《传感器检测与运动控制技术》课程标准.docx
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《传感器检测与运动控制技术》课程标准
《传感器检测与运动控制技术》课程标准
（120学时）
一、概述
（一）课程性质
本课程是高等职业技术学校数控技术专业核心课程《机床数控技术常识》中重要的组成模块，是本专业学生必修的综合技术课程。
通过本课程的学习和项目训练，使学生了解数控机床常用传感与检测元件的种类及一般安装使用方法，熟悉常用数控机床的主轴、刀架、进给系统的控制方式与特点，掌握数控机床运动控制与调速基本操作技能，具备数控机床运动控制部分安装和调试的初步能力。
（二）课程基本理念
本课程打破了原来各学科体系的框架，将各学科的内容按“项目”进行整合。
本课程的“项目”以职业实践活动为主线，因而，它是跨学科的，且理论与实践一体化。
本课程体现职业教育“以就业为导向，以能力为本位”的培养理念，即不仅应该强调职业岗位的实际要求，还应强调学生个人适应劳动力市场变化的需要，因而，本课程的设计兼顾了企业和个人两者的需求，着眼于人的全面发展，即以培养全面素质为基础，以提高综合职业能力为核心。
（三）课程设计思路
任务1常用传感器的认识
本课程包含了传感与检测技术和数控机床运动控制技术两个技术模块，每个模块设置了若干个应用型项目，每个项目均由若干个具体的典型工作任务组成，每个任务均将相关知识和实践（含实验）过程有机结合，力求体现“做中学”、“学中做”的教学理念。
课程结构框如下图所示。
任务2位移量与位置测量传感器的使用
任务4力测量传感器的使用
任务3温度测量传感器的使用
数控机床常用的传
感器与检测技术
（项目二）
常用传感器及其
在工业中的应用
（项目一）
数控机床进给驱动
及控制技术
（项目三）
数控机床常用的传
感器与检测技术
（项目四）
数控机床常用的传
感器与检测技术
（项目五）
传感检测与运动控制
传感与检测技术
（模块一）
任务1编码器的认识及其应用
任务3旋转变压器的认识及其应用
任务4感应同步器的认识及其应用
任务2光栅与磁栅测量装置的认识及其应用
任务1步进电动机的选用及其驱动控制
任务2伺服电动机的选用及其驱动控制
运动控制技术
（模块二）
任务1主轴电动机的选用及变频调速
任务2通用变频器的U/f控制
任务3通用变频器的矢量控制
任务1数控机床实验台的安装与调试
任务2数控机床实验台简单故障的排除
本课程内容的选择上降低了理论重心，删除繁冗计算，突出实际应用，注重培养学生的应用能力和解决问题的实际工作能力；本课程在内容组织形式上强调了学生的主体性学习，在每个项目实施前，先提出学习目标，再进行任务分析，使学生在学习每个项目开始就知道学习的任务和要求，引起学生的注意与兴趣，然后针对本项目相关理论知识进行介绍，最后给出技能训练的目标、内容、安装、调试及评分标准，以方便学生的自我评价。
二、课程目标
（一）总目标
通过学习，使学生初步掌握终身发展必备的传感检测与运动控制技术相关的基础知识和基本技能，了解这些知识与技能在生产实践中的应用，关注科学技术的现状及发展趋势。
学习科学探究方法，发展自主学习能力，养成良好的思维习惯和职业规范，能运用相关的专业知识、专业方法和专业技能解决工程中的实际问题。
发展好奇心与求知欲，发展科学探索兴趣，培养坚持真理、勇于创新、实事求是的科学态度与科学精神，有振兴中华，将科学服务于人类的社会责任感。
理解科学技术与社会的相互作用，形成科学的价值观；培养学生的团队合作精神，激发学生的创新潜能，提高学生的实践能力。
（二）具体目标
1．知识与技能
（1）说出传感器的概念与种类，描述各种传感器的最新发展水平和方向。
（2）解释各种常用传感器的基本结构、工作过程及应用特点。
（3）会根据使用要求，查阅传感器性能指标与使用技术，能够正确选用安装常用的传感器。
（4）说出数控机床主轴、刀架、进给系统的运动特点，识别常用数控机床中主轴、刀架、进给系统采用的电动机及控制方式。
（5）能初步识读数控机床电气控制电路图，并能说出数控机床各运动控制部分的组成模块及其作用，具备安装与调试主轴、刀架、进给系统的电气控制模块的基本操作技能。
（6）获得有关传感检测与运动控制实验的基础知识和基本技能，学习实验研究的方法，能设计并完成一些传感检测实验。
（7）重视本课程与其他课程之间的联系，能综合运用有关的知识、技能与方法分析和解决工程问题。
2．过程与方法
（1）经历各种科学探究过程，进一步理解科学探究的意义，学习科学探究的基本方法，提高科学探究能力。
（2）在学习过程中，学会运用观察、实验、查阅资料等多种手段获取信息，并运用比较、分类、归纳、概括等方法对信息进行加工。
（3）能对自己的学习过程进行计划、反思、评价和调控，提高自主学习的能力。
（4）通过理论知识和实践活动相结合的一体化学习过程，深入了解实践和理论之间的相互关系。
（5）通过各种实践活动，尝试经过思考发表自己的见解，尝试运用技术知识和研究方法解决一些工程实践问题。
（6）具有一定的质疑能力，分析、解决问题能力，交流、合作能力。
3．情感态度与价值观
（1）能领略本领域科技发展的过程，激发对科学技术探究的好奇心与求知欲，能体验技术改革的艰辛与喜悦。
（2）有参与科技活动的热情，有将科学知识应用于生活和生产实践的意识，勇于探究各种工程问题。
（3）具有敢于坚持真理、勇于创新和实事求是的科学态度和科学精神，
（4）有主动与他人合作的精神，有将自己的见解与他人交流的愿望，敢于坚持正确观点，勇于修正错误，具有团队精神。
（5）养成认真细致、实事求是、积极探索的科学态度和工作作风，形成理论联系实际、自主学习和探索创新的良好习惯。
（6）关心国内、外科技发展现状与趋势，有振兴中华的使命感与责任感，有将科学技术服务于人类的意识。
三、内容标准
（一）常用传感器及其在工业中的应用
教学目标：
知道传感器的概念与种类，能说出传感器的基本组成、作用及最新发展趋势，能说出各种常用传感器的名称及其主要技术指标，能正确使用传感器与检测技术综合实验台，知道各种常用的位移量与位置测量传感器、温度测量传感器及各种常用的力测量传感器的基本结构、工作过程及应用特点，并能根据工程要求正确选择安装和使用。
活动安排：
通过传感器与检测技术综合实验台的认识活动，了解常用传感器及检测技术的基本知识；通过网络资源的查询活动，了解常用传感器的种类及主要技术指标，通过各种传感器应用的实验活动，了解传感器的基本结构、工作过程和使用方法。
考核要求：
本部分内容采用目标考核、过程考核和理论实践一体化考核评价相结合的方法，注重学生自查评价和教师考核评价的综合性。
教师的考核评价占80%，考核评价的手段包括传感器应用技术基础知识的闭卷测试、每次实验报告的成绩和网络资料的整理等。
其中传感器应用技术的闭卷测试成绩占30%、学习过程档案资料（作业、课堂笔记、实验的准备工作、学习的态度等）占20%、实验报告的成绩占20%，网络资料的查询和整理占10%，传感器应用实验现场操作成绩占20%，需要指出的是传感器应用实验现场操作考核的内容安全常识、传感器的选择、线路的装接、仪表的使用及调试检测等方面。
学生的自查评价占20%，评价的手段以学生阶段小结为主，小结的内容包括知识和技能的收获、学习中进步的过程及协作互助等方面。
1．常用传感器的认识
知识要点：
传感器的概念；传感器的基本组成；常用传感器的种类；传感器的作用；传感技术发展趋势。
技能要点：
传感器与检测技术综合实验台的使用；利用网络技术查找各种传感器及其技术指标。
2．位移量与位置测量传感器的使用
知识要点：
测量位移量与位置的常用传感器简介；电容式传感器及其应用；电感式传感器及其应用；霍尔传感器及其应用；光电式传感器及其应用。
技能要点：
电容式传感器应用实验；电感式传感器应用实验；霍尔传感器应用实验；光电式传感器应用实验。
3．温度测量传感器的使用
知识要点：
测量温度的常用传感器简介；热敏电阻传感器及其应用；热电偶传感器及其应用；半导体传感器及其应用；红外线传感器及其应用。
技能要点：
热电偶的选用与测温实验；热敏电阻的选用与测温实验。
4．力测量传感器的使用
知识要点：
测量力的常用传感器简介；应变片传感器及其应用；压电式传感器及其应用；扭矩传感器及其应用；触力传感器及其应用。
技能要点：
应变片传感器的选用与实验；压电式传感器的选用与实验；压力传感器的选用与实验。
（二）数控机床常用的传感器与检测技术
教学目标：
知道数控机床常用传感器的种类、结构和应用特点，能说出这些传感器的工作过程，能根据工程要求正确选择安装和使用。
活动安排：
通过传感器实物演示或多媒体动画演示，了解传感器的基本结构，通过各种实验，掌握数控机床常用传感器的工作过程和使用要点
考核要求：
本部分内容采用目标评价、过程评价和理论实践一体化评价相结合的方法，注重学生自我评价和教师评价的综合性。
教师的评价占80%，评价的手段包括传感器应用技术基础知识的闭卷测试和每次实验报告的成绩等。
其中传感器应用技术的闭卷测试成绩占30%、学习过程档案资料（作业、课堂笔记、实验的准备工作、学习的态度等）占20%、实验报告的成绩占30%，传感器应用实验现场操作成绩占20%，需要指出的是传感器应用实验现场操作考核的内容安全常识、传感器的选择、线路的装接、仪表的使用及调试检测等方面。
学生的评价占20%，评价的手段以学生阶段小结为主，小结的内容包括知识和技能的收获、学习中进步的过程及协作互助等方面。
1．编码器的认识及其应用
知识要点：
脉冲编码器的工作过程；脉冲编码器的应用技术基础。
技能要点：
安装光电式脉冲编码器实验电路；通电检测光电式脉冲编码器的输出信号。
2．光栅与磁栅测量装置的认识及其应用
知识要点：
光栅测量装置的工作过程；光栅测量装置的应用技术；磁栅测量装置的工作过程；磁栅测量装置的应用技术。
技能要点：
安装光栅尺实验电路；通电检测光栅尺的输出信号。
3．旋转变压器的认识及其应用
知识要点：
旋转变压器工作过程；旋转变压器应用技术
技能要点：
安装旋转变压器实验电路；通电检测旋转变压器的输出信号。
4．感应同步器的认识及其应用
知识要点：
感应同步器工作过程；感应同步器应用技术。
技能要点：
安装感应同步器实验电路；通电检测感应同步器的输出信号。
（三）数控机床进给驱动及控制技术
教学目标：
知道步进电动机和伺服电动机的基本结构、种类、工作过程和应用特性，并能根据工程要求正确选用；掌握各种进给驱动器的接口技术，初步具备进给驱动装置的正确安装和调试的能力。
3．教学要求
活动安排：
通过数控机床各种进给电动机实物演示或多媒体动画演示，了解其基本结构、工作过程；通过各种装调实验，掌握数控机床进给驱动控制线路的组成和装调技术。
考核要求：
本部分内容采用目标评价、过程评价和理论实践一体化评价相结合的方法，注重学生自我评价和教师评价的综合性。
教师的评价占80%，评价的手段包括伺服驱动基础知识的开卷测试和每次实验报告的成绩等。
其中伺服驱动基础知识的开卷测试成绩占30%、学习过程档案资料（作业、课堂笔记、实验的准备工作、学习的态度等）占20%、实验报告的成绩占20%，伺服驱动控制装调实践操作成绩占30%，需要指出的是实践操作考核的内容安全常识、控制线路的识读、元器件的选用、线路的装接、仪表的使用及调试检测等方面。
学生的评价占20%，评价的手段以学生阶段小结为主，小结的内容包括知识和技能的收获、学习中进步的过程及协作互助等方面。
1．步进电动机的选用及其驱动控制
知识要点：
步进电动机工作过程；步进电动机驱动控制技术；步进电动机的选用技术。
技能要点：
用步进驱动器驱动步进电动机的安装实验；通电检测步进电动机驱动实验电路。
2．伺服电动机的选用及其驱动控制
知识要点：
伺服电动机分类及工作过程；伺服电动机驱动控制技术；伺服电动机的选用技术
技能要点：
用交流伺服驱动器驱动伺服电动机的安装实验；通电检测交流伺服电动机实验电路；空载调试及运转实验。
（四）数控机床主轴驱动及控制技术
教学目标：
知道主轴电动机的基本结构、工作过程、应用特性和主要参数，能说出常用变频器的种类、工作过程、主要参数；掌握变频器的使用方法；能正确安装变频器驱动线路，并通过调试完成对三相交流异步电动机的控制；初步掌握通用变频器的U/f控制和矢量控制技术，能说出它们的控制特点。
活动安排：
通过实物掩饰、参观或多媒体动画演示，了解主轴电极的基本结构及工作过程；通过各种变频器的实物演示或网络资源的查询，了解通用变频器的基本类型、主要参数和工作工作过程；通过各种电路安装和调试实验，掌握变频器的使用方法和数控机床主轴控制线路的装调技术。
考核要求：
本部分内容采用目标评价、过程评价和理论实践一体化评价相结合的方法，注重学生自我评价和教师评价的综合性。
教师的评价占80%，评价的手段包括主轴驱动基础知识的开卷测试和每次实验报告的成绩等。
其中主轴驱动基础知识的开卷测试成绩占30%、学习过程档案资料（作业、课堂笔记、实验的准备工作、学习的态度等）占20%、实验报告的成绩占20%，主轴驱动控制装调实践操作成绩占30%，需要指出的是实践操作考核的内容安全常识、控制线路的识读、元器件的选用、线路的装接、仪表的使用及调试检测等方面。
学生的评价占20%，评价的手段以学生阶段小结为主，小结的内容包括知识和技能的收获、学习中进步的过程及协作互助等方面。
1．主轴电动机的选用及变频调速
知识要点：
主轴电动机分类及工作过程；主轴变频器工作过程；主轴变频器的使用技术。
技能要点：
用变频器驱动三相交流异步电动机的安装实验；通电检测变频器驱动三相交流异步电动机实验电路；利用变频器的智能端子控制主轴的正反转；利用变频器的智能端子控制主轴的转速。
2．通用变频器的U/f控制
知识要点：
通用变频器的U/f控制技术；通用变频器的U/f控制特点。
技能要点：
变频器U/f方式的机械特性实验
3．通用变频器的矢量控制（可作为选修内容）
知识要点：
通用变频器的矢量控制技术；通用变频器的矢量控制特点
技能要点：
常用变频器为矢量控制方式时的机械特性实验
（四）数控机床实验台的安装与调试
教学目标：
能初步识读数控机床电气控制电路图，并能说出数控机床各运动控制部分的组成模块及其作用，具备安装与调试主轴、刀架、进给系统的电气控制模块的基本操作技能；了解数控机床控制系统常见故障的排除方法，初步具备数控机床控制系统故障的分析和检测，故障范围的确定，故障的排除的能力。
活动安排：
通过对数控机床实验台的认识，了解数控机床运动控制部分的基本组成；通过对数控机床实验台各种控制线路的识读，提高学生的电气图样的阅读能力，通过各种控制线路的安装和调试，了解数控机床实现运动控制的基本过程和方法，具备各种仪表使用的基本能力；通过控机床实验台简单故障排除的实验，使学生初步具备数控机床运动控制线路维护维修的基础能力。
考核要求：
本部分内容采用过程评价和理论实践一体化评价相结合的方法，注重学生自我评价和教师评价的综合性。
教师的评价占80%，评价的手段主要以数控机床实验台为载体，以综合实践能力的考核为主，考核的内容包括过程性和终结性两个方面。
学习过程档案资料（作业、课堂笔记、实验的准备工作、学习的态度等）占40%；终结性考核包括数控机床运动控制线路的识读和元器件的选用、控制线路的装调等，其中安全常识占10%、控制线路的识读和元器件的选用占10%、线路的装接占20%、仪表的使用常识占10%、线路的检测与调试占20%、故障的排除占10%、实验报告占20%，
学生的评价占20%，评价的手段以学生阶段小结为主，小结的内容包括知识和技能的收获、学习中进步的过程及协作互助等方面。
1．数控机床实验台的安装与调试
知识要点：
数控机床电气线路的接口技术简介。
技能要点：
数控机床控制信号的接口技术实验；数控机床的运动控制检测与调试
3．教学要求
2．数控机床实验台简单故障的排除
知识要点：
数控机床控制系统故障排除的基本方法和常见故障的原因。
技能要点：
数控机床控制系统故障的分析和检测，故障范围的确定，故障的排除。
四、实施建议
（一）教学建议
1．学时分配建议
序号
模块
课程内容
课时
理论
实践
合计
1
项目一常用传感器及其在工业中的应用
任务1常用传感器的认识
2
2
4
2
任务2位移量与位置测量传感器的使用
2
6
8
3
任务3温度测量传感器的使用
2
6
8
4
任务4力测量传感器的使用
2
6
8
9
项目二数控机床常用的传感器与检测技术
任务1编码器的认识及其应用
2
4
6
10
任务2光栅与磁栅测量装置的认识及其应用
2
4
6
11
任务3旋转变压器的认识及其应用
2
4
6
12
任务4感应同步器的认识及其应用
2
4
6
13
项目三数控机床进给驱动及控制技术
任务1步进电动机的选用及其驱动控制
2
4
6
14
任务2伺服电动机的选用及其驱动控制
4
8
12
15
项目四数控机床主轴驱动及控制技术
任务1主轴电动机的选用及变频调速
2
4
6
16
任务2通用变频器的U/f控制
2
4
6
17
任务3通用变频器的矢量控制
2
4
6
18
项目五数控机床实验台的安装与调试
任务1数控机床实验台的安装与调试
6
14
20
任务2数控机床实验台简单故障的排除
2
2
4
19
机动
4
4
8
20
总计
40
80
120
22.教学建议
（1）本课程中的两个技术模块可以采用连续教学或分段教学两种方式实施。
（2）本课程教学宜采用理论实践一体化的教学方法，在完成相关实验或训练项目的过程中学习有关的技术知识。
（3）在教学过程中，应立足于加强学生实际操作能力的培养，通过项目训练提高学生学习兴趣，激发学生的成就感，每个项目的实施可采用小组合作学习的方法，强化学生的团队协作精神。
（4）在教学过程中，要尽量应用多媒体、投影等教学资源辅助教学，帮助学生理解相关控制电路的工作过程。
（5）在教学过程中，要重视介绍本专业领域新技术、新工艺、新设备的发展趋势，贴近生产实际。
（6）在教学过程中，应发挥学生学习的自主性，为学生提供职业生涯发展的空间，努力培养学生获取、分析和处理信息的能力。
（7）教学过程中教师应积极引导学生提升职业素养，提高职业道德，形成职业习惯，努力培养创新能力。
（二）考核方式和评价方法建议
1．改革传统的学生评价方法，采用阶段（过程性）评价，目标评价，项目评价，理论与实践一体化评价模式。
表1参考评价表
目标
评价要素
评价标准
评价依据
考核方式
评分
权重
知识
基本
知识
按课程标准要求掌握的知识点，运用知识完成书面作业；运用知识分析和解决问题。
个人作业
课堂笔记
课堂练习
单元测验
阶段考试
小组互评
5%
教师评定
5%
作业成绩
5%
笔试
期中考试
10%
期末考试
25%
能力
基本
技能
实验教材、用具齐备
正确使用工具、仪表
认真观察、记录数据
安全措施、操作规范。
实验记录
实验报告
小组作业
调查报告
实
验
实验、实习态度
与操作
20%
实验、实习报告与回答问题
15%
素质
学习
态度
遵守课堂纪律；积极参与课堂教学活动；按时完成作业；按要求完成准备
课堂表现记录；考勤表；同学、教师观察；课堂笔记
学生自评
5%
小组互评
教师评定
沟通
协作
管理
乐于请教和帮助同学；小组活动协调和谐；协助教师教学管理；做好教室值日工作；按要求做课前准备和课后整理
小组作业；小组活动记录；自评、互评记录；值日记录；同学、教师观察
学生自评
5%
小组互评
教师评定
创新
精神
有自主学习计划；在作业练习中能提出问题和见解；对教学或管理提出意见或建议；积极参与小组活动方案设计
个人作业；自主学习计划；学习活动；个人口头或书面提议
学生自评
5%
小组互评
教师评定
总计
2．实施评价主体的多元化，采用教师评价、学生自我评价、社会评价相结合的评价方法。
3．具体的评价手段可以采用观测、现场操作、提交实验报告、闭卷或开卷测试等。
如项目1～项目4可以参见表1，项目5则可以在表1的基础上增加综合答辩，突出综合运用知识的能力和综合职业技能。
4．评价重点为学生动手能力和实践中分析问题、解决问题能力（及创新能力），对在学习和应用上有创新的学生应予特别鼓励。
（三）教材编写建议
1．根据专业人才培养方案的总体设计思想及本课程的教学目标要求选用合适的理论实践一体化或项目课程教材。
2．根据五年制高职教学特点及专业人才培养方案和本课程标准，开发院本教材。
教材开发的建议为：
（1）组织开发专业主干课程系列教材，以更好地实现专业人才培养目标；
（2）开发教材的主编和主审，须是直接参与人才培养方案和课程标准制订的骨干教师；
（3）教材结构和内容须符合人才培养方案和课程标准提出的要求，讲究“实在”、“实效”，编排时要符合五年制高职教学的特点和要求；
（4）选取的项目或课题应将企业的实际应用和学校的实际有机结合，由浅入深，由简到繁，循序渐进，符合学生的学习基础和认知规律的原则；
（5）教材编写应充分体现理论实践一体化教学的特点，理论知识和实践操作有机结合，内容的选择力求明确，可操作性强，便于贯彻“做中学、学中做”的理念；
（6）教材语言平实、图文并茂，便于学生自主学习。
注重新技术、新知识、新工艺、新方法的介绍，适度关注学生的可持续发展，为学有余力的学生留下进一步拓展知识能力的内容和空间。
（四）实验实训设备配置建议（按每学期两个班，每班45名学生配置）
1．传感器系统综合实验装置至少八台（六人一组）；
2．典型数控机床实验台至少八台（六人一组）。
（五）课程资源开发与利用建议
1．充分利用已有的各类教学资源，选用符合教学要求的录像、多媒体课件、电影、资料文献、企业生产现场参观等资源辅助教学，以提高教学效率和质量。
2．针对教学的需要和难点，对理论性强，较为抽象的内容；技术性强，学校能力滞后的内容；尚未开发但能切实提高教学效率和质量的相关教学资源，组织力量，开发相应的影像资料、多媒体课件、PPT文本资料等辅助教学资源。
发挥我院联合优势，逐步实现资源共享，共同提高。
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