机械电子专业《气压传动与控制》课程教学大纲

PAGEPAGE13《气压传动与控制》课程教学大纲一、课程基本信息课程名称气压传动与控制课程编号48课程性质必修课课程类别专业基础课程开课单位机械电子教研室授课学期第6学期学分/学时1.5/24课内学时24理论授课20上机学时0课内实践0实验学时4课外学时24适用专业机械电子专业是否双语否先修课程高等数学、大学物理、工程制图、机械设计、液压传动技术后续课程机电伺服控制技术、智能液压二、课程简介《气压传动与控制》是一门理论与应用结合紧密的课程。它的基本理论应用于生产技术的许多部门，是工程技术的重要理论基础。通过本课程的学习，使学生了解气压传动技术的基本理论知识，掌握气压元件的工作原理、结构、特点和应用，能正确选择和使用气压元件，能对已有设备的气压系统进行分析，可设计一般复杂气压系统，培养学生分析和解决工程实际问题的能力，为从事与本专业有关的工程技术工作奠定必要的基础。课程教学致力于提升学生的学习力、思维创新能力、团队意识、合作意识、分析问题和解决问题能力、科研能力，引导学生树立和践行爱岗敬业、诚信奋斗、严谨务实的核心价值观和行为规范。三、课程目标及对毕业要求指标点的支撑（一）课程目标通过本课程的学习，使学生达到以下目标：课程目标1（知识传授）：1.阐释工程流体力学(气体)、气压传动系统原理及组成、气压传动系统阅读与分析的基础知识。（1）描述传动介质组成及物理性质、动力学和运动学规律、传动系统原理及组成、气动技术手册的使用方法，为了解气压传动系统的工作原理及功能打下基础。（2）分析组成气压传动系统的元件的基本结构、图形符号和功能，阐述其结构与功能，为气动基本回路的内容学习打下基础。（3）归纳气动基本回路的组成、类型与功能，从工程应用角度阐述基本回路的作用原理。（4）明确气动元件及系统的性能参数含义及计算方法，为气动元件选型及传动系统的设计打下基础。（5）分析气压传动系统的优缺点，了解流体传动技术的现状、发展与前沿，明确流体传动技术在机械领域的应用与前景。2.分析气压传动系统的工作介质流向，并从类型、结构、功能等方面归纳元件、基本回路及传动系统之间的内部联系，为气压传动系统的阅读及设计打下基础。3.将节能环保、经济实用、安全可靠等知识和理念结合工程实践。课程目标2（能力培养）：综合运用学科交叉融合的知识正确理解气压传动系统的工作原理，开展工程案例探究活动，培养思维创新能力、团队意识、合作意识。2.评价科学史，紧跟前沿发展，基本理论与学科发展相融合，经典理论的讲授中扩充专业最新研究成果，拓宽专业视野，树立求真创新、自主学习、终身学习和自主规划专业发展的意识。3.运用基础理论探讨传动系统解决方案的合理性，在深入领悟基础理论和基本技能的同时，学会将基础理论与工程实践相结合，达到学有所用、学以致用的目的，驱动逻辑思维、辩证思维、创新性思维和以人为本，以用户为中心的沟通能力。课程目标3（价值塑造）：解析气压传动之美，传承优秀科学家求真创新精神，深刻理解“爱岗敬业、诚信奋斗、严谨务实”的工匠精神。2.在工程案例教学讨论中融入立德树人教育，将校训“诚信奋斗为人、严谨求真为学”与工程师职业素养有机融合，树立正确的职业观。（二）课程目标对毕业要求指标点的支撑课程目标支撑毕业要求指标点毕业要求课程目标1指标点1-3：学习专业基础知识，掌握解决复杂工程问题的基本思路和方法。1-工程知识2-问题分析课程目标2指标点1-4：掌握气压传动与控制专业知识，具备综合应用所学知识解决复杂工程问题的能力。1-工程知识2-问题分析课程目标3指标点3-3：能够设计满足特定需求的机械系统、零部件或制造工艺，并体现创新意识。3-设计/开发解决方案四、课程基本教学内容及对课程目标的支撑（一）课程基本教学内容第一单元气压技术的基础知识（学时数：2学时）1.课程主要内容气动系统的组成、气压传动优缺点、气动系统的应用及发展；气体物理性质、气体状态方程、气体流动特性。2.重点和难点【重点】（1）气动系统的组成。（2）气压传动优缺点。（3）气动系统的应用及发展。（4）气体物理性质。（5）气体状态方程。（6）气体流动特性。【难点】（1）气体状态方程。（2）气体流动特性。3.教学方法（1）通过多媒体课件和传统教学相结合，阐明工程流体力学基础知识，培养学生的自然科学素养；（2）采用“视频动画+图片道具”方式演示气体现象，形象直观帮助学生理解、掌握基础概念，培养学生的求真创新能力；（3）采用“思政案例+启发驱动”方式，通过流体力学发展史中的科学家事迹、教师科研经历、流体力学工程应用等知识点融入思政元素，培养学生不畏艰辛的科学探索精神和深厚的家国情怀。4.学生学习预期成果了解气动系统的组成、气压传动优缺点、气动系统的应用及发展。掌握气体物理性质、气体状态方程、气体流动特性。5.支撑课程目标（1）描述气动系统的组成、气压传动优缺点、气动系统的应用及发展、气体物理性质、气体状态方程、气体流动特性、气压传动技术手册的使用方法，为了解传动系统的工作原理及功能打下基础。（知识传授）（2）评价科学史，紧跟前沿发展，基本理论与学科发展相融合，拓宽专业视野，树立求真创新、自主学习、终身学习和自主规划专业发展的意识。（能力培养）。（3）解析流体传动之美，传承交叉融合、实用创新、系统开放的新时代工科理念，将校训“诚信奋斗为人、严谨求真为学”与工程师职业素养有机融合，树立正确的职业观。（价值塑造）第二单元气动执行元件（学时数：2学时）1.课程主要内容气缸的分类各种结构形式及其图形符号；气缸的工作特点和其速度、推力的计算；气缸结构设计；气压马达的工作原理、性能特点、应用范围及选用原则。2.重点和难点【重点】（1）气缸的各种结构形式。（2）气缸的工作特点和其速度、推力的计算。（3）气缸结构设计。（4）气压马达的工作原理、性能特点、应用范围。【难点】（1）气缸的工作特点和其速度、推力的计算。3.教学方法（1）通过多媒体课件和板书讲练结合，阐明液压执行元件基础知识；（2）采用工程案例进行液压执行元件参数计算专题练习。（3）采用问题驱动教学法学习气压缸结构设计。4.学生学习预期成果能够正确进行气动执行元件的参数计算，根据工程技术需求选用合理结构及类型的执行元件。5.支撑课程目标（1）描述气缸的分类各种结构形式及其图形符号；气缸的工作特点和其速度、推力的计算；气缸结构设计；气压马达的工作原理、性能特点、应用范围及选用原则。（知识传授）（2）解析执行元件应用案例，传承交叉融合、实用创新、系统开放的新时代工科理念，将校训“诚信奋斗为人、严谨求真为学”与工程师职业素养有机融合，树立正确的职业观。（价值塑造）第三单元气源装置及辅助元件（学时数：2学时）1.课程主要内容空气压缩机的工作原理、性能特点、应用范围及选用原则；空气净化设备的工作原理、性能特点、应用范围及选用原则；气动辅助元件的工作原理、性能特点、应用范围及选用原则。2.重点和难点【重点】（1）空气压缩机的工作原理、性能特点、应用范围及选用原则。（2）空气净化设备的工作原理、性能特点、应用范围及选用原则。（3）气动辅助元件的工作原理、性能特点、应用范围及选用原则。【难点】（1）空气压缩机的工作原理。（2）空气净化设备的工作原理。（3）气动辅助元件的工作原理。3.教学方法（1）通过多媒体课件和传统教学相结合，阐明气源装置及辅助元件基础知识，培养学生的自然科学素养；（2）采用“视频动画+实物拆装”方式演示气源装置及辅助元件，形象直观帮助学生理解、掌握基础概念，培养学生的求真创新能力；4.学生学习预期成果掌握气源装置及辅助元件工作原理、性能特点、应用范围，能够根据工程实践和气动系统技术要求，选用合理的气源装置及辅助元件。5.支撑课程目标（1）描述气压传动技术手册的使用方法，分析气源装置及辅助元件工作原理，明确气源装置及辅助元件性能特点、应用范围.将节能环保、经济实用等知识和理念结合工程实践。（知识传授）（2）解析空气压缩机结构设计创新史，开展探究活动，激励学生树立科技创新意识，培养思维创新能力。（能力培养）第四单元气动控制元件及基本回路（学时数：6学时）1.课程主要内容气压控制阀的工作原理、结构及图形符号、性能特点及功能应用；气压基本回路的类型、组成及应用。2.重点和难点【重点】（1）气压控制阀的分类、结构特点、工作原理及功能应用。（2）气压基本回路的类型、组成及应用。 【难点】（1）气压控制阀工作原理。3.教学方法（1）通过多媒体课件和传统教学相结合，气压控制阀的分类、结构特点、工作原理及功能应用，培养学生的自然科学素养；（2）采用“视频动画+图片道具”方式演示气压控制阀及气压基本回路的工作原理，形象直观地帮助学生理解、掌握基础概念，培养学生的求真创新能力；（3）基本回路设计任务通过小组合作学习完成，发展学生的合作能力和设计能力；（4）通过课堂汇报和课堂辩论，强化知识应用意识，发展学生的教学能力和反思能力；4.学生学习预期成果（1）清晰气压控制阀的类型、图形符号及功能，理解气压控制阀的结构与功能的关系，能够合理选用气压控制阀，满足系统的性能需求。（2）归纳基本回路的组成、类型与功能，从工程应用角度阐述基本回路的作用原理。5.支撑课程目标（1）清晰气压控制阀的类型、图形符号及功能，理解气压控制阀的结构与功能的关系，能够合理选用气压控制阀满足系统的性能需求。（知识传授）（2）归纳气压基本回路的组成、类型与功能，从工程应用角度阐述基本回路的作用原理。（知识传授）（3）评价科学史，紧跟前沿发展，基本理论与学科发展相融合，拓宽专业视野，树立求真创新、自主学习、终身学习和自主规划专业发展的意识。（能力培养）。第五单元逻辑逻辑控制系统和行程程序控制系统（学时数：6学时）1.课程主要内容逻辑控制系统和行程程序控制系统的特点和设计过程。2.重点和难点【重点】（1）卡诺图法设计逻辑线路及逻辑控制系统。（2）障碍信号及信号-动作(X-D)状态图法设计行程程序控制系统。【难点】逻辑控制系统和行程程序控制系统的设计过程3.教学方法（1）采用“工程案例+启发驱动”方式，基于应用问题驱动教学法，阐释逻辑控制系统和行程程序控制系统的设计过程。（3）将思政元素融入教师科研经历中，使学生意识到掌握基础知识的必要性，树立安全与责任意识。4.学生学习预期成果根据实际问题，能够独立设计逻辑控制系统和行程程序控制系统。5.支撑课程目标（1）描述卡诺图法设计逻辑线路及逻辑控制系统，信号-动作(X-D)状态图法设计行程程序控制系统，为解决气动系统的设计打下基础。（知识传授）（2）培养工程师职业素养，树立正确的职业观。（价值塑造）第六单元气压传动系统（学时数：2学时）1.课程主要内容一般中等复杂程度的气压传动系统分析方法和设计。2.重点和难点【重点】（1）气液动力滑台系统的阅读分析方法。（2）气动机械手气压传动系统的阅读分析方法。（3）液体自动定量灌装气动系统的阅读分析方法。（4）香皂装箱机气动系统的阅读分析方法。【难点】（1）气压系统中的元件功能分析。（2）气压系统中的基本回路划分。3.教学方法（1）通过多媒体课件和传统教学相结合，阐明一般中等复杂程度的气压传动系统分析方法和设计步骤。（2）采用案例分析+问题驱动+小组讨论汇报的教学方法，培养学生的液压系统阅读分析能力。4.学生学习预期成果掌握一般中等复杂程度的气压传动系统分析方法和设计步骤。运用基础理论探讨传动系统解决方案的合理性，在深入领悟基础理论和基本技能的同时，学会将基础理论与工程实践相结合，达到学有所用、学以致用的目的，驱动逻辑思维、辩证思维、创新性思维和以人为本，以用户为中心的沟通能力。5.支撑课程目标（1）分析传动系统的工作介质流向，并从类型、结构、功能等方面归纳元件、基本回路及传动系统之间的内部联系，为传动系统的阅读及设计打下基础。（知识传授）（2）运用基础理论探讨传动系统解决方案的合理性，在深入领悟基础理论和基本技能的同时，学会将基础理论与工程实践相结合，达到学有所用、学以致用的目的，驱动逻辑思维、辩证思维、创新性思维和以人为本，以用户为中心的沟通能力。（能力培养）。实验内容一双作用气缸换向回路实验（学时数：2学时）1.主要内容设计并搭建双作用气缸换向回路。2.重点和难点重点：设计双作用气缸换向回路原理图，并在实验台上自己动手完成气动回路搭接，进一步了解回路特点。难点：实验台上自己动手完成气动回路搭接。3实施方式课堂示范与指导。4.学习要求通过实验掌握双作用气缸换向回路的特点。5.实验要求（1）实验属性：验证性实验；（2）开出要求：必做（3）实验准备：预先熟悉实验原理及操作步骤。6.学生学习预期成果能够小组合作完成设计双作用气缸换向回路原理图，并在实验台上完成气动回路搭接。7.支撑课程目标课程目标1.课程目标2.课程目标3实验内容二双作用气缸单向及双向调速回路实验（学时数：2学时）1.主要内容设计并搭建双作用气缸单向及双向调速回路。2.重点和难点重点：设计双作用气缸单向及双向调速回路原理图，并在实验台上自己动手完成气动回路搭接，进一步了解回路特点。难点：实验台上自己动手完成气动回路搭接。3实施方式课堂示范与指导。4.学习要求通过实验掌握双作用气缸单向及双向调速回路的特点。5.实验要求（1）实验属性：验证性实验；（2）开出要求：必做（3）实验准备：预先熟悉实验原理及操作步骤。6.学生学习预期成果能够小组合作完成设计双作用气缸单向及双向调速回路原理图，并在实验台上完成气动回路搭接。7.支撑课程目标课程目标1.课程目标2.课程目标3（二）课程基本教学内容对课程目标的支撑理论教学内容课程教学内容教学方法支撑的课程目标学时安排课内课外学时比例第一单元气压技术的基础知识讲授法、问题驱动课程目标1、2、321:1第二单元气动执行元件讲授法、专题研讨课程目标1、221:1第三单元气源装置及辅助元件讲授法、案例教学、问题驱动课程目标1、321:1第四单元气动控制元件及基本回路讲授法、专题研讨、问题驱动、案例教学课程目标1、261:1第五单元逻辑控制系统和行程程序控制系统案例教学、问题驱动、讲授法课程目标1、361:1第六单元气压传动系统案例教学、问题驱动、专题研讨课程目标1、221:1合计20实验教学内容课程教学内容教学方法支撑的课程目标学时安排课内课外学时比例实验一双作用气缸换向回路实验讲授法、案例教学、问题驱动课程目标1、2、321:1实验二双作用气缸单向及双向调速回路实验讲授法、案例教学、问题驱动课程目标1、2、321:1合计4五、课程考核及对课程目标的支撑（一）课程考核课程成绩构成（百分制）课程成绩构成比例考核环节目标分值考核/评价细则平时成绩40%计算类作业（百分制）20分别安排气体参数计算、逻辑控制系统设计、行程程序控制系统设计作业各1~2次，主要考核参数概念及设计能力，根据提交时间和作业正确率等给出相应成绩。教师批阅此类作业至少1次，其余可根据教师提供的标准答案及评分标准采用学生互判形式或者学生助教批阅形式。目标分值=0.2*作业平均成绩设计类作业（百分制）30共计安排3~4次设计类作业，主要考核基本回路内容，小组合作完成，根据小组汇报及设计方案的合理度为小组打分。各小组内由组长根据任务内容及完成质量为组内成员打分。组长采用轮流制。考核内容及评价细则目标分值=0.3*作业平均成绩平时测验（百分制）20由章节测验、随堂测验、知识点测验组成。取各次成绩的平均值作为此环节最终成绩。目标分值=0.2*作业平均成绩期中测验（百分制）20采用线上学习通考核形式。目标分值=0.2*期中测验成绩课堂表现（百分制）10考核方式：由线上章节任务点（15%）、课堂互动（30%）、签到（5%）、学习次数（10%）和主题讨论（30%）组成。评分细则：按完成任务点的个数计分，全部完成得满分；参与投票、问卷、抢答、选人、讨论、随堂练习等课程互动活动获得相应分数，积分达到60分为满分；按出勤率计分(出勤次数/签到总数)；按章节学习次数计分，达100次为此项满分；主题讨论发表一个话题累计2.0分，回复一个话题累计2.0分，（同一话题下多次回复不重复得分），获得一个赞累计2.0分，最高分100分。目标分值=0.1*作业平均成绩实验成绩10%实验（百分制）100根据实验操作表现及实验报告给出最终成绩。目标分值=1*实验平均成绩期末考试50%知识40考核内容：1.气压技术的基础知识（4%）2.气动执行元件（16%）3.气动控制元件（20%）4.气源装置及辅助元件（25%）5.逻辑代数和逻辑逻辑控制系统（15%）6.行程程序控制系统（10%）7.气动基本回路（5%）8气动系统分析（5%）考试题型：客观题型≤40%，主观题型≥60%能力30综合应用20创新10（二）课程考核对课程目标的支撑教学内容考核内容考核方式支撑的课程目标第一单元气压技术的基础知