《机械电子学》课程教学大纲课程名称ME5005机械电子学课程编码英文名称Mechatronics考核方式口考试口考查口公共必修课2学分专业必修课口公共选修课课程性质口专业选修课总学时32口补修课口其他口本研一体化课程口特色课程口学科交叉融合课程口全英文授课课程课程特点实验学时6口双语授课课程口案例课程口校企联合课程其他先修课程（已具机械设计、机械控制工程、机械测试技术备知识能力）适用学科/专业机械工程/机械类学位类别（领域）一、课程教学目标（说明：根据培养目标，紧密结合本课程特性与内涵，概括性的确定出学习者学习该课程后，在知识、科研实践能力和创新能力等方面应达到的目标与要求。）械电子学是机械工程专业的综合性课程，通过本课程的学习，了解为保障机电系统的性能指标要求，机电融合匹配、软硬件协同的设计方法，并为后续课程的学习打下必要的基础。机械电子学课程的基本任务是介绍机电系统的技术指标评价常用工具、机电测控技术基本原理、典型功能部件相关技术和机电产品融合的设计方法。课程内容机电融合、软硬协同，综合性强，因此在学习中不仅要求学生熟悉机械、电子电路、控制和测试等关键技术，还要通过工程实践真正理解和掌握机电系统参数对性能影响的理论基础和评价方法，从而能够灵活地综合运用这些技术进行机电产品的分析、设计与开发。课程教学目标1：通过理论教学，使学生了解影响机电系统性能的关键因素以及进行34
34 《机械电子学》课程教学大纲 课程名称 机械电子学 课程编码 ME5005 英文名称 Mechatronics 考核方式 □考试 □☑考查 课程性质 □公共必修课 专业必修课 □公共选修课 □专业选修课 □补修课 □其他_ 学分 2 总学时 32 课程特点 □本研一体化课程 □特色课程 □学科交叉融合课程 □全英文授课课程 □双语授课课程 □案例课程 □校企联合课程 其他_ 实验学时 6 先修课程（已具 备知识能力） 机械设计、机械控制工程、机械测试技术 适用学科/专业 学位类别（领域） 机械工程/机械类 一、课程教学目标 （说明：根据培养目标，紧密结合本课程特性与内涵，概括性的确定出学习者学习该课 程后，在知识、科研实践能力和创新能力等方面应达到的目标与要求。） 械电子学是机械工程专业的综合性课程，通过本课程的学习，了解为保障机电系统的性 能指标要求，机电融合匹配、软硬件协同的设计方法，并为后续课程的学习打下必要的基础。 机械电子学课程的基本任务是介绍机电系统的技术指标评价常用工具、机电测控技术基本原 理、典型功能部件相关技术和机电产品融合的设计方法。课程内容机电融合、软硬协同，综 合性强，因此在学习中不仅要求学生熟悉机械、电子电路、控制和测试等关键技术，还要通 过工程实践真正理解和掌握机电系统参数对性能影响的理论基础和评价方法，从而能够灵活 地综合运用这些技术进行机电产品的分析、设计与开发。 课程教学目标 1： 通过理论教学，使学生了解影响机电系统性能的关键因素以及进行
系统性能分析的基础知识及方法。课程教学目标2：通过理论教学和项目训练，使学生初步掌握机电系统设计方法以及典型元件选型的原则。课程教学目标3：通过案例教学与实践环节，使学生初步掌握根据性能指标要求，培养学生设计、调试机电系统的技能和能力，为从事相关专业工作打下基础。二、课程教学内容提要与基本要求理论部分序号学时教学内容提要基本要求了解机电系统对精度、快速响应1第一章概论性、稳定性等性能指标要求及影响因素。第二章机械系统部件对性能指标的影响机械系统部件对性能指标的影分析及措施响分析；掌握基于机电系统性能22.1机械系统部件的设计要求指标要求的典型传动部件和导2.2机械系统部件的选择与设计向支承部件的性能分析、选型与设计方法2.3导向支承部件的选择与设计第三章检测与执行元件对性能指标的影了解机电系统中传感器、执行元响分析与设计选择件对整机动态特性指标影响的3.1执行元件的种类，特点及基本要求分析方法，掌握常用机械量检测343.2常用的控制用电机元件的种类及其选型特点；理解3.3步进电机及驱动典型控制电动机的工作原理；掌3.4交、直流伺服电动机及驱动握控制电机等与执行元件的选3.5传感器的动态特性与选型型方法。第四章典型机电控制系统的选择与设计理解不同机电系统控制器的功4.1机电控制系统的构成与种类能和性能区别，了解典型机电控44.2机电控制系统的设计思路制系统工作原理及控制方法4.3典型运动控制器的构成及应用第五章机电系统的建模与特性分析掌握机电系统典型建模方法和255.1机电系统中的系统建模仿真环境使用5.2机电系统建模与仿真第六章机电系统机电有机结合的分析与掌握机电系统稳态设计的主要设计方法；理解机电系统建模及分析6.1机电系统设计任务分析作用；了解机电系统动态设计的35
35 系统性能分析的基础知识及方法。 课程教学目标 2： 通过理论教学和项目训练，使学生初步掌握机电系统设计方法以及 典型元件选型的原则。 课程教学目标 3：通过案例教学与实践环节，使学生初步掌握根据性能指标要求，培养 学生设计、调试机电系统的技能和能力，为从事相关专业工作打下基础。 二、课程教学内容提要与基本要求 理论部分 序号 教学内容提要 基本要求 学时 1 第一章 概论 了解机电系统对精度、快速响应 性、稳定性等性能指标要求及影 响因素。 2 2 第二章 机械系统部件对性能指标的影响 分析及措施 2.1 机械系统部件的设计要求 2.2 机械系统部件的选择与设计 2.3 导向支承部件的选择与设计 机械系统部件对性能指标的影 响分析；掌握基于机电系统性能 指标要求的典型传动部件和导 向支承部件的性能分析、选型与 设计方法 6 3 第三章 检测与执行元件对性能指标的影 响分析与设计选择 3.1 执行元件的种类，特点及基本要求 3.2 常用的控制用电机 3.3 步进电机及驱动 3.4 交、直流伺服电动机及驱动 3.5 传感器的动态特性与选型 了解机电系统中传感器、执行元 件对整机动态特性指标影响的 分析方法，掌握常用机械量检测 元件的种类及其选型特点；理解 典型控制电动机的工作原理；掌 握控制电机等与执行元件的选 型方法。 4 4 第四章 典型机电控制系统的选择与设计 4.1 机电控制系统的构成与种类 4.2 机电控制系统的设计思路 4.3 典型运动控制器的构成及应用 理解不同机电系统控制器的功 能和性能区别，了解典型机电控 制系统工作原理及控制方法 4 5 第五章机电系统的建模与特性分析 5.1 机电系统中的系统建模 5.2 机电系统建模与仿真 掌握机电系统典型建模方法和 仿真环境使用 2 6 第六章 机电系统机电有机结合的分析与 设计 6.1 机电系统设计任务分析 掌握机电系统稳态设计的主要 方法；理解机电系统建模及分析 作用；了解机电系统动态设计的 4
方法。6.2稳态设计方法6.3动态设计方法了解典型机电产品的稳态和动1第七章典型机电系统设计简介态设计过程；领会机电系统的设A计思想和方法。实验部分必开/实验学实验内容、要求及时间安排、仪器序号实验项目名称时要求选开类型以柔性生产线为典型案例，了解典1机电系统功能实验型机电产品的功能构成及五要素接必开操作口形式针对位姿控制平台测控系统，测2必开设计机电性能综合实验试、设计、调整参数改善机械特性三、教学方法本课程主要由讲授、实践等教学环节组成，主要采用以下教学方式：1.案例式教学方法利用实验室机器人运用实训装置，逐次分模块开展操作、开发编程实践训练。2.项目式教学方法要求学生根据指定或自选课程中的关键知识点，自行调研查阅资料，提交调研报告，分析设计要点。3.讨论式教学方法结合课堂教学内容和项目式教学调研报告的项目要点，要求学生提前做好课前准备工作，在教学过程中适时安排课堂讨论分析。四、课程思政内容（说明：课程思政建设内容要围绕坚定学生理想信念，以爱党、爱国、爱社会主义、爱人民、爱集体为主线，从政治认同、家国情怀、文化素养、法治意识、道德修养等方面入手优化课程思政设计，系统开展中国特色社会主义和中国梦、社会主义核心价值观、法治意识、中华优秀传统文化等内容教育。）1.通过梳理机械电子技术发展脉络，阐述中国当前机电装备现状和面临的机遇与挑战，激发学生热爱祖国、投身事业的情怀；2.介绍机电装备系统在在工程及生活中的应用实例和重要性，树立学生热爱专业、钻研专业、服务社会的良好意志；36
36 三、教学方法 本课程主要由讲授、实践等教学环节组成，主要采用以下教学方式： 1．案例式教学方法 利用实验室机器人运用实训装置，逐次分模块开展操作、开发编程实践训练。 2．项目式教学方法 要求学生根据指定或自选课程中的关键知识点，自行调研查阅资料，提交调研报告， 分析设计要点。 3．讨论式教学方法 结合课堂教学内容和项目式教学调研报告的项目要点，要求学生提前做好课前准备工 作，在教学过程中适时安排课堂讨论分析。 四、课程思政内容 （说明：课程思政建设内容要围绕坚定学生理想信念，以爱党、爱国、爱社会主义、爱 人民、爱集体为主线，从政治认同、家国情怀、文化素养、法治意识、道德修养等方面入手 优化课程思政设计，系统开展中国特色社会主义和中国梦、社会主义核心价值观、法治意识、 中华优秀传统文化等内容教育。） 1.通过梳理机械电子技术发展脉络，阐述中国当前机电装备现状和面临的机遇与挑战， 激发学生热爱祖国、投身事业的情怀； 2. 介绍机电装备系统在在工程及生活中的应用实例和重要性，树立学生热爱专业、钻 研专业、服务社会的良好意志； 6.2 稳态设计方法 6.3 动态设计方法 方法。 7 第七章 典型机电系统设计简介 了解典型机电产品的稳态和动 态设计过程；领会机电系统的设 计思想和方法。 4 实验部分 序号 实验项目名称 学 时 实验内容、要求及时间安排、仪器 要求 必开/ 选开 实验 类型 1 机电系统功能实验 2 以柔性生产线为典型案例，了解典 型机电产品的功能构成及五要素接 口形式 必开 操作 2 机电性能综合实验 4 针对位姿控制平台测控系统， 测 试、设计、调整参数改善机械特性 必开 设计
3.授课过程中，穿插引用专业网络视频资料，介绍近些年国之重器的发展历程，增强学生使命感与荣誉感；同时直面当前发展状况与不足，激励学生今后不届不挠的赶超精神；4.在机电系统设计过程中体现各个环节的逻辑性与严谨性，培养学生条理清晰、协同配合、系统宏观的工匠精神，明确作为一名装备设计高级技术人员应具有的责任与担当。五、教学目标达成与评价方式（说明：本课程支撑的知识获得、科研实践能力提升、创新能力提升等方面的教学目标达成与评价方式）课程教学目标1：通过课堂讲授和网络资源学习达成，充分利用知网、募课等网络资源，以扩大教学信息量，提高教学质量和效率；达成情况通过平时成绩、实验中对理论知识运用的熟悉度评价；课程教学目标2：通过课堂讲授、网络资源学习和课下项目训练达成，达成情况通过课堂项目教学环节、实验中动手能力评价。课程教学目标3：通过案例教学与实践环节达成，达成情况通过实验成绩、报告质量等综合进行评价。六、课程成绩评定机械电子学课程的考核要点主要是评价学生开发机器人及其应用系统的能力目标达成程度，以检查学生对各知识点的掌握、关键技术运用和科研实践能力和创新能力的达成为重要考核依据。成绩由四部分构成：平时成绩占20%，专题调查报告20%，案例实践成绩20%，期末课程总结报告占40%。其中：平时成绩：考核课堂互动、交流研讨等表现案例实践成绩：考核实践过程分析间题合理性、检索文献及解决能力表现、实践过程中协同沟通能力体现；专题调查报告考核典型机械物理量测试传感器和典型步进或伺服系统厂家调研、主要参数对应物理含义、选型设计过程、参数设定方式、调试方法等充分性和理解程度期末课程总结报告，要求自行选择某一熟悉的机电系统，分析其功能构成，讨论为达成系统精度、快速响应性、稳定性等性能指标要求，分析所采取的稳态和动态设计过程。主要考核对机电系统综合性能指标约束各要素的了解情况和解决问题的能力掌握情况。七、建议教材与主要参考书建议教材：自编讲义参考书：宋志安等编著《MATLABISimulink机电系统建模与仿真》国防工业出版社2015年37
37 3. 授课过程中，穿插引用专业网络视频资料，介绍近些年国之重器的发展历程，增强 学生使命感与荣誉感；同时直面当前发展状况与不足，激励学生今后不屈不挠的赶超精神； 4.在机电系统设计过程中体现各个环节的逻辑性与严谨性，培养学生条理清晰、协同配 合、系统宏观的工匠精神，明确作为一名装备设计高级技术人员应具有的责任与担当。 五、教学目标达成与评价方式 （说明：本课程支撑的知识获得、科研实践能力提升、创新能力提升等方面的教学目标达成 与评价方式） 课程教学目标 1：通过课堂讲授和网络资源学习达成，充分利用知网、慕课等网络资源， 以扩大教学信息量，提高教学质量和效率；达成情况通过平时成绩、实验中对理论知识运用 的熟悉度评价； 课程教学目标 2： 通过课堂讲授、网络资源学习和课下项目训练达成，达成情况通过 课堂项目教学环节、实验中动手能力评价。 课程教学目标 3：通过案例教学与实践环节达成，达成情况通过实验成绩、报告质量等 综合进行评价。 六、课程成绩评定 机械电子学课程的考核要点主要是评价学生开发机器人及其应用系统的能力目标达成 程度，以检查学生对各知识点的掌握、关键技术运用和科研实践能力和创新能力的达成为重 要考核依据。成绩由四部分构成：平时成绩占 20%，专题调查报告 20%，案例实践成绩 20%， 期末课程总结报告占 40%。其中： 平时成绩：考核课堂互动、交流研讨等表现； 案例实践成绩：考核实践过程分析问题合理性、检索文献及解决能力表现、实践过程中 协同沟通能力体现； 专题调查报告考核典型机械物理量测试传感器和典型步进或伺服系统厂家调研、主要参 数对应物理含义、选型设计过程、参数设定方式、调试方法等充分性和理解程度。 期末课程总结报告，要求自行选择某一熟悉的机电系统，分析其功能构成，讨论为达成 系统精度、快速响应性、稳定性等性能指标要求，分析所采取的稳态和动态设计过程。主要 考核对机电系统综合性能指标约束各要素的了解情况和解决问题的能力掌握情况。 七、建议教材与主要参考书 建议教材： 自编讲义 参考书： 宋志安等编著 《MATLAB\Simulink 机电系统建模与仿真》国防工业出版社 2015 年
八、编制与审核工作内容负责人完成时间李启光2024年6月编制（任课教师）审核（学科、专业负2024年8月黄瓦责人）彭宝堂2024年8月批准（主管院长）38
38 八、编制与审核 工作内容 负责人 完成时间 编制（任课教师） 李启光 2024 年 6 月 审核（学科、专业负 责人） 2024 年 8 月 批准（主管院长） 2024 年 8 月