《光機(jī)電一體化技術(shù)》課程標(biāo)準(zhǔn)課程類別：專業(yè)拓展課適用專業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)與制造（3年制）授課單位：智能制造與裝備學(xué)院學(xué)分：3學(xué)時(shí)：56編寫執(zhí)筆人及編寫日期：審定負(fù)責(zé)人及審定日期：一、課程定位和課程設(shè)計(jì)（一）課程性質(zhì)本課程是為機(jī)械設(shè)計(jì)與制造專業(yè)開設(shè)的一門專業(yè)拓展課。（二）人才培養(yǎng)中的作用通過該課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生擁有較為系統(tǒng)的光機(jī)電一體化觀念，掌握光機(jī)電一體化系統(tǒng)相關(guān)知識(shí)，具備一定的光機(jī)電一體化系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)能力，掌握光機(jī)電設(shè)備的機(jī)械系統(tǒng)、伺服控制系統(tǒng)和光電傳感系統(tǒng)關(guān)鍵組件的選型和設(shè)計(jì)能力，能夠利用光電傳感器進(jìn)行簡單的零件幾何尺寸測(cè)量。課程具有較強(qiáng)的理論性和實(shí)踐性，可以為學(xué)生將來立足于工作崗位提供必備的知識(shí)基礎(chǔ)。課程還注重培養(yǎng)學(xué)生對(duì)光機(jī)電一體化技術(shù)的學(xué)習(xí)興趣，增強(qiáng)高職學(xué)生的自信心，培養(yǎng)鉆研精神和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ鲬B(tài)度，提升學(xué)生的職業(yè)素養(yǎng)，為將來擇業(yè)就業(yè)打下良好基礎(chǔ)。利用榜樣（大國工匠、人民科學(xué)家）的力量培養(yǎng)學(xué)生的家國情懷、民族自信、奉獻(xiàn)精神等，使他們成為對(duì)社會(huì)有用的人。（三）課程設(shè)計(jì)思路本課程的總體設(shè)思路是：以能力教學(xué)為本位，以理論教學(xué)為基礎(chǔ)，以實(shí)踐教學(xué)為主線，以培養(yǎng)學(xué)生“學(xué)懂，會(huì)用”為基本目標(biāo)。圍繞光機(jī)電一體化系統(tǒng)應(yīng)用技能人才的職業(yè)要求，充分體現(xiàn)職業(yè)教育的特點(diǎn)，注重實(shí)用、夠用的原則，對(duì)于較難理解的理論內(nèi)容簡要介紹，著重培養(yǎng)學(xué)生的光機(jī)電一體化系統(tǒng)觀念和設(shè)計(jì)方法。對(duì)光機(jī)電系統(tǒng)中所包含的主要技術(shù)模塊進(jìn)行應(yīng)用性的講解，結(jié)合演示和操作實(shí)驗(yàn)，從理論到實(shí)踐，提高學(xué)生的動(dòng)手能力和綜合素質(zhì)。在各模塊的學(xué)習(xí)和實(shí)施過程中培養(yǎng)學(xué)生的職業(yè)意識(shí)和職業(yè)習(xí)慣，培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)意識(shí)、鉆研精神、創(chuàng)新精神，提高學(xué)生的綜合職業(yè)能力；同時(shí)在授課過程中利用課程思政案例培養(yǎng)學(xué)生的家國情懷和民族自信以及奉獻(xiàn)精神，形成正確的人生觀和價(jià)值觀。二、課程目標(biāo)（一）素質(zhì)目標(biāo)培養(yǎng)學(xué)生參與科學(xué)研究和工程實(shí)踐活動(dòng)的興趣和信心，鍛煉其勇于創(chuàng)新和實(shí)事求是的工作態(tài)度。使學(xué)生能夠針對(duì)特定實(shí)際問題，運(yùn)用理論知識(shí)和技術(shù)經(jīng)驗(yàn)來提出解決方案。還要培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)精神，在科學(xué)研究和生產(chǎn)實(shí)踐過程中與團(tuán)隊(duì)成員的交流技巧，而且能夠堅(jiān)持自己的科學(xué)觀點(diǎn)，建立獨(dú)立性和團(tuán)隊(duì)性兼?zhèn)涞难邪l(fā)素質(zhì)。（二）能力目標(biāo)在專業(yè)能力方面，養(yǎng)成光機(jī)電一體化系統(tǒng)的觀念，深刻理解光機(jī)電一體化系統(tǒng)的內(nèi)涵，了解光機(jī)電一體化領(lǐng)域中的各項(xiàng)技術(shù)的通用原理、具體應(yīng)用和實(shí)例，具備一定的光機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)與分析能力，能夠達(dá)到未來先進(jìn)裝備制造業(yè)中立足的知識(shí)能力要求。在方法能力方面，讓學(xué)生學(xué)會(huì)查閱資料文獻(xiàn)，能夠運(yùn)用比較、分類、歸納和概括等方法對(duì)信息進(jìn)行加工和使用。能夠控制自己的學(xué)習(xí)過程，提高自主學(xué)習(xí)能力。理解理論和實(shí)踐的關(guān)系，能夠?qū)⒗碚撝R(shí)應(yīng)用于實(shí)踐，通過實(shí)踐經(jīng)歷，鍛煉學(xué)生的運(yùn)用知識(shí)和技術(shù)以及研究方法來解決實(shí)際工程問題的能力。三、課程內(nèi)容與要求（一）課程教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)要求1.光機(jī)電一體化系統(tǒng)認(rèn)知教學(xué)內(nèi)容：（1）光機(jī)電一體化系統(tǒng)概念和相關(guān)技術(shù)；（2）光機(jī)電一體化技術(shù)的運(yùn)用；（3）光機(jī)電一體化技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展方向；（4）視覺檢測(cè)系統(tǒng)的作用和組成。課程思政點(diǎn)：（1）從德國人首先對(duì)光機(jī)電一體化技術(shù)進(jìn)行定義，導(dǎo)入德國人的精密制造行業(yè)領(lǐng)先性，并通過一個(gè)小故事展示德國技術(shù)工人的職業(yè)素養(yǎng)；（2）從知識(shí)點(diǎn)“光機(jī)電一體化系統(tǒng)案例——光學(xué)測(cè)量平臺(tái)”，導(dǎo)入17、18級(jí)同學(xué)參加“互聯(lián)網(wǎng)+”創(chuàng)業(yè)競(jìng)賽獲得省銀獎(jiǎng)的經(jīng)歷，培養(yǎng)同學(xué)們的創(chuàng)新精神和個(gè)人自信。教學(xué)要求：（1）了解光機(jī)電一體化系統(tǒng)概念和相關(guān)技術(shù)；（2）了解視覺檢測(cè)系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域和結(jié)構(gòu)；（3）提升創(chuàng)新意識(shí)和職業(yè)素養(yǎng)。2.精密機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容：（1）精密機(jī)械系統(tǒng)在光機(jī)電系統(tǒng)中的作用和要求；（2）常用機(jī)械傳動(dòng)方式；（3）齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)參數(shù)的選擇；（4）絲杠傳動(dòng)系統(tǒng)參數(shù)的選擇；（5）典型絲杠傳動(dòng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；（6）CCD及相機(jī)常用夾持方式；（7）光學(xué)組件常用調(diào)整機(jī)構(gòu)。課程思政點(diǎn)：（1）從知識(shí)點(diǎn)“精密機(jī)械在光機(jī)電系統(tǒng)中的作用”出發(fā)，通過教師個(gè)人企業(yè)經(jīng)歷，從項(xiàng)目研發(fā)過程、個(gè)人發(fā)展等方面，說明機(jī)械設(shè)計(jì)與制造是先進(jìn)制造和智能制造行業(yè)的基礎(chǔ)，是關(guān)鍵領(lǐng)域，培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)認(rèn)同感；（2）從知識(shí)、技能點(diǎn)“同步帶標(biāo)準(zhǔn)及同步帶選用”出發(fā)，對(duì)比各國標(biāo)準(zhǔn)的不同，強(qiáng)調(diào)我國國家標(biāo)準(zhǔn)的特點(diǎn)和實(shí)際應(yīng)用情況。為學(xué)生介紹國家標(biāo)準(zhǔn)的制定流程和權(quán)威性，培養(yǎng)學(xué)生家國情懷；（3）從知識(shí)、技能點(diǎn)“滾珠絲杠的原理和選用”出發(fā)，通過視頻介紹，展示滾珠絲杠產(chǎn)品。展示中國名企的精益求精的工匠精神，勇于突破的創(chuàng)新精神，還有培養(yǎng)學(xué)生國家意識(shí)和對(duì)中國制造的認(rèn)同。教學(xué)要求：（1）了解精密機(jī)械系統(tǒng)在光機(jī)電系統(tǒng)中的作用和要求；（2）了解常用機(jī)械傳動(dòng)方式；（3）掌握傳動(dòng)系統(tǒng)選用原則和參數(shù)的選擇方法；（4）能夠進(jìn)行典型傳動(dòng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；（5）提升專業(yè)認(rèn)同感和學(xué)習(xí)動(dòng)力，培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)遵守國標(biāo)的職業(yè)素養(yǎng)和家國情懷，提升創(chuàng)新意識(shí)，培養(yǎng)家國意識(shí)和中國制造認(rèn)同感。3.伺服控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容：（1）伺服系統(tǒng)的組成；（2）伺服系統(tǒng)的類型；（3）開環(huán)伺服系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法；（4）閉環(huán)伺服系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法。課程思政點(diǎn)：（1）從知識(shí)點(diǎn)“伺服系統(tǒng)定義及分類”出發(fā)，解釋“伺服”這個(gè)音譯詞匯的英文起源serve講起，讓學(xué)生體會(huì)我們科技界有多種音譯詞匯，說明現(xiàn)代科技中，很多技術(shù)起源都來源于國外。我們要佩服，但不服輸。（2）從知識(shí)、技能點(diǎn)“減速機(jī)的選用”出發(fā)，利用視頻資源介紹綠的諧波傳動(dòng)。培養(yǎng)學(xué)生愛國情懷，激勵(lì)學(xué)生勇于面對(duì)挑戰(zhàn)的攻堅(jiān)精神和的創(chuàng)新精神；（3）從知識(shí)、技能點(diǎn)“伺服電機(jī)選用”中的“輸出載等效力矩計(jì)算”部分內(nèi)容出發(fā)，講述“小馬拉大車”和“大馬拉小車”都要不得，一定要經(jīng)過精準(zhǔn)計(jì)算，選擇負(fù)載最為合適的電動(dòng)機(jī)。和同學(xué)們分享小故事：有同學(xué)和日本企業(yè)有合作，去企業(yè)參觀，發(fā)現(xiàn)有員工正在進(jìn)行計(jì)算，了解后才知道，是計(jì)算應(yīng)選用的螺釘參數(shù)。我同學(xué)說，這種法蘭結(jié)構(gòu)一般用4個(gè)M8的螺釘即可。日本技術(shù)員說，我估計(jì)也差不多，但是，我還需要計(jì)算確認(rèn)。我們要學(xué)習(xí)這種精益求精的工匠精神。教學(xué)要求：（1）了解伺服控制系統(tǒng)的組成和分類；（2）能夠進(jìn)行伺服控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)伺服控制系統(tǒng)關(guān)鍵組件選型。（3）提升技術(shù)創(chuàng)新意識(shí)、愛國精神和創(chuàng)新精神，讓學(xué)生追求精益求精的工匠精神。4.光電傳感系統(tǒng)設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容：（1）光學(xué)成像原理；（2）CCD成像原理、分類和應(yīng)用；（3）檢測(cè)系統(tǒng)的標(biāo)定方法以及像素當(dāng)量的概念；（4）給出視覺檢測(cè)系統(tǒng)精度校核算法和校核流程，并給出鏡頭和CCD參數(shù)選擇方法；（5）光源類型及其應(yīng)用范圍。課程思政點(diǎn)：（1）從知識(shí)點(diǎn)“相對(duì)孔徑的概念及其對(duì)工業(yè)鏡頭性能的影響”得到結(jié)論“相對(duì)孔徑越大鏡頭分辨率越好”，自然過渡到實(shí)際案例“中國天眼（500米口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡，口徑大，分辨力好，能夠看清更遙遠(yuǎn)的宇宙星體）”，有一個(gè)好處是，這個(gè)案例廣為人知，并且這個(gè)偉大工程非常具有代表性，可培養(yǎng)學(xué)生的民族自信、家國情懷、國家科技和制造業(yè)信賴等。然后再從“中國天眼”引入“天眼之父”南仁東教授，介紹他的事跡和優(yōu)良品質(zhì)，培養(yǎng)學(xué)生的奉獻(xiàn)精神、鉆研精神、創(chuàng)新精神、工匠精神等；（2）從知識(shí)、技能點(diǎn)“光源的畸形的類型和選用”的結(jié)論“實(shí)踐工作中，光源的選用需要以實(shí)際實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證結(jié)果為準(zhǔn)”出發(fā)，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐出真知的人生觀，同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生精益求精的工匠精神；（3）從“工業(yè)相機(jī)的原理和選用”知識(shí)技能點(diǎn)出發(fā)，利用視頻等資料，講述CCD和CMOS傳感器的國產(chǎn)替代已經(jīng)實(shí)現(xiàn)，但還需要繼續(xù)努力。培養(yǎng)學(xué)生的家國情懷，國家自信自豪，對(duì)國產(chǎn)工業(yè)產(chǎn)品的自信心。教學(xué)要求：（1）熟悉光電傳感系統(tǒng)原理和組成；（2）掌握檢測(cè)系統(tǒng)的標(biāo)定方法；（3）掌握視覺檢測(cè)系統(tǒng)精度校核方法，能夠進(jìn)行視覺檢測(cè)系統(tǒng)關(guān)鍵組件選型；（4）能夠進(jìn)行光源選用。（5）有愛國精神和家國情懷，提升工匠精神和艱苦奮斗精神；明白實(shí)踐出真知，用精益求精的工匠精神來探索解決問題的方法；有國家自信，信賴、支持使用國產(chǎn)工業(yè)產(chǎn)品。5.基于MATLAB的圖像處理技術(shù)基礎(chǔ)教學(xué)內(nèi)容：（1）數(shù)字圖像的概念及應(yīng)用領(lǐng)域；（2）數(shù)字圖像處理技術(shù)基礎(chǔ)：灰度直方圖的概念和應(yīng)用（MATLAB程序驗(yàn)證）；圖像分割技術(shù)（MATLAB程序驗(yàn)證）；邊緣檢測(cè)技術(shù)（MATLAB程序驗(yàn)證）；（3）MATLAB編程基礎(chǔ)及圖像處理應(yīng)用：MATLAB語法；MATLAB數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及應(yīng)用方法；MATLAB的選擇語句和循環(huán)語句；MATLAB子函數(shù)；編程實(shí)現(xiàn)圓檢測(cè)、寬度檢測(cè)和距離檢測(cè)。課程思政點(diǎn)：（1）從知識(shí)點(diǎn)“數(shù)字圖像處理技術(shù)優(yōu)點(diǎn)”出發(fā)，講解數(shù)字圖像處理應(yīng)用領(lǐng)域后，在這里總結(jié)數(shù)字圖像處理技術(shù)特點(diǎn)，讓學(xué)生們體會(huì)技術(shù)創(chuàng)新帶來的好處，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神；（2）從知識(shí)、技能點(diǎn)“MATLAB軟件的功能”出發(fā)，播放《哈工大被美國禁用Matlab，危機(jī)可能剛開始》，里邊提到美國通過實(shí)體清單來限制中國企業(yè)乃至中國的發(fā)展。首先，我們要承認(rèn)MATLAB的強(qiáng)大，再從美國“實(shí)體清單”事件中認(rèn)清現(xiàn)實(shí)，我們?cè)诠I(yè)軟件領(lǐng)域依然落后，哈工大等科研院所、華為等民族企業(yè)因此而受限。激勵(lì)同學(xué)奮發(fā)圖強(qiáng)，也培養(yǎng)同學(xué)們的愛國心、家國情懷；（3）在“編制1個(gè)階乘程序”這個(gè)小組任務(wù)的完成過程中，通過語言引導(dǎo)，答辯時(shí)的互幫互助等環(huán)節(jié)，激發(fā)同學(xué)們的團(tuán)隊(duì)合作精神，團(tuán)隊(duì)合作水平提升：（4）在“編制二維數(shù)字最大值獲取程序”這個(gè)小組任務(wù)的完成過程中，通過語言引導(dǎo)，答辯時(shí)的互幫互助等環(huán)節(jié)，激發(fā)同學(xué)們的團(tuán)隊(duì)合作精神，團(tuán)隊(duì)合作水平提升。教學(xué)要求：（1）熟悉數(shù)字圖像處理技術(shù)概念及應(yīng)用；（2）能夠使用MATLAB軟件進(jìn)行編程；（3）能夠?qū)崿F(xiàn)MATLAB圖像處理技術(shù)應(yīng)用。（4）擁有創(chuàng)新精神；學(xué)生能夠能力努力進(jìn)步，奮發(fā)圖強(qiáng)；有團(tuán)隊(duì)合作精神；擁有愛國心和家國情懷。6.光機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)項(xiàng)目教學(xué)內(nèi)容：（1）光學(xué)透鏡測(cè)量原理及測(cè)量儀原理；（2）光電傳感系統(tǒng)設(shè)計(jì)知識(shí)；（3）典型光機(jī)電機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；（4）伺服系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)及關(guān)鍵器件選型；（5）測(cè)量系統(tǒng)典型圖像的處理技術(shù)和MATLAB應(yīng)用。課程思政點(diǎn)：（1）采用小組合作方式，完成“光學(xué)檢測(cè)平臺(tái)”關(guān)鍵技術(shù)開發(fā)項(xiàng)目，3人一小組，30分鐘內(nèi)完成程序的編制，并插選2組到教師機(jī)給同學(xué)演示，且需要回答老師的問題。培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作精神；（2）采用小組合作方式完成“零件檢測(cè)儀”，3人一小組，30分鐘內(nèi)完成程序的編制，并插選2組到教師機(jī)給同學(xué)演示，且需要回答老師的問題。培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作精神。同時(shí)，這個(gè)項(xiàng)目較有難度，激勵(lì)學(xué)生不畏艱難，取得突破。教學(xué)要求：（1）能夠完成典型光機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)；（2）能夠以項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)形式完成設(shè)計(jì)任務(wù)。（3）鍛煉學(xué)生對(duì)圖像處理項(xiàng)目解決方案的規(guī)劃思路，提升團(tuán)隊(duì)合作精神和不畏艱難的突破精神。（二）課程學(xué)時(shí)分配學(xué)時(shí)分配表序號(hào)教學(xué)內(nèi)容學(xué)時(shí)其中講授實(shí)踐其他1光機(jī)電一體化系統(tǒng)認(rèn)知42202精密機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)86203伺服控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)86204光電傳感系統(tǒng)設(shè)計(jì)128405基于MATLAB的圖像處理技術(shù)基礎(chǔ)1610606光機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)項(xiàng)目8440學(xué)時(shí)總計(jì)5636200四、實(shí)踐教學(xué)（一）課內(nèi)實(shí)踐項(xiàng)目實(shí)踐教學(xué)安排表序號(hào)實(shí)踐項(xiàng)目學(xué)時(shí)備注1簡易視覺檢測(cè)系統(tǒng)搭建22機(jī)電系統(tǒng)選型與設(shè)計(jì)項(xiàng)目43視覺檢測(cè)系統(tǒng)選型與設(shè)計(jì)項(xiàng)目44MATLAB程序設(shè)計(jì)項(xiàng)目25MATLAB圖像處理項(xiàng)目46光機(jī)電一體化系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)項(xiàng)目4總計(jì)20（二）獨(dú)立實(shí)踐項(xiàng)目無。五、課程實(shí)施（一）教學(xué)條件1.軟硬件條件校內(nèi)相關(guān)實(shí)訓(xùn)室需配備電腦60臺(tái)，光機(jī)電一體化實(shí)訓(xùn)套件16套。2.師資條件任課教師需擁有講師職稱，能夠綜合運(yùn)用各種教學(xué)方法，具備較為深厚的光機(jī)電一體化技術(shù)功底，有光機(jī)電一體化技術(shù)課程的相關(guān)教學(xué)經(jīng)驗(yàn)。有較豐富的光機(jī)電設(shè)備生產(chǎn)企業(yè)一線經(jīng)驗(yàn)則更佳（二）教學(xué)方法建議本課程采用線上線下混合式教學(xué)模式。在職教云平臺(tái)有PPT、講解視頻、微課、動(dòng)畫等教學(xué)資源。課程采用“預(yù)習(xí)—學(xué)習(xí)—練習(xí)”的線上線下教學(xué)模式完成教學(xué)任務(wù)。（三）教材使用本課程采用自編講義以及活頁任務(wù)手冊(cè)進(jìn)行教學(xué)。六、教學(xué)評(píng)價(jià)、考核要求（一）課程評(píng)價(jià)本課程的評(píng)價(jià)采取分階段的多元化考核評(píng)價(jià)方式。具體評(píng)價(jià)方法可以采用