《弧焊电源及其控制》课程教学大纲

《弧焊电源及其控制》课程教学大纲一、课程基本情况课程代码：101134123401课程名称（中/英文）：弧焊电源及其控制/ArcWeldingPowerAndTheDigitalControl课程类别：专业必修课程学分：2总学时：32理论学时：32实验/实践学时：0适用专业：焊接技术与工程适用对象：本科先修课程：电工与电子技术、程序设计基础教学环境：多媒体教室开课学院：材料科学与工程学院二、课程简介1.课程任务与目的《弧焊电源及其控制》是焊接技术与工程专业的一门专业必修课程，课程任务是通过本课程的学习，学生应了解电弧产生的机理，电弧静特性的形成，电弧的动特性，交流电弧的特点及其稳定燃烧的条件和影响因素；了解弧焊电源的性能与电弧稳定性、焊接参数稳定的关系，并能从工艺的角度对弧焊电源提出要求；掌握常用弧焊电源获得不同外特性的基本原理与调节方法；熟悉弧焊电源的性能特点，能正确选择与合理使用各种类型弧焊电源和具备排除常见故障的能力；掌握弧焊电源的控制和数字化技术的基本方法、特点、原理与应用。课程目的是使学生掌握各种常用弧焊电源及其控制、数字化控制技术的基本理论、基本知识和实验技能，并能根据不同弧焊工艺方法正确的选择、使用和维护弧焊电源。为积极落实中国制造2025等制造业发展战略，实现从制造大国向制造强国转变的战略目标作出贡献。2.对接培养的岗位能力能根据生产实际要求，从工艺的角度对弧焊电源提出要求，熟悉弧焊电源的性能特点，能正确选择与合理使用各种类型弧焊电源和具备排除常见故障的能力。三、课程教学目标1.课程对毕业要求的支撑[毕业要求指标点1.3]综合运用数学、自然科学、工程基础和焊接技术专业知识分析选择焊接设备、制定合理的加工工艺，解决焊接加工过程中的复杂工程问题。[毕业要求指标点3.2]能够在社会、健康、安全、法律、文化及环境等现实约束条件下，经过安全、操作和技术经济分析对焊接工程设计方案的可行性进行分析与论证、评价相应技术指标，优选设计方案；2.课程教学目标对应毕业要求指标点，具体内容如下：教学目标1：掌握弧焊电源的分类、各种弧焊电源的特点与应用、弧焊电源的发展趋向。掌握焊接电弧的物理本质和形成、焊接电弧的结构和伏安特性、交流电弧燃烧特点、焊接电弧的分类及其特点。能够根据焊接电弧及其电特性，对弧焊电源提出基本要求，掌握常用的弧焊电源工作原理和性能特点。掌握电子控制型弧焊电源的基本工作原理，以及各种外特性实现的方法。（支撑毕业要求1.3）教学目标2：掌握弧焊变压器、直流弧焊发电机与硅弧焊整流器、晶闸管弧焊整流器、弧焊逆变器的基本原理、结构、特点及其典型产品。弧焊电源的选择和使用。（支撑毕业要求3.2）四、教学课时安排（一）学时分配主题或知识点教学内容总学时学时完成课程教学目标讲课实验实践主题或知识点1绪论22001主题或知识点2焊接电弧及其电特性44001主题或知识点3对弧焊电源的基本要求44001主题或知识点4弧焊变压器44002主题或知识点5电子控制型弧焊电源基础44001主题或知识点6晶闸管弧焊整流器66002主题或知识点7弧焊逆变器66002主题或知识点8弧焊电源的选择和使用22002合计323200五、教学内容及教学设计主题或知识点1绪论1.教学内容弧焊电源的分类；各种弧焊电源的特点与应用；弧焊电源的发展趋向。介绍我国弧焊电源技术的发展历程和取得的成就，如自主研发的数字化焊接电源、激光焊接设备等，激发学生的民族自豪感和爱国情怀。同时强调作为未来工程师的责任，如何为国家的科技进步和制造业发展贡献自己的力量。2.教学重点各种弧焊电源的特点与应用；弧焊电源的发展趋向。3.教学难点弧焊电源的发展趋向。4.教学方案设计（含教学方法、教学手段）采用课堂多媒体授课，同时授课过程中采用问题互动式、讨论式、案例式、启发式等教学方法。主题或知识点2焊接电弧及其电特性1.教学内容焊接电弧的物理本质和形成；焊接电弧的结构和伏安特性；交流电弧燃烧特点；焊接电弧的分类及其特点。焊接电弧是低电压大电流，培养学生的安全意识，让他们始终将安全放在首位，严格遵守操作规程和安全规范，确保自己和他人的安全。2.教学重点焊接电弧的物理本质和形成；焊接电弧的结构和伏安特性；交流电弧燃烧特点。3.教学难点焊接电弧的结构和伏安特性；交流电弧燃烧特点。4.教学方案设计（含教学方法、教学手段）采用课堂多媒体授课，同时授课过程中采用问题互动式、讨论式、案例式、启发式等教学方法。主题或知识点3对弧焊电源的基本要求1.教学内容对弧焊电源空载电压和外特性的要求；对弧焊电源调节性能的要求；对弧焊电源动特性的要求。在学习调节特性的过程中，学生可以接触到各种新型的弧焊电源设备和先进的焊接技术。激发学生的创新精神和求知欲。鼓励学生敢于质疑、勇于探索未知领域并积极寻求解决问题的方法。通过培养学生的创新精神和实践能力，可以为国家的科技进步和社会发展贡献力量。2.教学重点对弧焊电源空载电压和外特性的要求；对弧焊电源调节性能的要求；对弧焊电源动特性的要求。3.教学难点对弧焊电源调节性能的要求；对弧焊电源动特性的要求。4.教学方案设计（含教学方法、教学手段）采用课堂多媒体授课，同时授课过程中采用问题互动式、讨论式、案例式、启发式等教学方法。主题或知识点4弧焊变压器1.教学内容弧焊变压器的基本原理；串联电抗器式弧焊变压器、动铁心式弧焊变压器、动线圈式弧焊变压器、抽头式弧焊变压器的结构、原理和特点。弧焊变压器性能具有一定的局限性，引入弧焊变压器改造、新型焊接技术开发等案例，培养学生的创新意识和提高实践能力。2.教学重点串联电抗器式弧焊变压器、动铁心式弧焊变压器、动线圈式弧焊变压器、抽头式弧焊变压器的结构、原理和特点。3.教学难点串联电抗器式弧焊变压器、动铁心式弧焊变压器、动线圈式弧焊变压器、抽头式弧焊变压器的结构、原理和特点。4.教学方案设计（含教学方法、教学手段）采用课堂多媒体授课，同时授课过程中采用问题互动式、讨论式、案例式、启发式等教学方法。主题或知识点5电子控制型弧焊电源基础1.教学内容电子控制型弧焊电源的基本工作原理，PID控制策略，电子控制型弧焊电源外特性、调节特性和动特性的控制。PID控制的学习的同时让学生明白，发现问题要大胆快速的调整，及时止损，但不可冒进或裹足不前，随时关注世态变化，用发展的观点看待问题。2.教学重点电子控制型弧焊电源的基本工作原理，PID控制策略，电子控制型弧焊电源外特性、调节特性和动特性的控制。3.教学难点电子控制型弧焊电源外特性、调节特性和动特性的控制。4.教学方案设计（含教学方法、教学手段）采用课堂多媒体授课，同时授课过程中采用问题互动式、讨论式、案例式、启发式等教学方法。主题或知识点6晶闸管弧焊整流器1.教学内容晶闸管式弧焊整流器主电路，晶闸管移相触发电路，晶闸管式弧焊整流器外特性的控制方法，晶闸管式脉冲及矩形波交流弧焊电源原理。在分析电路图时，把复杂电路分解为若干部分进行学习，教导学生应当正确处理个人与集体的关系，个人只有在集体中才能获得长足的发展，而集体是每个人智慧的结晶，集体的成败取决于每个人的努力。二者相辅相成、互相依存的，我们要热爱集体，增强团队的合作意识，提高团队的合作能力。2.教学重点晶闸管式弧焊整流器主电路，晶闸管移相触发电路，晶闸管式弧焊整流器外特性的控制方法，晶闸管式脉冲及矩形波交流弧焊电源原理。3.教学难点晶闸管式弧焊整流器外特性的控制方法，晶闸管式脉冲及矩形波交流弧焊电源原理。4.教学方案设计（含教学方法、教学手段）采用课堂多媒体授课，同时授课过程中采用问题互动式、讨论式、案例式、启发式等教学方法。主题或知识点7弧焊逆变器1.教学内容弧焊逆变器的基本原理、输出电气特性、逆变主电路和弧焊逆变器的应用，晶闸管式、晶体管式、场效应管式、IGBT式弧焊逆变器的基本原理、输出电气特性、逆变主电路和应用。通过交—直—交变频技术的学习，引导学生要适当运用逆向思维，灵活变通不转牛角尖，辩证地看待问题，避免思想僵化。2.教学重点晶闸管式、晶体管式、场效应管式、IGBT式弧焊逆变器的基本原理、输出电气特性、逆变主电路和应用。3.教学难点晶闸管式、晶体管式、场效应管式、IGBT式弧焊逆变器的基本原理、输出电气特性、逆变主电路和应用。4.教学方案设计（含教学方法、教学手段）采用课堂多媒体授课，同时授课过程中采用问题互动式、讨论式、案例式、启发式等教学方法。主题或知识点8弧焊电源的选择和使用1.教学内容弧焊电源的选择；弧焊电源的安装和使用。弧焊电源的选择和使用过程中，学生需要树立“安全第一”的思想，严格遵守操作规程和安全规范。引导学生认识到自己的行为对他人和社会的影响，培养他们的社会责任感和职业道德素养。2.教学重点弧焊电源的选择；弧焊电源的安装和使用。3.教学难点弧焊电源的选择；弧焊电源的安装和使用。4.教学方案设计（含教学方法、教学手段）采用课堂多媒体授课，同时授课过程中采用问题互动式、讨论式、案例式、启发式等教学方法。六、学生成绩评定1.课程考核方式及比例本课程考核学生获取知识的能力、应用所学知识分析问题和解决问题能力、实践动手能力和创新能力等；考核方式采用出勤、作业评测、课堂表现、平时阶段测验等多种形式、多个阶段等全过程的考核，使学生成绩评定更加合理多样，优化课程评价体系，进一步提升本课程教学效果。学生成绩评定表考核方式平时成绩期中考试期末考试出勤作业课堂表现阶段测验答辩项目小论文其他√√√√成绩比例%10101010602.课程目标考核方式评价权重本课程教学目标与考核方式评价权重如表所示：课程教学目标与考核方式评价权重表课程教学目标支撑毕业要求指标点考核评价方式权重（%）过程性考核期末考试合计出勤及课堂表现作业及阶段测验教学目标1指标点1.1101028~3248~52教学目标2指标点1.1101028~3248~52合计2020601003.成绩评价标准平时成绩评定及考核标准考核环节考核结果及标准评估项目及权重优秀（90~100分）良好（80~89分）中等（70~79分）及格（60~69分）不及格（<60分）出勤及课堂表现（20%）无迟到、早退、旷课现象。积极参加课堂讨论，并有自己独到的见解，能够准确回答问题，并有自己独到的见解偶尔有迟到、早退现象。较为积极参加课堂讨论，能够准确回答问题，并提出自己的见解有迟到、早退现象。能够主动参加课堂讨论，能够回答问题有迟到、早退、偶尔有旷课现象。参与课堂讨论，基本能回答相关问题迟到、早退、旷课较多。不能有效参加课堂讨论，回答不出所有问题作业（10%）能够独立完成作业，作业完成质量优秀，能够灵活运用所学知识和理论解决问题，并获得正确结论能够独立完成作业，完成质量较高，能够运用所学知识和理论解决问题，并获得正确结论能够独立完成作业，完成质量符合要求，能够运用所学知识和理论解决问题，并获得有效结论基本能够独立完成作业，部分题目解答存在抄袭现象，运用所学知识和理论解决问题的能力基本符合要求不能独立完成作业，存在明显抄袭现象，不具备运用所学知识和理论解决问题的能力阶段测验（10%）完成所有阶段测验，根据参考答案评分，总评成绩为优秀完成所有阶段测验，根据参考答案评定分，总评成绩为优良完成所有阶段测验，根据参考答案评分，总评成绩为中等完成所有阶段测验，根据参考答案评分，总评成绩为及格没有完成阶段测试，根据参考答案评分，总评成绩不及格课程教学目标评价标准考核环节考核结果及标准评估项目及权重优秀（90~100分）良好（80~89分）中等（70~79分）及格（60~69分）不及格（<60分）教学目标1熟练掌握弧焊电源的分类、各种弧焊电源的特点与应用、弧焊电源的发展趋向。熟练掌握焊接电弧的物理本质和形成、焊接电弧的结构和伏安特性、交流电弧燃烧特点、焊接电弧的分类及其特点。根据焊接电弧及其电特性，对弧焊电源提出基本要求，熟练掌握常用的弧焊电源工作原理和性能特点。熟练掌握电子控制型弧焊电源的基本工作原理，以及各种外特性实现的方法。准确掌握弧焊电源的分类、各种弧焊电源的特点与应用、弧焊电源的发展趋向。准确掌握焊接电弧的物理本质和形成、焊接电弧的结构和伏安特性、交流电弧燃烧特点、焊接电弧的分类及其特点。能够较好的根据焊接电弧及其电特性，对弧焊电源提出基本要求，准确掌握常用的弧焊电源工作原理和性能特点。准确掌握电子控制型弧焊电源的基本工作原理，以及各种外特性实现的方法。掌握弧焊电源的分类、各种弧焊电源的特点与应用、弧焊电源的发展趋向。掌握焊接电弧的物理本质和形成、焊接电弧的结构和伏安特性、交流电弧燃烧特点、焊接电弧的分类及其特点。可以根据焊接电弧及其电特性，对弧焊电源提出基本要求，掌握常用的弧焊电源工作原理和性能特点。掌握电子控制型弧焊电源的基本工作原理，以及各种外特性实现的方法。基本掌握弧焊电源的分类、各种弧焊电源的特点与应用、弧焊电源的发展趋向。基本掌握焊接电弧的物理本质和形成、焊接电弧的结构和伏安特性、交流电弧燃烧特点、焊接电弧的分类及其特点。基本能够根据焊接电弧及其电特性，对弧焊电源提出基本要求，基本掌握常用的弧焊电源工作原理和性能特点。基本掌握电子控制型弧焊电源的基本工作原理，以及各种外特性实现的方法。不能掌握弧焊电源的分类、各种弧焊电源的特点与应用、弧焊电源的发展趋向。不能掌握焊接电弧的物理本质和形成、焊接电弧的结构和伏安特性、交流电弧燃烧特点、焊接电弧的分类及其特点。不能够根据焊接电弧及其电特性，对弧焊电源提出基本要求，不能掌握常用的弧焊电源工作原理和性能特点。不能掌握电子控制型弧焊电源的基本工作原理，以及各种