行分析和设计； 5-3 能熟练运用文献检索工具，获取机械工程领域理论与技术的最 新进展。 12-3 了解机械电子工程、汽车工程领域相关理论与技术的重要进展 和前沿动态。 1-3 掌握专业基础知识，包括机械原理、机械设计、机械制造技术 基础、工程材料及成形工艺、模拟电子技术、数字电子技术、自动 控制技术等，能够针对机械及自动化领域复杂工程问题进行分析和 设计； 2-3 能够应用数理和工程基本原理，结合文献调研结果，分析机械 电子工程领域复杂工程问题，形成深刻认识并得出有效结论。 1-3 掌握专业基础知识，包括机械原理、机械设计、机械制造技术 基础、工程材料及成形工艺、模拟电子技术、数字电子技术、自动 控制技术等，能够针对机械及汽车领域复杂工程问题进行分析和设 计； 2-3 能够应用数理和工程基本原理，结合文献调研结果，分析机械 电子工程领域复杂工程问题，形成深刻认识并得出有效结论。 1-3 掌握专业基础知识，包括机械原理、机械设计、机械制造技术 基础、工程材料及成形工艺、模拟电子技术、数字电子技术等，能 够针对机械及汽车工程领域复杂工程问题进行分析和设计； 3-1 能够针对机械及汽车工程领域复杂工程问题进行需求分析，设 计解决方案和满足特定需求的零部件及系统； 1-3 掌握专业基础知识，包括机械原理、机械设计、机械制造技术 基础、工程材料及成形工艺、模拟电子技术、数字电子技术、自动 控制技术等，能够针对机械及汽车工程领域复杂工程问题进行分析 和设计； 2-1 能够识别和判断机械及汽车领域复杂工程问题中的关键环节和 参数，并结合专业知识进行有效分解。 三、课程内容 （一）课程内容与课程目标的关系 表2 课程内容与课程目标的关系 课程内容 教学方法 支撑的课程目标 学时安排 第一章 绪论 讲授法 课程目标 1 2 第二章 流体力学基础 讲授法 课程目标 1 8 第三章 动力元件 讲授法 课程目标 1、2 8 第四章 控制元件 讲授法 课程目标 1、3 10 第五章 执行元件 讲授法 课程目标 1、3 8 第六章 辅助元件 讲授法、案例教学 课程目标 1、4 2 第七章 基本回路 讲授法 课程目标 1、5 22 合计 60 学时 （二）具体内容 第一章 绪论 —398— 【学习目标】 1. 了解液/气压传动与控制的基本工作原理，系统组成，液／气压传动的特点及 应用和发展趋势。 2．理解液/气压传动与控制的基本工作原理，系统组成。 3. 了解我国制造技术和装备现状及趋势，培养脚踏实地钻研基础理论、系统全 面掌握核心技术、铸就装备领域军人才的雄心壮志。 【学习内容】 第一章 绪论 √ 理论/□实践 □ 学时 2 1.一级知识点 液/气压传动与控制的基本工作原理，系统组成，液／气压传动的特点及应用和 发展趋势。 2.二级知识点 液/气压传动与控制的基本工作原理，系统组成。 3.三级知识点 流体力学基本原理。 【学习重点】 1. 液/气压传动与控制的基本工作原理，系统组成，液／气压传动的特点及应 用和发展趋势。 【学习难点】 无。 第二章流体力学基础 【学习目标】 1. 掌握液体静力学、液体动力学、管道中液流的特性、孔口及缝隙的压力流量 特性。液压冲击和气穴现象。 2. 掌握液体静力学、液体动力学、孔口及缝隙的压力流量特性。； 3．掌握孔口及缝隙的压力流量特性、能量损失。 【学习内容】 第二章 1.一级知识点 —399— 流体力学基础 √ 理论/□实践 □ 学时 8 液体静力学、液体动力学、管道中液流的特性、孔口及缝隙的压力流量特性。 液压冲击和气穴现象。 2.二级知识点 液体静力学、液体动力学、孔口及缝隙的压力流量特性。 3.三级知识点 孔口及缝隙的压力流量特性。 【学习重点】 液体静力学、液体动力学、管道中液流的特性、孔口及缝隙的压力流量特性。 【学习难点】 伯努利方程及其应用。 第三章 动力元件 【学习目标】 1．掌握液压泵的工作原理和类型，各种齿轮泵、叶片泵和柱塞泵的结构特点及 工作原理，液压泵选用。 2．了解齿轮泵，叶片泵，柱塞泵的工作原理及它们之间的区别，液压泵选用； 3．掌握柱塞泵、叶片泵和齿轮泵的结构特点、工作原理及结构特点 【学习内容】 第三章 动力元件 √ 理论/□实践 □ 学时 8 1.一级知识点 液压泵的工作原理和类型，各种齿轮泵、叶片泵和柱塞泵的结构特点及工作原 理，液压泵选用。 2.二级知识点 掌握齿轮泵，叶片泵，柱塞泵的工作原理及它们之间的区别，液压泵选用。 3.三级知识点 柱塞泵、叶片泵和齿轮泵的工作原理及结构特点。 【学习重点】 1. 液压泵的工作原理和类型，各种齿轮泵、叶片泵和柱塞泵的结构特点及工作 原理； 2. 掌握齿轮泵，叶片泵，柱塞泵的工作原理及它们之间的区别； 3. 液压气压动力元件的选用； 4. 液压泵站的设计与计算； —400— 【学习难点】 1. 液压泵的工作原理和类型，各种齿轮泵、叶片泵和柱塞泵的结构特点及工作 原理； 2. 液压气压动力元件的选用。 3. 液压泵站的设计与计算。 第四章 控制元件 【学习目标】 1．掌握液压阀基本原理、特点及类型；各种方向控制阀、压力控制阀、流量控 制阀、插装阀、叠加间和电液比例阀的结构特点和工作原理。； 2．掌握各种方向控制阀、压力控制阀、流量控制阀、插装阀、叠加阀和电液比 例阀的结构特点和工作原理。 【学习内容】 第四章 控制元件 √ 理论/□实践 □ 学时 10 1.一级知识点 液压阀基本原理、特点及类型；各种方向控制阀、压力控制阀、流量控制阀、 插装阀、叠加阀和电液比例阀的结构特点和工作原理。 2.二级知识点 各种方向控制阀、压力控制阀、流量控制阀、插装阀、叠加阀和电液比例阀的 结构特点和工作原理。 3.三级知识点 各种方向控制阀、压力控制阀、流量控制阀、插装阀、叠加阀和电液比例阀的 结构特点和工作原理。 【学习重点】 液压阀基本原理、特点及类型；各种方向控制阀、压力控制阀、流量控制阀、 插装阀、叠加阀和电液比例阀的结构特点和工作原理。 【学习难点】 各种控制阀工作原理、符号及选用原则。 第五章 执行元件 【学习目标】 —401— 1．掌握液压执行元件的工作原理、特点和类型；各种液压马达、液压缸的结构 特点和工作原理及设计计算。； 2．掌握各种液压气动马达的结构特点及工作原理； 3．掌握液压气动马达及缸的设计计算方法； 【学习内容】 第五章 执行元件 √ 理论/□实践 □ 学时 8 1.一级知识点 液压执行元件的工作原理、特点和类型；各种液压马达、液压缸的结构特点和 工作原理及设计计算。 2.二级知识点 各种液压马达、液压缸的结构特点和工作原理。 3.三级知识点 各种液压马达、液压缸的结构特点和工作原理及设计计算。 【学习重点】 主要讲授液压执行元件的工作原理、特点和类型；各种液压马达、液压缸的结构 特点和工作原理及设计计算。初步掌握液压气压执行机构的设计方法。 【学习难点】 液压马达液压缸的结构及速度计算。 第六章辅助元件 【学习目标】 1．理解并掌握液压辅助元件的类型，蓄能器、过滤器、油箱、管件、密封装置 的基本结构、工作原理和特点。 2．掌握蓄能器、过滤器、油箱、管件、密封装置的基本结构、工作原理和特 点； 3.了解液压气动辅助元件在系统中的作用，具有液压气动系统设计的基本能力。 【学习内容】 第六章 辅助元件 √ 理论/□实践 □ 学时 2 1.一级知识点 液压辅助元件的类型，蓄能器、过滤器、油箱、管件、密封装置的基本结构、 工作原理和特点。 —402— 2.二级知识点 蓄能器、过滤器、油箱、管件、密封装置的基本结构、工作原理和特点。 3.三级知识点 无 【学习重点】 1.液压辅助元件的类型，蓄能器、过滤器、油箱、管件、密封装置的基本结 构、工作原理和特点。 2. 掌握液压系统压力波动的成因，及液压泵站的基本设计。 【学习难点】 1. 液压泵站的设计 第七章 基本回路 【学习目标】 1．掌握液压基本回路的基本性质、类型及特点，各类方向控制回路，压力控制 回路，速度控制回路―调速回路、增速和速度换接回路，多执行元件控制回路的工作 原理及特点； 2．理解各类压力控制回路、速度控制回路、方向控制回路、多执行元件控制回 路的工作原理及特点； 3．掌握各类压力控制回路、速度控制回路、方向控制回路、多执行元件控制回 路的设计计算方法； 4.了解组合机床动力滑台液压系统、万能外圆磨床液压系统、液压机液压系统、 汽车起重机液压系统和塑料注射成型机液压系统的工作原理及特点； 5.了解常见工程机械液压系统工作原理及特点； 6. 对比液压系统掌握各类气动基本回路的基本工作原理及特点； 7.掌握气动控制回路的综合设计计算方法。 【学习内容】 第七章 基本回路 √ 理论/□实践 □ 学时 22 1.一级知识点 液压基本回路的基本性质、类型及特点，各类方向控制回路，压力控制回路， 速度控制回路―调速回路、增速和速度换接回路，多执行元件控制回路的工作 —403— 原理及特点。 2.二级知识点 各类压力控制回路、速度控制回路、方向控制回路、多执行元件控制回路的工 作原理及特点。 3.三级知识点 组合机床动力滑台液压系统、万能外圆磨床液压系统、液压机液压系统、汽车 起重机液压系统和塑料注射成型机液压系统的工作原理及特点。 【学习重点】 1. 液压气动基本回路的基本性质、类型及特点，各类方向控制回路，压力控制 回路，速度控制回路―调速回路、增速和速度换接回路，多执行元件控制回路的工作 原理及特点； 2. 组合机床动力滑台液压系统、万能外圆磨床液压系统、液压机液压系统、汽 车起重机液压系统和塑料注射成型机液压系统的工作原理及特点； 【学习难点】 1. 方向控制回路，压力控制回路，速度控制回路―调速回路、增速和速度换接 回路，多执行元件控制回路的工作原理及综合设计方法； 2. 组合机床动力滑台液压系统、万能外圆磨床液压系统、液压机液压系统、汽 车起重机液压系统和塑料注射成型机液压系统的工作原理及特点。 表 3 课内实验（践）项目与学时分配 实验（上机）学时 序号 实验项目名称 18 应开实验项目个数 实验要求 学时分配 实验类型 1 液压泵的拆装 必做 3 验证性 2 液压阀的拆装 必做 3 验证性 3 节流调速回路性能实验 必做 3 设计性 必做 3 验证性 必做 3 验证性 必做 3 综合性 6 备注 液压基本回路综合性能实 4 5 6 验 液压泵的性能测试 液、气动综合控制系统设 计 —404— 四、教学方法 1. 采用交互式、讨论式、研究式和启发式教学方法，提高学生的学习兴趣； 2. 将课本的上的理论知识与生产实践相结合，训练学生的工程创新能力； 3. 将讲授与自学相结合，培养学生的自主学习能力； 4. 运用现代化多媒体教学手段，扩大教学信息量，解决内容与学时的矛盾，同 时使课堂教学更加形象与生动。 五、课程考核 本课程是考试课，考试方式为闭卷。课程成绩评定由期末考试成绩和平时成绩两 部分组成，期末考试成绩占总成绩的 70%，平时成绩由平时考勤、听课情况、作业成 绩、测试成绩等构成，占总成绩的 30%。 总成绩（100%）=平时成绩（30%）+期末考查成绩（70%）。 六、课程评价 本课程主要通过访谈或课程考核成绩分析法等方式进行评价。 七、课程资源 （一）建议选用教材 《液压与气压传动》, 刘建明编，机械工业出版社，2016. （二）主要参考书目 1.《液压与气压传动》许福玲主编，机械工业出版社 1998 年 2.《液压与气压传动》章宏甲、黄谊主编，机械工业出版社 3.《实用液压技术 300 题》（第２版）张磊主编，机械工业出版社，1998 4.《液压传动与控制解难和练习》贾铭新主编，国防工业出版社，2003 5.《新编液压工程手册》雷天觉主编北京理工大学出版社，1998 6.《Fluid Power Dynamics》R.Keith Mobley Newnes 2000 （三）其它课程资源 中 国 大 学 MOOC ， 北 京 理 工 大 学 《 液 压 与 气 压 传 动 》 ， https://www.icourse163.org/course/BIT-1461534169 —405— 执笔人：屈重年 参与人： 刘红钊、张聪正 课程负责人：屈重年 审核人（系/教研室主任）： 审定人（主管教学副院长/副主任）：韩桂全 2021 年 2 月 —406— 《智能制造》课程教学大纲 一、课程信息 课程名称：智能制造 Intelligent Manufacturing 课程代码：69020208 课程类别：学科专业课程/选修课 适用专业：机械电子工程专业 课程学时：46学时 课程学分：2学分 修读学期：第6学期 先修课程：互换性与测量技术、机械原理、机械设计、机械制图、电工与电子技 术机械制造基础 课内实验（实践）： 4个实验（实践），共10学时 二、课程目标 （一）具体目标 通过本课程的学习，使学生达到以下目标： 1. 树立机电结合、多学科融合的综合系统分析，系统设计、制造和使用能力。 为从事现代制造工程打下基础。【支撑毕业要求3、5、6】 2．了解智能制造技术发展的新理论、新技术和最新发展趋势。【支撑毕业要求5 、7】 3．掌握智能制造技术的基本理论和所涉及的基本方法，具有分析、选用和设计 智能制造单元系统的能力。【支撑毕业要求3、6、7】 （二）课程目标与毕业要求的对应关系 表1 课程目标与毕业要求的对应关系 课程目标 支撑的毕业要求 支撑的毕业要求指标点 课程目标 1 3.设计/开发解决方案 5.使用现代工具 3-1 能够针对机械电子工程领域复杂工程问题进行需求分析，设计 解决方案和满足特定需求。 —407— 6.工程与社会 课程目标 2 5.使用现代工具 7.环境和可持续发展 课程目标 3 3.设计/开发解决方案 6.工程与社会 7.环境和可持续发展 5-3 能熟练使用所学知识，解决机械电子工程的设计问题。 6-3 能够识别、评价和分析机械电子工程领域新产品、新技术的开 发和应用对社会、健康、安全、法律以及文化的影响，并理解应承 担的责任。 5-3 能熟练运用文献检索工具，获取机械电子工程领域理论与技术 的最新进展 7-1 了解相关的方针、政策与法律法规，理解机械电子工程实践、 工程应用与环境保护、社会可持续发展的关系。 3-1 能够针对机械电子工程领域复杂工程问题进行需求分析，设计 解决方案和满足特定需求。 6-3 能够识别、评价和分析机械电子工程领域新产品、新技术的开 发和应用对社会、健康、安全、法律以及文化的影响，并理解应承 担的责任。 7-1 了解相关的方针、政策与法律法规，理解机械电子工程实践、 工程应用与环境保护、社会可持续发展的关系。 三、课程内容 （一）课程内容与课程目标的关系 表2 课程内容与课程目标的关系 课程内容 教学方法 支撑的课程目标 学时安排 第一章 绪论 讲授法 课程目标 1 2 第二章 人工智能 讲授法 课程目标 2、3 4 第三章 智能设计 讲授法 课程目标 2、3 8 第四章 工艺智能规划与智能数据库 讲授法 课程目标 2、3 4 第五章 制造过程的智能检测、诊断与控 制 讲授法 课程目标 2、3 5 第六章 智能制造系统 讲授法 课程目标 2、3 8 第七章 智能制造装备 讲授法 课程目标 2、3 5 实验一 智能制造的认知 小组实验 课程目标 1、3 2 实验二 智能制造软件操作 小组实验 课程目标 1、3 4 智能 CAD 系统设计产品 小组实验 课程目标 1、3 2 小组实验 课程目标 1、3 2 实验三 实验四 工业机器人操作 合计 46 学时 （二）具体内容 第一章 绪论 【学习目标】 1. 了解智能制造技术发展和意义。 2．了解智能制造技术内涵、特征、目标及发展趋势。 —408— 3. 了解智能制造技术体系理解制造、制造业和制造技术的概念。 4. 了解我国制造技术和装备现状及趋势，培养脚踏实地钻研基础理论、系统全 面掌握核心技术、铸就装备领域军人才的雄心壮志。 【学习内容】 第一章 绪论 √ 理论/□实践 □ 学时 2 学时 4 1. 一级知识点 智能制造技术内涵、特征、目标及发展趋势。 2. 二级知识点 智能制造技术体系。 3. 三级知识点 智能制造技术发展和意义。 【学习重点】 1. 智能制造技术发展和意义。 2. 智能制造技术内涵、特征、目标及发展趋势。 3. 智能制造技术体系。 【学习难点】 1. 智能制造技术体系。 第二章 人工智能 【学习目标】 1. 了解知识表示方法。 2. 了解确定性推理方法。 3. 了解机器学习和人工神经网络相关知识。 4．理解国内人工智能的发展，增强民族自信心和自豪感。 【学习内容】 第二章 人工智能 √ 理论/□实践 □ 1. 一级知识点 知识表示方法，确定性推理，人工神经网络。 2.二级知识点 态空间搜索，专家系统。 3. 三级知识点 —409— 机器学习。 【学习重点】 1. 知识表示方法。 2. 确定性推理。 3. 态空间搜索。 4. 专家系统。 5. 机器学习。 6. 人工神经网络。 【学习难点】 1. 人工神经网络。 第三章 智能设计 【学习目标】 1．掌握智能设计系统。 2. 了解智能设计系统的产品模型。 3. 了解智能 CAD 系统的设计方法。 【学习内容】 第三章 智能设计 √ 理论/□实践 □ 学时 8 1. 一级知识点 智能 CAD 系统的设计方法。 2. 二级知识点 智能设计系统。 3. 三级知识点 智能设计系统的产品模型。 【学习重点】 1. 智能设计系统。 2. 智能设计系统的产品模型。 3. 智能 CAD 系统的设计方法。 【学习难点】 1. 智能 CAD 系统的设计方法。 —410— 第四章 工业智能规划与智能数据库 【学习目标】 1．了解计算机辅助工艺规划及其智能化。 2. 了解切削智能数据库、磨削智能数据库。 3. 掌握数控加工自动编程。 【学习内容】 工业智能规划与智能数据 √ 理论/□实践 □ 学时 库 1.一级知识点 数控加工自动编程。 2. 二级知识点 计算机辅助工艺规划及其智能化，切削智能数据库、磨削智能数据库 第四章 4 【学习重点】 1. 计算机辅助工艺规划及其智能化。 2. 切削智能数据库、磨削智能数据库。 3. 数控加工自动编程。 【学习难点】 1. 数控加工自动编程 。 第五章 制造过程的智能监测、诊断与控制 【学习目标】 1．了解智能监测。 2. 了解智能诊断。 3. 了解智能控制。 4. 了解智能监控、检测和装配精确定位技术、智能规划技术和智能分析技术。 【学习内容】 第五章 —411— 制造过程的智能监测、诊 断与控制 √ 理论/□实践 □ 学时 5 1.一级知识点 智能控制，智能诊断。 2.二级知识点 智能监测。 3.三级知识点 无 【学习重点】 1.智能监测。 2.智能诊断。 3.智能控制。 【学习难点】 1. 智能控制。 第六章 智能制造系统 【学习目标】 1.掌握智能制造系统体系架构。 2.掌握智能制造系统调度控制。 3.了解智能制造系统供。 【学习内容】 第六章 智能制造系统 √ 理论/□实践 □ 学时 8 1.一级知识点 智能制造系统供应链管理。 2.二级知识点 智能制造系统体系架构，智能制造系统调度控制。 3.三级知识点 无 【学习重点】 1. 智能制造系统体系架构。 2. 智能制造系统调度控制。 3. 智能制造系统供应链管理。 【学习难点】 1.智能制造系统供应链管理； —412— 第七章 智能制造装备 【学习目标】 1．掌握高档数控机床。 2.了解工业机器人。 3.了解 3D 打印装备。 4.了解智能生产线和智能工厂。 5.了解国内、外数控机床的发展，了解差距，认识不足。 【学习内容】 第七章 智能制造设备 √ 理论/□实践 □ 学时 5 1.一级知识点 高档数控机床，智能工厂。 2.二级知识点 工业机器人，3D 打印装备。 3.三级知识点 智能生产线。 【学习重点】 1.高档数控机床。 2.工业机器人。 3.3D 打印装备。 4.智能生产线。 5.智能工厂。 【学习难点】 1. 智能工厂。 表 3 课内实验（实践）项目与学时分配 序号 实践项目名称 实践内容 学时 实验类 型 每组人 数 必开/ 选开 1 智能制造的认知 智能制造的认知 2 演示性 5 必开 2 智能制造软件操作 智能制造操作。 4 综合性 2 必开 —413— 智能 CAD 系统设计 3 产品 4 工业机器人操作 智能 CAD 系统设计产品 2 综合性 2 必开 工业机器人操作。 2 综合性 2 必开 四、教学方法 采用交互式、讨论式、研究式和启发式教学方法，提高学生的学习兴趣；将课本 的上的理论知识与生产实践相结合，训练学生的工程创新能力；将讲授与自学相结 合，培养学生的自主学习能力；运用现代化多媒体教学手段，扩大教学信息量，解决 内容与学时的矛盾，同时使课堂教学更加形象与生动。 五、课程考核 本课程是考查课，课程考核成绩由期末考核成绩、课内实践成绩和考勤成绩三部 分组成。 总成绩 （100%） =期 末考核 成绩（60%）+ 课内 实践 成绩（20%）+ 考勤 成绩 （20%） 其中： 1.期末考核成绩 在大纲规定的教学内容全部结束后，按照学校规定考试时间组织理论考试，分 值占总成绩的 60%。命题必须根据教学大纲要求体现本门课主要内容。试题要体现主 要内容与一般内容相结合，覆盖面要宽。 2.课内实验（实践）成绩 分值占总成绩的 20%，根据学生在 4 次实验（实践）中的表现和实验报告内 容、质量来进行评分。 3.考勤成绩 考勤成绩作为平时成绩的一部分，由学生的出勤情况和平时的作业情况决定， 分值占总成绩的 20%。 六、课程评价 本课程主要通过访谈或课程考核成绩分析法等方式进行评价。 —414— 七、课程资源 （一）建议选用教材 卢秉恒. 机械制造技术基础（第 4 版）. 北京：机械工业出版社，2017. 邓朝辉.智能制造技术基础.武汉：华中科技大学出版社，2017. （二）主要参考书目 [1] 王芳. 智能制造基础与应用. 北京：机械工业出版社，2018. [2] 葛英飞. 智能制造技术基础. 北京：机械工业出版社，2019. （三）其它课程资源 中国大学 MOOC：https://www.icourse163.org 执笔人：杜志豪 参与人：马世榜、韩桂全 课程负责人：杜志豪 审核人（系/教研室主任）：叶铁 审定人（主管教学副院长/副主任）：韩桂全 2021 年 2 月 —415— 机械电子工程专业开设实验课程统计表 分 类 序 号 独 立 设 置 的 实 验 课 总学 时数 实验 个数 必 开 选 开 必 开 实验类型 选 开 开 设 学 期 演示 性 验证 性 综合性、 设计性等 课程编号 课程名称 学 分 69020301 制图测绘 2 36 0 5 0 2 0 0 36 69020323 机械设计课程设计 2 54 0 6 0 6 0 0 54 69020307 机电系统设计 2 48 0 12 0 5 0 32 16 69020309 计算机辅助设计与 制造 3 58 0 8 0 6 0 0 8 69020326 虚拟样机技术 2 48 0 11 0 6 0 0 11 69020324 有限元分析 2 54 0 14 0 5 0 10 4 69020317 特种加工技术 1 36 0 5 0 7 0 0 5 合 计 附 带 实 验 的 理 论 课 合 计 合计 — —416— 《制图测绘》课程教学大纲 一、课程信息（一级标题：小四黑体不加黑，下同） 课程名称：制图测绘 Mechanical Drawing 课程代码：69020301 课程类别：学科专业课程/选修课 适用专业：机械电子工程专业 课程学时：36学时 课程学分：2学分 修读学期：第2学期 先修课程：工程制图 二、课程目标 （一）具体目标（二级标题：小四仿宋-GB2312加黑，下同） 通过本课程的学习，使学生达到以下目标： 1. 了解常用测绘工具和仪器的正确使用方法，掌握机器中零部件的拆、装方 法，了解零件的常见工艺结构，了解测绘中一些常见的问题。【支撑毕业要求 3】 2. 掌握常用机械零部件的测绘方法与步骤，练习并掌握徒手画图的方法。【支 撑毕业要求 3】 3. 进一步掌握零件图和装配图的画法、技术要求及尺寸标注方法，进一步提高 机械制图能力。【支撑毕业要求 3、9】 （二）课程目标与毕业要求的对应关系 表1 课程目标与毕业要求的对应关系（示例） （表头小四楷体-GB2312加黑；表内小五楷体，单倍行距，下同。） 课程目标 支撑的毕业要求 支撑的毕业要求指标点 课程目标 1 3. 设计/开发解决问题 3-1 能够针对机械电子工程领域复杂工程问题进行需 求分析，设计解决方案和满足特定需求。 —417— 课程目标 2 课程目标 3 3. 设计/开发解决问题 3-4 能够应用实验报告、设计说明书等形式呈现设计 结果。 3. 设计/开发解决问题 9.个人和团队 3-4 能够应用实验报告、设计说明书等形式呈现设计 结果。 9-1 能够主动与其他学科的成员合作共事，能独立完 成团队分配的工作。 9-2 能够理解一个多角色团队中每个角色的含义，听 取其他成员的意见，组织团队成员开展工作，协作完 成团队任务。 三、课程内容 （一）课程内容与课程目标的关系 表2 课程内容与课程目标的关系（示例） 课程内容 支撑的课程目标 学时安排 课程目标 1、2 4 课程目标 1 4 实验三 常用量具及其使用方法 课程目标 1 4 实验四 典型机械零件的测绘 课程目标 3 10 实验五 典型机械部件的测绘 课程目标 3 14 实验一 机械零部件测绘基本知 识 实验二 机械零部件的拆卸与装 配 合计 36 学时 （二）具体内容 表 3 实验项目与学时分配 序号 实验项目 名称 1 拆卸零件，绘 制装配示意图 2 画零件草图 3 画装配图 实验内容 1.正确使用适当工具，并按 顺序进行拆卸。 2 ．装配示意图的绘制方 法。 1.零件图的正确表达方法。 2.徒手绘制零件草图的方 法。 3.正确使用测量工具，测量 各个尺寸并进行合理标注。 4.查阅有关手册，确定零件 的尺寸公差、表面粗糙度、 形位公差等技术 要求。 1.合理选用装配图表达方 法。 学时 实验类 型 每组人 数 必开/ 选开 4 综合性 5 必开 6 综合性 5 必开 12 综合性 5 必开 —418— 4 画零件工作图 5 审图、改错 2．装配图中的尺寸标注。 3．装配图中的零、部件序 号及其编排方法，明细栏、 标题栏的画法及填写方法。 4．配合代号等技术要求的 标注。 1.正确使用绘图工具。 2.零件图注写完整的尺寸、 技术要求、标题栏等内容。 1.组内互相讨论审图。 2.改正装配图、零件图的错 误。 10 综合性 5 必开 4 综合性 5 必开 四、教学方法 采用启发式教学，培养学生思考问题、分析问题和解决问题的能力；引导和鼓励 学生通过实践和自学获取知识，增加讨论课以及答疑质疑等教学环节。测绘部件的选 择一般要根据测绘时间和学生掌握知识的实际情况来确定。为了克服实训模式脱离生 产实际的弊端，测绘部件采用了生产实际中常用的含有多个机械零件的齿轮泵、一级 齿轮减速箱、台虎钳、平口钳等对象实体，使得测绘实训教学更有针对性。其次，增 加一些测绘实训的相关内容，如把 CAD 绘图引入测绘。在整个过程中，可以选择 12 张图纸用 CAD 绘图方式把它绘制出来。也可以选择 1 张合适的图纸，用机械加工 方法把它加工出来。这样的有机结合，使学生的学习兴趣更大，测绘实习的内容也更 加全面。将学生分组，每组 4-5 人,每组测绘一个装配实体（5 个以上零件）,例如台 虎钳、齿轮减速箱等，根据实体绘制出实体中除标准件外的零件的零件图，并最终完 成各实体的总装配图。 五、课程考核 本课程为实践课程，考核方式包括小组学生评定成绩、个人报告成绩、测绘成 果和综合评分等几项。 总成绩（100%）=学生评定成绩（20%）+ 考核方式 2 成绩（b%） 学生完成测绘任务后，教师应根据学生测绘任务的完成情况，并结合学生在认 真态度、动手能力及综合素质等方面的表现，按五级格次（优、良、中、及格、不及 格）从四个方面综合评定成绩。 （1）学生评定成绩（20%）： 由学生所在小组组织学生进行民主评议，根据学生在测绘课程中的参与程度、 —419— 贡献大小、工作态度、班级纪律等方面，按五级格次进行综合评定，其中各等级所占 百分比为： 1：3：4：2：0，并由小组长上报任课教师。 （2）个人总结报告（10%）： 由学生个人向任课教师提供一份总结报告， 主要包括学生对测绘的认识、 发 现问题及解决问题的方法、主要收获，还有哪些不足或好的建议等。任课教师将根据 总结报告的思想认识水平、语言表达水平、涉及问题的技术水平等，按五级格次进行 综合评定。 ⑶个人测绘成果（60%）： 由任课教师根据学生提交的图纸质量、数量和难易程度，按五级格次进行综合 评定。 (4) 综合素质评定（10%）： 由任课教师根据学生在学习态度、责任心、动手能力、协作精神和创新能力等 方面的综合表现，五级格次进行综合评定。 六、课程评价 课程评价主要是本门课程的课程目标达成度评价。课程目标达成度评价主要采用 定量评价与定性评价相结合的方法，具体包括：课程调查问卷、访谈、课程考核成绩 分析法等。 七、课程资源 （一）建议选用教材 陈意平, 赵凤芹.机械制图（第 2 版）.沈阳：东北大学出版社，2017. （二）主要参考书目 [1] 陈意平, 赵凤芹, 朱颜. 机械制图习题集（第 2 版）. 沈阳：东北大学出版社， 2017. [2] 陈可强. 机械制图. 北京：高等教学出版社，2011. [3] 陆玉兵. 机械制图测绘. 北京：北京理工大学出版社，2019. [4] 王旭东，周岭. 机械制图零部件测绘. 广州：暨南大学出版社，2018. （三）其它课程资源 —420— 执笔人：杜志豪 参与人：马世榜，马春华 课程负责人：杜志豪 审核人（系/教研室主任）：叶铁 审定人（主管教学副院长/副主任）：韩桂全 2021 年 2 月 —421— 《机械设计课程设计》教学大纲 一、课程信息 课程名称：机械设计课程设计 course exercise in mechanical design 课程代码：69020323 课程类别：学科专业课程/必修课 适用专业：机械电子工程专业 课程学时：54学时 课程学分：2学分 修读学期：第6学期 先修课程：工程制图、理论力学、材料力学、互换性与技术测量、工程材料及 成形工艺、机械原理、机械设计、机械制造技术基础 二、课程目标 （一）具体目标 通过本课程的学习，使学生达到以下目标： 1. 能够运用理论力学、材料力学、工程材料等基础知识，通过构建模型对通用 机械零部件的运动、受力、强度和寿命进行分析。【支撑毕业要求1、2】 2. 能够运用标准、规范、手册、图册和查阅有关技术资料，设计满足需求的机 械传动方案及带传动、链传动、齿轮减速器等通用机械传动装置；能够在材料选 取、机械零件结构工艺性等方面提出经济合理的解决方案【支撑毕业要求3、4、5 】 3. 能够根据设计内容，按照规范和标准，绘制装配图及零件图；并就设计方案 对工程与社会、环境和可持续发展的影响进行合理评价；在分组进行课程设计过 程中，能与小组其他成员进行有效沟通与合作；按照要求撰写设计说明书并答辩 。【支撑毕业要求9、10、11、12】 （二）课程目标与毕业要求的对应关系 —422— 表1 课程目标与毕业要求的对应关系 课程目标 支撑的毕业要求 课程目标 1 1. 2. 支撑的毕业要求指标点 1-3 综合应用所学课程知识，对工程问题进行分析设 计。 2-3 能够应用所学课程基本原理，分析解决机械电子 工程领域复杂工程问题。 工程知识 问题分析 3-1 能够运用所学知识对工程问题设计解决方案。 课程目标 2 3. 4. 5. 设计/开发解决方案 研究 使用现代工具 4-2 能够运用工程领域基本理论，选择研究路线，设 计可行的实验方案。 5-3 能够熟练运用检索工具，获取所需知识。 课程目标 3 9. 个人和团队 10.沟通 11.项目管理 12.终身学习 9-2 能够与小组成员分工合作，协同完成任务。 10-1 能够运用专业术语、图纸与成员进 行沟通表 达。 11-2 设计产品要充分考虑经济指标。 12-1 掌握自生学习获取知识的能力和方法。 三、实践内容 表2 实践内容与课程目标的关系（示例） 实践内容 1. 总体方案设计 (1) 拟定传动方案； (2) 选择电动机； (3) 分配传动比； (4) 计算各轴的转速、功率和转矩。 2.传动零件设计 (1) 带传动设计； (2) 链传动设计； (3) 齿轮传动设计。 3. 减速器装配草图、轴及轴系零部件的设计 (1) 装配草图设计； (2) 轴的结构设计及强度校核； (3) 轴承、键、联轴器的选择和校核； (4) 齿轮及箱体的结构设计。 4. 减速器装配图绘制 (1) 减速器三视图绘制； (2) 公差配合与尺寸标注； (3) 编写技术要求 5. 零件图绘制 (1) 齿轮零件图绘制； (2) 轴零件图绘制 6. 设计说明书撰写及答辩 合计 —423— 支撑的课程目标 学时/日 课程目标 1、2 4 课程目标 1、2、3 16 课程目标 1、2、3 10 课程目标 2、3 12 课程目标 2、3 4 课程目标 2、3 8 54 学时 四、实施方式 实施方式为实验室实训。 五、课程考核 总成绩（100%）=最终答辩考核 100%（考核答辩包括：答辩质疑、设计说明 书、设计图纸等）。 六、课程评价 课程评价依据本课程目标，采用课程调查、学生访谈、课程考核成绩分析等方法 进行。 七、课程资源 （一）建议选用教材 朱文坚，黄平，翟静梅. 机械设计课程设计（第 3 版）[M]. 北京：清华大学出版 社，2016. （二）主要参考书目 [1]. 陈秀宁，施高义. 机械设计课程设计（第 4 版）[M]. 杭州：浙江大学出版 社，2012. [2]. 王旭，王秀叶，王积森. 机械设计课程设计（第 3 版）[M]. 北京：机械工业 出版社，2014. [3]. 唐增宝，常建娥. 机械设计课程设计（第 4 版）[M]. 武汉：华中科技大学出 版社，2012. [4]. 杜雪松，陈霞，伍驭美. 机械设计课程设计图册[M]. 重庆：重庆大学出版 社，2015. [5]. 傅燕鸣. 机械设计课程设计手册[M]. 上海：上海科学技术出版社，2013. [6]. 张锋. 机械设计课程设计手册[M]. 北京：高等教育出版社，2010. （三）其它课程资源 中国大学 MOOC 网: https://www.icourse163.org/ 执笔人：马世榜 —424— 参与人：韩桂全，杜志豪 课程负责人：马世榜 审核人（系/教研室主任）：叶铁 审定人（主管教学副院长/副主任）：韩桂全 2021 年 2 月 —425— 《机电系统设计》课程教学大纲 一、课程信息 课程名称：机电系统设计 Mechanical-electrical System Design 课程代码：69020307 课程类别：学科专业课程/选修课 适用专业：机械电子工程专业 课程学时：48学时 课程学分：2学分 修读学期：第5学期 先修课程：机械原理、机械设计、机械产品数字化设计、工程材料及成形工艺 课内实验（实践）：12个实验（实践）项目共48学时 二、课程目标 （一）具体目标 通过本课程的学习，使学生达到以下目标： 1. 通过本课程的学习，使学生建立机电产品的一体化设计思想，把电子技术、 传感器技术，自动控制技术、计算机技术和机械技术有机地结合起来；【支撑毕业要 求1】 2. 了解各项技术之间的接口关系，能运用所学知识对机电一体化产品进行分析 或设计，使学生具备解决生产过程中机电设备的运行、管理、维护和改造等实际问题 的初步能力；【支撑毕业要求5】 3. 培养学生综合运用所学基础理论和专业知识进行创新设计的能力；【支撑毕 业要求2、3、4】 4. 在分组讨论和实例分析过程中，培养和锻炼学生的机械产品设计分析能力、 表达能力和团队合作精神。【支撑毕业要求9、10】 （二）课程目标与毕业要求的对应关系 —426— 表1 课程目标与毕业要求的对应关系 课程目标 支撑的毕业要求 课程目标 1 1.工程知识 课程目标 2 5.使用现代工具 课程目标 3 2. 问题分析 3. 设计/开发解决方案 4. 研究 课程目标 4 9. 个人与团队 10. 沟通 支撑的毕业要求指标点 1-4 掌握现代设计方法技术、智能制造技术、现代控制技术等机械 电子工程专业知识，以及现场总线控制技术等，能够将其综合应用 于研究和解决机械电子工程领域复杂工程问题。 5-1 能熟练使用仪器分析系统的性能，并能运用图表、公式等手段 表达和解决机械电子工程的设计问题； 5-2 能恰当使用机械绘图等计算机软硬件技术、自动控制技术、机 电一体化技术、控制算法及仿真工具，完成机械电子工程工程项目 的设计、模拟仿真分析、实验验证，能理解其局限性； 2-3 能够应用数理和工程基本原理，结合文献调研结果，分析机械 电子工程领域复杂工程问题，形成深刻认识并得出有效解决方案和 结论。 3-1 能够针对机械电子工程领域复杂工程问题进行需求分析，设计 解决方案和满足特定需求； 3-4 能够应用实验报告、设计说明书等形式呈现设计结果。 4-1 能够采用正确的方法对机械电子工程系统相关的各种用户需求 进行研究和实验验证； 9-1 能够主动与其他学科的成员合作共事，能独立完成团队分配的 工作； 10-1 能够通过口头、书面、图标、工程图纸等方式就机械电子领域 复杂工程问题与同行及社会公众进行有效的沟通和交流； 三、课程内容 （一）课程内容与课程目标的关系 表2 课程内容与课程目标的关系 课程内容 教学方法 支撑的课程目标 学时安排 实验一 直流电机与步进电机调速实验 小组实验 课程目标 2 4 实验二 机电系统机构装配与集成实验 小组实验 课程目标 3、4 4 实验三 机电系统控制柜接线与调试实验 小组实验 课程目标 3、4 4 实验四 机电系统创意组合实验 小组实验 课程目标 3、4 4 实验五 装配流水线的模拟控制 小组实验 课程目标 3、4 4 实验六水塔水位控制的模拟 小组实验 课程目标 3、4 4 实验七 机械手动作的模拟 小组实验 课程目标 3、4 4 实验八 传送带的模拟 小组实验 课程目标 3、4 4 实验九轧钢机控制系统模拟 小组实验 课程目标 3、4 4 实验十运料小车控制模拟 小组实验 课程目标 3、4 4 实验十一交通灯控制实验 小组实验 课程目标 3、4 4 实验十二 伺服电机控制实验 小组实验 课程目标 3、4 4 合计 —427— 48 学时 （二）具体内容 表 3 课内实验（践）项目与学时分配 序 号 实验（践）项 目名称 1 直流电机与步进电 机调速实验 2 机电系统机构装配 与集成实验 3 机电系统控制柜接 线与调试实验 4 机电系统创意组合 实验 5 装配流水线的模拟 控制 6 水塔水位控制的模 拟 7 机械手动作的模拟 实验（践）内容 直流电机调速实验：编写程序实现直 流闭环调速，使速度稳定在给定值 上。步进电机调速实验：编写程序控 制步进电动机的运转速度，编程控制 步进电机的旋转方向。掌握步进电机 调速和方向控制的技术，进一步学习 编制步进电机驱动程序的软件设计方 法。 了解典型机械机构零部件组成和工作 原理。用各种典型机械运动机构集成 滑块传动系统和物料传递系统，进行 运动分析。 掌握 PLC，变频器，传感器，按钮和 指示灯的基本工作原理；通过 PLC 与 输入输出设备的连线连接，掌握控制 系统各部分如何协同工作。 对前面实验构成的机械系统和控制系 统运行设定程序，验证面板输入输出 及指示灯变化；改变变频器频率，从 而调节电机转速，目测滑块和物料的 速度变化。 了解移位寄存器指令在控制系统中的 应用及编程方法。使用移位寄存器指 令，可以大大简化程序设计。移位寄 存器指令所描述的操作过程如下：在 输入端输入一串脉冲信号，在移位脉 冲下，脉冲信号依次移动到移位寄存 器的各个继电器中，并将这些继电器 的状态输出，每个继电器可在不同的 时间内得到由输入端输入的一串脉冲 信号。 用 PLC 构成水塔水位自动控制系统。 当水位低于水池低水位界，进水阀 开，当水塔水位高于临界水位时电机 停止。 在机械手动作的模拟实验区完成本实 验，用数据移位指令来实现机械手动 作的模拟。一个将工件由 A 处传送 到 B 处的机械手，上升 / 下降和左 移 / 右移的执行用双线圈二位电磁 阀推动气缸完成。当某个电磁阀线圈 通电， 就一直保持现有的机械动 作，例如一旦下降的电磁阀线圈通 电， 机械手下降， 即使线圈再断 电， 仍保持现有的下降动作状态， 学时 实验 类型 每组人 数 必开 /选 开 4 验证性 15 必开 4 验证性 15 必开 4 验证性 15 必开 4 综合性 15 必开 4 验证性 15 必开 4 验证性 15 必开 4 综合性 15 必开 —428— 8 传送带的模拟 9 轧钢机控制系统模 拟 10 运料小车控制模拟 11 交通灯控制实验 12 伺服电机控制实验 直到相反方向的线圈通电为止。另 外，夹紧 / 放松由单线圈二位电磁 阀推动气缸完成， 线圈通电执行夹 紧动作， 线圈断电时执行放松动 作。 通过使用各基本指令，进一步熟练掌 握 PLC 的编程和程序调试。有一个 用四条皮带运输机的传送系统， 分 别用四台电动机带动， 控制要求如 下： 启动时先起动最末一条皮带 机，经过 5 秒延时，再依次起动其 它皮带机。 停止时应先停止最前一 条皮带机，待料运送完毕后再依次停 止其它皮带机。 当某条皮带机发生 故障时，该皮带机及其前面的皮带机 立即停止，而该皮带机以后的皮带机 待运完后才停止。 用 PLC 构成轧钢机控制系统，熟练 掌握 PLC 的编程和程序调试方法。 在轧钢机控制系统模拟实验区完成本 实验。 用 PLC 构成运料小车控制系统，掌 握多种方式控制的编程。在运料小车 控制模拟实验区完成本实验。 掌握控制程序的软硬件，能正确接 线， 编制和调试程序 掌握机电一体化系统设计，能正确接 线， 编制和调试程序 4 验证性 15 必开 4 验证性 15 必开 4 验证性 15 必开 4 综合性 15 必开 4 验证性 15 必开 四、教学方法 1. 将讲授与自学相结合，培养学生的自主学习能力； 2. 采用理论与实践相结合，理论讲述与实例分析相结合的方法进行教学，培养 和提高学生分析问题和解决问题的能力； 五、课程考核 本课程是考查课，课程成绩评定由期末成绩，实验成绩和平时成绩两部分组成。 期末考查采用大作业形式进行考核，根据所讲授的主要内容，出一道综合型题目，学 生利用所学知识，进行建模、求解和分析，最终提交计算分析报告一份，该成绩占总 成绩的 30%。实验成绩依据实验报告，该成绩占 50%。平时成绩由平时考勤、实验报 告完成情况等构成，占总成绩的 20%。 总成绩（100%）=期末考查成绩（30%）+实验成绩（50%）+平时成绩（20%）。 六、课程评价 本课程主要通过访谈或课程考核成绩分析法等方式进行评价。 —429— 七、课程资源 （一）建议选用教材 张建民主编，机电一体化系统设计（修订版），北京理工大学出版社， 2014 年 （二）主要参考书目 [1] 杨可桢 程光蕴主编，机械设计基础，高等教育出版社， 2006 年。 [2] 郑学坚 周斌主编，微机计算机原理及应用，清华大学出版社， 2003 年。 [3] 张建民主编，传感器与检测技术，机械工业出版社， 2000 年。 （三）其它课程资源 中 国 大 学 MOOC ， 成 都 工 业 学 院 《 机 电 系 统 设 计 》 ， https://www.icourse163.org/course/CDTU-1449585163?from=searchPage 执笔人：李良 参与人：马世榜、杜志豪 课程负责人：韩桂全 审核人（系/教研室主任）：叶铁 审定人（主管教学副院长/副主任）：韩桂全 2021 年 3 月 —430— 《生产实习》教学大纲 一、课程信息 课程名称：生产实习 Productive Practice 课程代码：69020402 课程类别：学科专业课程/必修课 适用专业：机械电子工程专业 课程学时：2周 课程学分：2学分 修读学期：第6学期 先修课程：金工实习、工程制图、互换性与测量技术、机械原理、机械设计、 工程材料与成形技术。 二、课程目标 （一）具体目标 通过本课程的学习，使学生达到以下目标： （通过本课程学习，学生在知识、能力、素质等方面所要达到的预期结果。） 1. 印证和巩固已学过的基础技术与专业理论知识，了解本专业的实际生产与环 境的关系，并为后继专业理论课程学习打好基础。【支撑毕业要求 6】 2. 通过对机械产品生产过程的观察，培养学生建立机械制造专业生产过程的感 性认识，以及提高在生产现场中观察问题、分析问题和解决问题的能力。【支撑毕业 要求 7、9】 3. 学习了解技术人员的优秀品质、工作职责和工作程序，了解现场生产组织和 管理的一般知识；培养学生工作责任感、增强学生对专业的热爱，使学生进一步树立 正确的劳动观和人生观。【支撑毕业要求 8、9】 （二）课程目标与毕业要求的对应关系 —431— 表1 课程目标与毕业要求的对应关系 课程目标 支撑的毕业要求 课程目标 1 6.工程与社会 课程目标 2 7.环境与可持续发展 9.个人与团队 课程目标 2 8.职业规范 9．个人与团队 支撑的毕业要求指标点 6-1 具有机械工程专业实习和社会实践的经历，了解 本专业的实际生产与环境保护的关系，理解机械工程 人员应该承担的社会责任。 6-3 了解机械工程领域相关的政策、法规、经济、安 全等因素，能识别、量化和分析本专业领域新工艺、 新技术、新产品、新材料的开发和应用对社会、健 康、安全、法律以及文化影响，并理解应承担的责 任。 7-1 能正确理解复杂机械工程问题的工程实践与环境 保护之间的关系。 9-2 能够理解一个多角色团队中每个角色的含义，听 取其他成员的意见，组织团队成员开展工作，协作完 成团队任务。 8-3 理解机械工程师的职业道德和责任，在从事机械 工程活动时自觉遵守职业道德和规范，履行责任。 9-1 具有健康的体魄和团队合作精神，能在专业领域 独立完成团队分配的工作。 三、实践内容 表2 实践内容与课程目标的关系 实践内容 1. 校内安全教育、实习场所介 绍、明确实习要求。 2. 提前查阅所要实习单位的生 产现状、主要产品、典型装备 以及标准工艺等。 3. 到相关车间，了解工艺流 程，熟悉所设计工艺设备的结 构、原理、作用特点等，了解 设备的工艺参数及结构型式。 4. 设计人员作专题讲座，现场 答疑互动。 5.整理笔记，撰写实习报告。 合计 支撑的课程目标 学时 课程目 1、3 4 课程目标 2 4 课程目标 1、2 60 课程目标 2、3 4 课程目标 1、2、3 8 80 学时 四、实施方式 生产实习教在第六学期校外实习基地进行实习，学生在实习单位技术人员和指导 教师的共同指导下，参观、生产劳动与技术专家的讲授相结合，完成毕业实习任务。 以学生主动实习为主，认真学习实习大纲和计划，提前做好进行下一阶段实习任务的 准备，在外出实习现场中仔细观察、认真听讲、深入思考、举一反三、不耻下问，主 —432— 动参加教师组织的现场讨论并及时做好笔记，最终完成生产实习报告。 1、组织学生外出生产实习前，必须提前在校内集体进行专门的生产实习动员； 2、进厂后首先在固定地点进行生产实习入厂安全教育，听取安全报告，认真学 习企业有关安全的管理规定； 3、由实习安排、管理单位指定的现场技术人员分组带领学生进行现场讲解； 4、实习指导教师组织学生在车间外对现场生产进行讨论、总结并回答学生提出 的问题； 3、典型机械产品（如发动机、变速箱体等）现场拆装操作实习； 4、观看典型复杂加工工艺过程（如弧齿锥齿轮加工原理、各种硬齿面齿轮磨齿 原理等）多媒体虚拟展示； 5、外厂参观实习； 6、整理实习笔记，总结生产实习的收获、体会和心得，认真撰写实习报告。 五、课程考核 课程的考核方式主要根据实习表现和实习报告来评定。 总成绩（100%）=实习表现（70%）+ 实习报告（30%） 1、生产实习成绩评定应根据学生在实习中的态度、积极性与主动性、遵守实习 纪律情况、学生考勤记录、生产实习笔记、组织讨论回答问题情况，撰写上交的生产 实习报告质量等综合评价，由指导教师小组集体讨论决定。 2、生产实习成绩分为优、良、中、及格、不及格五种等级。 3、生产实习成绩不及格或由于违纪等原因被取消实习成绩者，须跟下一届重 修。 六、课程评价 本课程主要通过访谈和实习报告考核分析等方式进行评价。 七、课程资源 （一）建议选用教材 无 （二）主要参考书目 —433— 无 （三）其它课程资源 无 执笔人：杜志豪 参与人：马世榜，李良 课程负责人：杜志豪 审核人（系/教研室主任）：叶铁 审定人（主管教学副院长/副主任）：韩桂全 2021 年 2月 —434— 《专业实习》课程教学大纲 一、课程信息 课程名称：专业实习 Specialty Practice 课程代码：69020404 课程类别：学科专业课程/必修课 适用专业：机械电子工程专业 课程学时：18学时 课程学分：6学分 修读学期：第7学期 先修课程：金工实习、生产实习 二、课程目标 （一）具体目标 通过本课程的学习，使学生达到以下目标： 1. 专业实习是高校人才培养方案和教学计划的重要组成部分，是在学生在掌握 基本理论知识和技能的基础上，综合运用所学基础理论知识、基本技能和专业知识与 工作实践相结合，全面检验学生分析和解决问题的能力和基本训练的重要环节；【支 撑毕业要求1】 2. 学生通过到相关企业进行专业实习，能够了解行业的特点，专业业务范围内 的现代生产组织形式、管理方式、工艺过程及工艺技术方法，产品生产或使用过程， 并进行技术经济分析；【支撑毕业要求2】 3. 加深对本专业的感性认识，进一步巩固和深化所学的理论知识，加深对相关 内容的理解，培养从事专业技术工作及管理工作所必须的基本技能和实践动手能力。 同时完成在实习中为毕业设计收集资料及酝酿设计方案，为毕业设计做好准备；【支 撑毕业要求2、3】 —435— 4. 培养学生查找、检索、跟踪最新技术发展现状的能力，并尝试培养学生综合 运用所学专业知识发掘有价值研究点的能力。实习过程中要求学生严守纪律，深入了 解，及时记录，全面总结。【支撑毕业要求5、12】 （二）课程目标与毕业要求的对应关系 表1 课程目标与毕业要求的对应关系 课程目标 支撑的毕业要求 课程目标 1 1.工程知识 课程目标 2 2. 问题分析 课程目标 3 2. 问题分析 3. 设计/开发解决方案 课程目标 4 5.使用现代工具 12. 终身学习 支撑的毕业要求指标点 1-4 掌握现代设计方法技术、智能制造技术、现代控制技术等机械 电子工程专业知识，以及现场总线控制技术等，能够将其综合应用 于研究和解决机械电子工程领域复杂工程问题。 2-3 能够应用数理和工程基本原理，结合文献调研结果，分析机械 电子工程领域复杂工程问题，形成深刻认识并得出有效解决方案和 结论。 2-3 能够应用数理和工程基本原理，结合文献调研结果，分析机械 电子工程领域复杂工程问题，形成深刻认识并得出有效解决方案和 结论。 3-1 能够针对机械电子工程领域复杂工程问题进行需求分析，设计 解决方案和满足特定需求； 5-3 能熟练运用文献检索工具，获取机械电子工程领域理论与技术 的最新进展。 12-3 了解机械电子领域相关理论与技术的重要进展和前沿动态。 三、课程内容 （一）课程内容 1、实习单位的选择 应具有中、大型规模和现代化的技术水平，生产技术先进，拥有先进的工艺和设 备。培训部门有一定的接纳能力和培训经验，有进行指导实习的技术人员（实习指导 教师）,同时应能提供较充足的图纸资料等技术文件。要签有规范的实习协议，要有 实习记录。 2、实习指导教师职责 （1）实习指导教师应责任心强，实习中要加强对学生的思想教育工作； （2）实习指导教师应具有一定的专业理论知识和较好的实践能力，能按照学院 的要求组织实习活动，能与单位相互配合，完成实习全过程； （3）实习指导教师负责拟定实习大纲，指导学生记实习笔记，写实习报告等； （4）实习结束后，实习指导教师负责对学生实习成绩给出实事求是的评定并及 —436— 时向学校提交学生实习成绩单。 3、对学生的要求 （1）明确实习任务，认真学习实习大纲，提高对实习的认识，做好思想准备； （2）虚心向工人和技术人员学习，尊重知识、敬重他人。及时整理实习笔记， 实习报告等，不断提高分析问题，解决问题的能力； （3）自觉遵守学校、实习单位的有关规章制度，服从指导教师的管理； （4）实习结束后，在规定时间内完成并上交实习报告。 四、时间安排 毕业实习及撰写毕业实习报告时间一般安排 18 周，统一安排或由学生自行联系 实习单位。 五、方式与方法 实习项目内容由毕业设计指导教师结合学生毕业设计题目要求，安排学生到市场 或相关企业进行调研或实习，具体单位由指导教师与学生商定。 实习要求撰写实习日志，实习完成后撰写实习报告。 六、报告的内容要求 实习日志对实习过程及收获进行及时记录，在实习的基础上对整个实习过程进行 总结完成实习报告。报告要求运用基础理论知识结合实习资料，进行比较深入的分 析、总结。报告内容要求实事求是，简明扼要，内容全面具体，专业名词、术语准 确，制图规范。报告的资料必须真实可靠，有独立的见解，重点突出、条理清晰，字 数 4000 字以上。 实习报告正文内容必须包含以下五个方面： 1、实习目的 2、实习单位及岗位介绍 3、实习内容及过程：要求内容详实、层次清楚；侧重实际动手能力和技能的培 养、锻炼和提高。 4、实习总结及体会：要求条理清楚、逻辑性强；着重写出对实习内容的总结、 —437— 体会和感受，特别是自己所学的专业理论与实践的差距和今后应努力的方向。 七、考核与评价方式 实习结束后，由指导教师根据学生的实习报告、实习纪律记录及学生实习过程中 的表现按百分制综合评定成绩，不参加实习或累计缺席三分之一时间的学生，不予评 定成绩。 成绩评定标准如下： 1、优秀(90 分以上) 全面完成各项毕业实习任务，毕业实习非常认真，严格遵守毕业实习单位的劳动 纪律，毕业实习效果好，动手能力强。毕业实习报告内容真实、具体、充实、收获 大、体会深刻。毕业实作过程中的原始资料齐全。 2、良好(80 分—89 分) 较好地完成毕业实习各项任务，毕业实习认真，遵守毕业实习单位的劳动纪律， 毕业实习效果好，动手能力中上。毕业实习报告内容真实可信、论述清楚、收获较 大、文理通顺。毕业实作过程中的原始资料较齐全。 3、中（70 分—79 分） 较好地完成毕业实习各项任务，毕业实习认真，遵守毕业实习单位的劳动纪律， 毕业实习效果较好，动手能力中等。毕业实习报告内容真实可信、论述清楚、收获较 大、文理通顺。毕业实作过程中的原始资料较齐全。 4、及格(60 分—69 分) 基本完成毕业实习任务，毕业实习较认真，较遵守毕业实习单位的劳动纪律，毕 业实习单位反映较好，有一定的动手能力。毕业实习报告详细、内容充实，有一定的 数据、收获、体会和见解，文理较通顺，毕业实作过程中的资料基本齐备。 5、不合格(60 分以下) 不能完成毕业实习的各项实习任务，动手能力差；毕业实习报告材料不真实，概 念不清楚；毕业实习期间造成重大责任事故或有违章违法行为；态度不认真，有剽 窃、抄袭及其他弄虚作假行为者。 八、教材与主要参考书 —438— 无 九、其他 无 执笔人：李良 参与人：马世榜、杜志豪 课程负责人：韩桂全 审核人（系/教研室主任）：叶铁 审定人（主管教学副院长/副主任）：韩桂全 2021 年 2 月 —439— 《毕业设计（论文）》教学大纲 一、课程信息 课程名称：毕业设计（论文） Design of Graduation 课程代码：69020405 课程类别：学科专业课程/必修课 适用专业：机械电子工程专业 课程学时：22周 课程学分：6学分 修读学期：第7、8学期 先修课程： 二、课程目标 （一）具体目标 通过本课程的学习，使学生达到以下目标： 1. 通过毕业设计，使学生巩固、扩大、验证和深化所学到的本专业基本概念、 基本知识和基本技能。【支撑毕业要求 2、3、4、10】 2. 培养学生运用专业知识提出问题、分析问题和解决问题的能力，提高学生的 综合素养，为学生的职业发展和继续深造打好基础。【支撑毕业要求 2、3、4、8、 9、10、12】 3. 了解本课题国内外发展动态与水平，培养学生检索、阅读国内外文献资料的 能力。【支撑毕业要求 4、5、10、12】 （二）课程目标与毕业要求的对应关系 表1 课程目标与毕业要求的对应关系 课程目标 支撑的毕业要求 支撑的毕业要求指标点 课程目标 1 2.问题分析 2-1 能够识别和判断机械电子工程领域复杂工程问题 —440— 3.设计/开发解决问题 4.研究 10.沟通 课程目标 2 2.问题分析 3.设计/开发解决问题 4.研究 8.职业规范 9.个人与团队 10.沟通 12.终身学习 课程目标 3 4.研究 5.使用现代工具 10.沟通 12.终身学习 中的关键环节和参数，并结合专业知识进行有效分 解。 3-1 能够针对机械电子工程领域复杂工程问题进行需 求分析，设计解决方案和满足特定需求。 4-2 能够运用机械电子工程领域基本理论，根据研究 对象的特征，选择研究路线，设计可行的实验方案。 10-1 能够通过口头、书面、图标、工程图纸等方式 就机械电子领域复杂工程问题与同行及社会公众进行 有效的沟通和交流。 2-3 能够应用数理和工程基本原理，结合文献调研结 果，分析机械电子工程领域复杂工程问题，形成深刻 认识并得出有效解决方案和结论。 3-4 能够应用实验报告、设计说明书等形式呈现设计 结果。 4-3 能够根据实验方案构建实验系统，对实验结果进 行分析和解释，通过综合分析得到合理有效的结论。 8-3 遵守科学研究和工程实践中的职业道德规范，自 觉履行工程师的社会责任。 9-1 能够主动与其他学科的成员合作共事，能独立完 成团队分配的工作。 10-1 能够通过口头、书面、图标、工程图纸等方式 就机械电子领域复杂工程问题与同行及社会公众进行 有效的沟通和交流。 12-1 具有终身学习的意识，掌握自主学习的方法和 途径。 4-1 能够采用正确的方法对机械电子工程系统相关的 各种用户需求进行研究和实验验证。 5-3 能熟练运用文献检索工具，获取机械电子工程领 域理论与技术的最新进展。 10-3 具有国际视野，了解机械电子领域工程技术的 国际发展趋势、研究热点。 12-3 了解机械电子领域相关理论与技术的重要进展 和前沿动态。 三、实践内容 表2 实践内容与课程目标的关系 实践内容 1. 选题：公布毕业设计指导教 师名单及备选设计题目，组织 学生选定题目和指导教师，学 生也可与指导教师协商确定设 计题目。题目确定后，指导教 师向学生需明确内容、任务和 目标、研究进度及基本要求， 学生应进行文献检索、调研、 实验等论文的前期准备工作。 2. 开题报告或开题综述：学生 写出开题报告，做好开题工 作。开题之后，指导教师进一 步指导学生完成毕业设计，定 —441— 支撑的课程目标 学时/日 课程目标 2、3 2周 课程目标 1、2、3 2周 期检查其工作进度和质量。 3. 设计或实验。 课程目标 1、2、3 16 周 4. 写设计报告书或设计论文。 课程目标 1、2 1周 5. 答辩：成立答辩委员会，组 成答辩小组对学生进行毕业设 计答辩。答辩小组根据指导教 师和评阅教师所评成绩和答辩 成绩算出毕业设计的综合成 绩，并评定毕业设计等级。 课程目标 1、2 1周 合计 22 周 四、实施方式 毕业设计（论文）是本专业学生毕业前的最后一个重要的教学环节，是整个教学 过程的总结，对教学起着检查、巩固和提高的作用。突出在于其工作相对的独立性、 协作性，知识技能的综合性以及应用的针对性。对学生来说，毕业设计（论文）既可 以全面检查和反映学生基础理论掌握的情况，技能的熟练程度及解决问题的水平和创 新能力的高低，又能培养和锻炼学生的实际工作和沟通能力。因此，毕业设计（论 文）教学环节中包括如下教学内容。 1．毕业设计（论文）选题要求。 （1）从本专业的人才培养目标出发，保证基本知识应用、技能训练和创新能力 训练，满足教学基本要求，选题要有实际工程应用背景，体现学生的工程实践或者科 研训练，体现出设计、分析和调试能力的训练； （2）在满足教学基本要求的前提下，自选设计题目经指导教师同意以及由指导 教师指定题目进行； （3）选题应注意有一定的理论深度和实际价值及新颖性，题目不宜过大； （4）毕业设计（论文）题目原则上一人一题、独立设计，亦可以同类产品不同 风格、样式设计或多人组合单题协作设计，鼓励学生创新设计。2．向学生下达设计 任务书。 指导教师负责编写毕业设计（论文）指导书，向学生宣布毕业设计（论文）要求 及有关管理规定后，分别下达设计任务书。设计任务书中应包括课题名称、课题内 —442— 容、任务要求、完成后应提交的设计文件（如设计说明书、图纸、图表、模型等）和 形式等。 3．查阅文献、收集资料。 题目和任务确定后，要进行查找、收集资料及市场考察、分析等前期准备工作。 4．开题报告或开题综述。 由指导教师指导学生写好开题报告或开题综述，包括文献综述、方案论证、设计 思路、进程安排及实施计划。 5．设计或实验。 毕业设计（论文）的主要工作应在这段时间内完成。学生在理解毕业设计题目的 基础上，初步形成设计构思方案，并对各方案进行分析对比、确定最佳方案，然后在 指导教师的指导下，按照设计程序和方法及进度表的要求进行各项设计工作，并达到 设计要求。指导教师做好指导工作，定期检查学生的工作进度和工作质量，及时解答 和处理学生提出的问题。要求学生根据毕业设计题目所要求的设计或科研实验，鼓励 采用新材料、新工艺、新结构完成毕业设计。 6．写设计说明书和论文。 完成前述阶段过程后，学生在指导教师的指导下，按照《南阳师范学院毕业设计 （论文）写规划标准》写毕业设计报告书、毕业设计论文，并交指导教师审定。 7．毕业答辩。 学生在指导教师指导下完成毕业设计（论文）后，将设计（论文）交指导教师和 评阅老师审阅，写出评语和评分后交答辩小组。经资格审定后，答辩小组对学生逐个 进行公开答辩。 五、课程考核 评定毕业设计成绩，主要看最后设计（论文）的质量，也要参考学生整个设计 过程中的表现（工作态度，独立工作努力，任务量，创新精神），全面衡量，不要以 学生过去课程成绩或指导教师的职称、水平来决定学生毕业设计（论文）的成绩。毕 业设计（论文）的成绩采用五级记分（优秀、良、中、及格和不及格），采用“结构 分”进行综合评定。 —443— 总成绩（100%）=指导教师评分（40%）+评阅人评分（20%）+答辩委员会评分 （40%）成绩评定按优秀、良好、及格和不及格四级计分。 优秀（相当于 90 良好（相当于 中等（相当于 及 格 （ 相 当 于 不 及 格（ 相当 于 分以上） 80-89 分） 70-79 分） 70-79 分） 59 分以下） （1）能按期出色 （1）能按期圆满 （1）按期完成了 （1）基本上能按 （1）未按期完成 地 完 成任 务书 所 地 完 成任 务书 所 任 务 书所 规定 的 期 完 成任 务书 所 任 务 书所 规定 的 规 定 的任 务： 能 规 定 的任 务， 能 任 务 ，尚 能综 合 规 定 的任 务， 但 任务。 灵 活 、正 确、 综 综 合 运用 所学 的 运 用 所学 的基 础 分 析 问题 和解 决 （2）设计图纸不 合 运 用所 学的 基 基 础 理论 专业 知 理 论 和 专 业 知 问 题 的 能 力 一 齐 全 或有 严重 错 础 理 论和 专业 知 识 ， 具有 一定 的 识 ， 具有 一定 的 般 ， 工作 能力 较 误 ， 质量 较差 ， 识， 具有较强的 综 合 分析 问题 和 分 析 问题 和解 决 差。 不 能 满足 毕业 设 综 合 分析 问题 和 解 决 问 题 的 能 问 题 的能 力， 工 （2）设计图纸内 计(论文 )最基本 解决问题的能 力 ， 有一 定的 独 作 能 力有 提高 ， 容 表 达 不 够 完 的教学要求。 力， 并在某些方 立工作能力。 达 到 了基 本的 教 整 ， 图面 质量 一 （ 3 ） 设 计 报 告 面 有 独特 的见 解 （2）设计图纸齐 学要求。 般 ， 且有 一些 小 (计算说明书) 或 或 创 新， 独立 工 全 ， 制图 符合 规 （2）设计图纸完 的 疏 忽和 遗漏 ： 论 文 中有 原则 性 作能力强。 范 要 求， 且质 量 备 、 基本 正确 ， 设计报告(计算说 错 误 ，语 句不 通 （2）设计图纸齐 较 好 ；设 计报 告 但 质 量一 般或 有 明书)或论文质量 顺 ， 书写 潦草 ， 全 ， 制图 符合 规 (计算说 明书)或 小 的 缺陷 ，设 计 一 般 ，并 存在 个 不 能 满足 毕业 设 范 要 求， 且质 量 论 文 内容 完整 ， 报 告 ( 计 算 说 明 别 原 则性 错误 ， 计(论文 )最基本 高；设计报告 论 述 正确 ，结 论 书)或论文内容基 文理尚通顺。 的教学要求。 (计算说明书) 或 和 计 算 比 较 正 本 完 整， 文理 通 （3）阅读外文资 （ 3 ） 在 方案 论 论 文 内容 完整 ， 确 ， 文章 条理 清 顺 ， 但对 主要 问 料 较 困难 ，译 文 证 、 分 析 、 实 论 证 充分 ，结 论 楚 ， 文字 通顺 ， 题 理 解不 深， 个 内 容 和语 法在 非 验 、 上机 操作 及 和 计 算正 确， 文 并 符 合技 术用 语 别 内 容论 述有 错 主 要 问题 上有 错 外 文 翻译 等工 作 章段落层次分 要 求 ， 书 写 工 误 (或 表达不清 误 ， 在实 验和 上 中 ， 反映 出工 作 明 ， 条理 清楚 ， 整。 楚)，主要结论和 机 操 作过 程中 表 能 力 和基 本技 能 文 字 通顺 并符 合 （3）在毕业设计 计 算 无原 则性 错 现 出 基本 技能 掌 很 差 或有 明显 欠 技 术 用语 要求 ， (论文) 中，能结 误。 握上有些欠缺。 缺 ， 未能 达到 教 符 号 统一 ，编 号 合 题 目查 阅有 关 （3）在毕业设计 （4）设计、实验 学的最基本要 齐全，书写工 中外文资料(外文 方 案 基本 正确 ， 求。 (论文) 中，能结 —444— 整。 文 献 译文 内容 正 合 题 目查 阅有 关 数 据 基本 可靠 ， （4）设计、实验 （3）设计、实验 确)，基本能阅读 完 成 的软 、硬 件 方 案 基 本 不 正 方 案 正确 ，数 据 外 文 资料 ，在 实 文 文 献译 文内 容 性能较差. 确 ， 主要 数据 有 可靠，完成的 验 和 上机 操作 过 正确)，在实验和 （5）在毕业设计 错 误 ，所 完成 的 软 、 硬件 达到 甚 程 中 表现 出较 强 上 机 操作 过程 中 （ 论 文） 中， 工 软 、 硬 件 性 能 至 优 于规 定的 性 的 基 本技 能， 动 表 现 出具 备一 定 作 态 度一 般， 表 差。 能指标要求。 手能力较强。 的基本技能。 现一般。 （5）在毕业设计 （4）在毕业设计 （4）设计、实验 （4）设计、实验 （6）答辩时讲述 (论文) 过程中， (论文) 中，能结 方 案 正确 ，数 据 方 案 尚正 确， 数 不 够 清楚 ，表 现 工 作 不努 力、 不 合 题 目查 阅和 利 可 靠 ， 完 成 的 据 基 本可 靠， 完 出 初 步掌 握了 自 认 真 、学 习态 度 用 有 关中 外文 资 软 、 硬件 基本 达 成 的 软、 硬件 尚 己 所 从事 的工 作 和 遵 守 纪 律 不 料(外文文献译文 到 规 定时 性能 指 能 达 到规 定的 性 内 容 ，但 理解 浮 好。 内容正确)，在实 标要求。 能指标要求。 浅 ， 主要 问题 回 （6）设计(论文) 验 和 上机 操作 过 （5）在毕业设计 （5）在毕业设计 答 有 不确 切之 处 被 确 认为 抄袭 或 程 中 基本 技术 掌 (论文) 中积极努 (论文) 中，工作 或 存 在 若 干 错 弄虚作假。 握 表 现突 出， 动 力 ， 态度 端正 ， 努 力 ， 表 现 尚 误 ， 经启 发后 才 （7）答辩时阐述 手能力强。 科 学 作风 良好 ， 好。 能回答。 （5）在毕业设计 遵 守 纪律 ，表 现 （6）答辩时分析 文)的主要内容， (论文) 过程中勇 较好。 阐 述 不够 深入 ， 对 有 关设 计中 的 于 承 担任 务， 认 （6）答辩时思路 表 现 对从 事的 工 基 本 知识 ，基 本 真 努 力， 态度 端 清 晰 ，论 点基 本 作 内 容 尚 能 掌 概 念 模糊 不清 ， 正 ， 科学 作风 严 正 确 ，基 本概 念 握 ， 但 理 解 不 对 主 要问 题回 答 谨 ， 遵守 纪律 ， 较 清 楚， 表现 出 深 ， 对主 要问 题 有 错 误或 回答 不 表现好； 能 掌 握自 己所 从 的 回 答基 本上 无 出 ， 虽经 启发 仍 （6）答辩时思路 事 的 工作 ，对 所 重大错误。 不能正确的回 清晰，论点正 提 出 的主 要问 题 答 ， 达不 到教 学 确 ， 基本 概念 清 回答正确。 的最基本要求。 楚 ， 表现 出对 自 己 的 工作 掌握 得 比 较 深透 ，对 所 提 出 的主 要问 题 —445— 中外文资 料 (外 不清毕业设计(论 回答正确、深 入。 六、课程评价 课程评价依据本课程目标，采用学生访谈、课程答辩情况分析等方法进行。 七、课程资源 （一）建议选用教材 无 （二）主要参考书目 无 （三）其它课程资源 无 执笔人： 杜志豪 参与人： 韩桂全，叶铁，马世榜 课程负责人： 审核人（系/教研室主任）：叶铁 审定人（主管教学副院长/副主任）：韩桂全 2021 年 2 月 —446—