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1、光机电一体化技术课程标准课程类别：专业拓展课适用专业：机械设计与制造（3年制）授课单位：智能制造与装备学院学分：3学时：56编写执笔人及编写日期：审定负责人及审定日期：一、课程定位和课程设计（一）课程性质本课程是为机械设计与制造专业开设的一门专业拓展课。（二）人才培养中的作用通过该课程的学习，使学生拥有较为系统的光机电一体化观念，掌握光机电一体化系统相关知识，具备一定的光机电一体化系统整体设计能力，掌握光机电设备的机械系统、伺服控制系统和光电传感系统关键组件的选型和设计能力，能够利用光电传感器进行简单的零件几何尺寸测量。课程具有较强的理论性和实践性，可以为学生将来立足于工作岗位提供必备的知识基
2、础。课程还注重培养学生对光机电一体化技术的学习兴趣，增强高职学生的自信心，培养钻研精神和严谨的工作态度，提升学生的职业素养，为将来择业就业打下良好基础。利用榜样（大国工匠、人民科学家）的力量培养学生的家国情怀、民族自信、奉献精神等，使他们成为对社会有用的人。（三）课程设计思路本课程的总体设思路是：以能力教学为本位，以理论教学为基础，以实践教学为主线，以培养学生“学懂，会用”为基本目标。围绕光机电一体化系统应用技能人才的职业要求,充分体现职业教育的特点，注重实用、够用的原则，对于较难理解的理论内容简要介绍，着重培养学生的光机电一体化系统观念和设计方法。对光机电系统中所包含的主要技术模块进行应用性
3、的讲解，结合演示和操作实验，从理论到实践，提高学生的动手能力和综合素质。在各模块的学习和实施过程中培养学生的职业意识和职业习惯，培养学生的团队意识、钻研精神、创新精神，提高学生的综合职业能力；同时在授课过程中利用课程思政案例培养学生的家国情怀和民族自信以及奉献精神，形成正确的人生观和价值观。二、课程目标（一）素质目标培养学生参与科学研究和工程实践活动的兴趣和信心，锻炼其勇于创新和实事求是的工作态度。使学生能够针对特定实际问题，运用理论知识和技术经验来提出解决方案。还要培养学生的团队精神，在科学研究和生产实践过程中与团队成员的交流技巧，而且能够坚持自己的科学观点，建立独立性和团队性兼备的研发素质
4、。（二）能力目标在专业能力方面，养成光机电一体化系统的观念，深刻理解光机电一体化系统的内涵,了解光机电一体化领域中的各项技术的通用原理、具体应用和实例，具备一定的光机电一体化系统设计与分析能力，能够达到未来先进装备制造业中立足的知识能力要求。在方法能力方面，让学生学会查阅资料文献，能够运用比较、分类、归纳和概括等方法对信息进行加工和使用。能够控制自己的学习过程，提高自主学习能力。理解理论和实践的关系，能够将理论知识应用于实践，通过实践经历，锻炼学生的运用知识和技术以及研究方法来解决实际工程问题的能力。三、课程内容与要求（一）课程教学内容与教学要求1.光机电一体化系统认知教学内容：（1）光机电一
5、体化系统概念和相关技术；（2）光机电一体化技术的运用；（3）光机电一体化技术领域的发展方向；（4）视觉检测系统的作用和组成。课程思政点：（1）从德国人首先对光机电一体化技术进行定义，导入德国人的精密制造行业领先性，并通过一个小故事展示德国技术工人的职业素养；（2）从知识点“光机电一体化系统案例一一光学测量平台”，导入17、18级同学参加“互联网+”创业竞赛获得省银奖的经历，培养同学们的创新精神和个人自信。教学要求：（1）了解光机电一体化系统概念和相关技术；2 2）了解视觉检测系统的应用领域和结构；（3）提升创新意识和职业素养。3 .精密机械系统设计教学内容：（1）精密机械系统在光机电系统中的作
6、用和要求；（2）常用机械传动方式；（3）齿轮传动系统参数的选择；（4）丝杠传动系统参数的选择；（5）典型丝杠传动结构设计；（6） CCD及相机常用夹持方式；（7）光学组件常用调整机构。课程思政点：（1）从知识点“精密机械在光机电系统中的作用”出发，通过教师个人企业经历，从项目研发过程、个人发展等方面，说明机械设计与制造是先进制造和智能制造行业的基础，是关键领域，培养学生的专业认同感；（2）从知识、技能点“同步带标准及同步带选用”出发，对比各国标准的不同，强调我国国家标准的特点和实际应用情况。为学生介绍国家标准的制定流程和权威性，培养学生家国情怀；（3）从知识、技能点“滚珠丝杠的原理和选用”出发
7、，通过视频介绍，展示滚珠丝杠产品。展示中国名企的精益求精的工匠精神，勇于突破的创新精神，还有培养学生国家意识和对中国制造的认同。教学要求：1 1）了解精密机械系统在光机电系统中的作用和要求；2 2）了解常用机械传动方式；（3）掌握传动系统选用原则和参数的选择方法；（4）能够进行典型传动结构设计；（5）提升专业认同感和学习动力，培养严谨遵守国标的职业素养和家国情怀，提升创新意识，培养家国意识和中国制造认同感。3 .伺服控制系统设计教学内容：（1）伺服系统的组成；（2）伺服系统的类型；（3）开环伺服系统设计方法；（4）闭环伺服系统设计方法。课程思政点：（1）从知识点“伺服系统定义及分类”出发，解释
8、“伺服”这个音译词汇的英文起源SerVe讲起，让学生体会我们科技界有多种音译词汇，说明现代科技中，很多技术起源都来源于国外。我们要佩服，但不服输。（2）从知识、技能点“减速机的选用”出发，利用视频资源介绍绿的谐波传动。培养学生爱国情怀，激励学生勇于面对挑战的攻坚精神和的创新精神；（3）从知识、技能点“伺服电机选用”中的“输出载等效力矩计算”部分内容出发，讲述“小马拉大车”和“大马拉小车”都要不得，一定要经过精准计算，选择负载最为合适的电动机。和同学们分享小故事：有同学和日本企业有合作，去企业参观，发现有员工正在进行计算，了解后才知道，是计算应选用的螺钉参数。我同学说，这种法兰结构一般用4个M8
9、的螺钉即可。日本技术员说，我估计也差不多，但是，我还需要计算确认。我们要学习这种精益求精的工匠精神。教学要求：（1）了解伺服控制系统的组成和分类；（2）能够进行伺服控制系统设计，实现伺服控制系统关键组件选型。（3）提升技术创新意识、爱国精神和创新精神，让学生追求精益求精的工匠精神。4 .光电传感系统设计教学内容：（1）光学成像原理；（7） CCD成像原理、分类和应用；（3）检测系统的标定方法以及像素当量的概念；（4）给出视觉检测系统精度校核算法和校核流程，并给出镜头和CCD参数选择方法；（5）光源类型及其应用范围。课程思政点：（1）从知识点“相对孔径的概念及其对工业镜头性能的影响”得到结论“相
10、对孔径越大镜头分辨率越好”，自然过渡到实际案例“中国天眼（500米口径球面射电望远镜,口径大，分辨力好，能够看清更遥远的宇宙星体）”，有一个好处是，这个案例广为人知，并且这个伟大工程非常具有代表性，可培养学生的民族自信、家国情怀、国家科技和制造业信赖等。然后再从“中国天眼”引入“天眼之父”南仁东教授，介绍他的事迹和优良品质，培养学生的奉献精神、钻研精神、创新精神、工匠精神等；（2）从知识、技能点“光源的畸形的类型和选用”的结论“实践工作中，光源的选用需要以实际实验验证结果为准”出发，培养学生实践出真知的人生观，同时培养学生精益求精的工匠精神；（3）从“工业相机的原理和选用”知识技能点出发，利用
11、视频等资料，讲述CCD和CMOS传感器的国产替代已经实现，但还需要继续努力。培养学生的家国情怀，国家自信自豪，对国产工业产品的自信心。教学要求：（1）熟悉光电传感系统原理和组成；（2）掌握检测系统的标定方法；（3）掌握视觉检测系统精度校核方法，能够进行视觉检测系统关键组件选型；（4）能够进行光源选用。（5）有爱国精神和家国情怀，提升工匠精神和艰苦奋斗精神；明白实践出真知，用精益求精的工匠精神来探索解决问题的方法;有国家自信，信赖、支持使用国产工业产品。5.基于MATLAB的图像处理技术基础教学内容：（1）数字图像的概念及应用领域；（2）数字图像处理技术基础：灰度直方图的概念和应用（MATLAB
12、程序验证）；图像分割技术（MATLAB程序验证）；边缘检测技术（MATLAB程序验证）；（8） MATLAB编程基础及图像处理应用：MATLAB语法；MATLAB数据结构及应用方法；MATLAB的选择语句和循环语句；MATLAB子函数；编程实现圆检测、宽度检测和距离检测。课程思政点：（1）从知识点“数字图像处理技术优点”出发，讲解数字图像处理应用领域后，在这里总结数字图像处理技术特点，让学生们体会技术创新带来的好处，培养学生的创新精神；（2）从知识、技能点MATLAB软件的功能”出发，播放哈工大被美国禁用MatIab,危机可能刚开始，里边提到美国通过实体清单来限制中国企业乃至中国的发展。首先,
13、我们要承认MATLAB的强大，再从美国“实体清单”事件中认清现实，我们在工业软件领域依然落后，哈工大等科研院所、华为等民族企业因此而受限。激励同学奋发图强，也培养同学们的爱国心、家国情怀；（3）在“编制I个阶乘程序”这个小组任务的完成过程中，通过语言引导，答辩时的互帮互助等环节，激发同学们的团队合作精神，团队合作水平提升：（4）在“编制二维数字最大值获取程序”这个小组任务的完成过程中，通过语言引导，答辩时的互帮互助等环节，激发同学们的团队合作精神，团队合作水平提升。教学要求：（1）熟悉数字图像处理技术概念及应用；（2）能够使用MATLAB软件进行编程；（3）能够实现MATLAB图像处理技术应用
14、。（4）拥有创新精神；学生能够能力努力进步，奋发图强；有团队合作精神；拥有爱国心和家国情怀。6.光机电一体化系统设计项目教学内容：（1）光学透镜测量原理及测量仪原理；（2）光电传感系统设计知识；（3）典型光机电机械结构设计；（4）伺服系统整体设计及关键器件选型；（5）测量系统典型图像的处理技术和MATLAB应用。课程思政点：（1）采用小组合作方式，完成“光学检测平台”关键技术开发项目，3人一小组，30分钟内完成程序的编制，并插选2组到教师机给同学演示，且需要回答老师的问题。培养学生的团队合作精神；（2）采用小组合作方式完成“零件检测仪”，3人一小组，30分钟内完成程序的编制，并插选2组到教师机
15、给同学演示，且需要回答老师的问题。培养学生的团队合作精神。同时，这个项目较有难度，激励学生不畏艰难，取得突破。教学要求：（1）能够完成典型光机电一体化系统设计；（2）能够以项目团队形式完成设计任务。（3）锻炼学生对图像处理项目解决方案的规划思路，提升团队合作精神和不畏艰难的突破精神。（二）课程学时分配学时分配表序号教学内容学时其中讲授实践其他1光机电一体化系统认知42202精密机械系统设计86203伺服控制系统设计86204光电传感系统设计128405基于MTLB的图像处理技术基础161()606光机电一体化系统设计项目8440学时总计5636200四、实践教学（一）课内实践项目实践教学安排表序号实践项目学时备注1简易视觉检测系统搭建22机电系统选型与设计项目43视觉检测系统选型与设计项目44MATLAB程序设计项目25MATLAB图像处理项目46光机电一体化系统综合设计项目4总计20（二）独立实践
