教學(xué)改革建設(shè)項目申請書-工程設(shè)計分析實(shí)例庫建設(shè)

教學(xué)改革建設(shè)項目申請書項目名稱：《機(jī)械動力學(xué)》課程工工程設(shè)計分析實(shí)例庫建設(shè)項目主持人：學(xué)院名稱：動力與機(jī)械學(xué)院申報類別：教學(xué)方法改革項目建設(shè)聯(lián)系電話：電子信箱：填表日期：武漢大學(xué)教務(wù)部

一、簡介項目簡況項目名稱《機(jī)械動力學(xué)》課程工程設(shè)計分析實(shí)例庫建設(shè)申報類別教學(xué)方法改革項目建設(shè)經(jīng)費(fèi)來源學(xué)校資助經(jīng)費(fèi)2萬元起止年月2012年1月至2014年12月（從申報年份開始計算，建設(shè)周期為3-5年）學(xué)院配套經(jīng)費(fèi)2萬元項目主持人姓名王曉筍性別男出生年月1979.10專業(yè)技術(shù)職務(wù)副教授最后學(xué)歷博士研究生國外學(xué)習(xí)經(jīng)歷無雙語教學(xué)經(jīng)歷（填寫有或無）無在國內(nèi)外重要學(xué)術(shù)刊物上發(fā)表論文共10篇；出版專著(譯著等)4部。教學(xué)成果獲獎共項；其中：國家級項，省部級項，校級項。近三年給本科生授課（理論教學(xué)）共學(xué)時；指導(dǎo)本科畢業(yè)設(shè)計共人次。授課時間課程名稱授課對象人數(shù)學(xué)時課程性質(zhì)2007.3機(jī)械動力學(xué)機(jī)械04級16036專業(yè)必修2006.11軟件技術(shù)基礎(chǔ)機(jī)械05級9336專業(yè)必修2008.3機(jī)械動力學(xué)機(jī)械05級15036專業(yè)選修2009.3機(jī)械動力學(xué)機(jī)械06級15036專業(yè)選修2010.3機(jī)械動力學(xué)機(jī)械07級15036專業(yè)選修2011.3機(jī)械動力學(xué)機(jī)械08級15036專業(yè)選修時間項目名稱（校、省、國家級項目）概況（在研、結(jié)題、獲獎）主要成員姓名性別年齡專業(yè)技術(shù)職務(wù)項目中的分工石端偉男45教授課程建設(shè)審定劉照男38講師負(fù)責(zé)搜集設(shè)計案例二、立項的指導(dǎo)思想與意義1、指導(dǎo)思想（該項目改革的思路和定位，以及相關(guān)的理論研究，500字以內(nèi)）機(jī)械動力學(xué)是一門基于Newton力學(xué)，研究機(jī)械系統(tǒng)宏觀動態(tài)行為的學(xué)科。其內(nèi)容涉及到理論力學(xué)、材料力學(xué)、分析力學(xué)和有限元等。目前機(jī)械產(chǎn)品具有高速、高精度、輕量化等諸多特點(diǎn)，傳統(tǒng)的靜態(tài)設(shè)計已經(jīng)無法滿足產(chǎn)品性能要求，因而，基于產(chǎn)品動力學(xué)特性分析而開展的動態(tài)設(shè)計能夠從根本上了解產(chǎn)品的動態(tài)特性，可以采用盡可能低的代價使產(chǎn)品在設(shè)計、研制、運(yùn)行各階段具有最佳的動力學(xué)特性，即對產(chǎn)品的動力學(xué)品質(zhì)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計。機(jī)械動力學(xué)課程正是培養(yǎng)學(xué)生掌握了解機(jī)械產(chǎn)品動態(tài)特性，優(yōu)化產(chǎn)品動態(tài)品質(zhì)能力的關(guān)鍵課程。機(jī)械動力學(xué)課程教改項目旨在提高該課程的課堂教學(xué)質(zhì)量，提升學(xué)生專業(yè)理論知識水平，促進(jìn)機(jī)械專業(yè)學(xué)生分析問題和解決問題的綜合能力，實(shí)現(xiàn)機(jī)械動力學(xué)與工程實(shí)際的緊密聯(lián)系。本課題的研究為把機(jī)械動力學(xué)課程建設(shè)為校級精品課程和進(jìn)一步建設(shè)為省級精品課程奠定良好的基礎(chǔ)。2、本研究項目對促進(jìn)教學(xué)工作、提高教學(xué)質(zhì)量的作用和意義（300字以內(nèi)）機(jī)械動力學(xué)是機(jī)械專業(yè)學(xué)生所學(xué)習(xí)的一門涵蓋面廣、學(xué)習(xí)難度大、背景理論深課程，大多數(shù)學(xué)生感到掌握起來有一定的難度，在課堂聽講時感到書本上的理論知識枯燥無味、教學(xué)內(nèi)容龐雜，學(xué)習(xí)效果不理想并有可能喪失學(xué)習(xí)興趣。老師在課堂上講解習(xí)題時不會主動思考解決問題的方法和途徑。通過課程教學(xué)小組開會討論分析發(fā)現(xiàn)，課程教學(xué)與工程實(shí)際聯(lián)系不夠是造成上述現(xiàn)象的關(guān)鍵。因此，在有限的學(xué)時中，如何使學(xué)生在掌握課本理論知識的基礎(chǔ)上能夠?qū)⑵涫炀毜倪\(yùn)用到工程實(shí)際中是解決目前該課程教學(xué)環(huán)節(jié)中諸多問題的關(guān)鍵所在。能夠在掌握相關(guān)理論知識的基礎(chǔ)上了解機(jī)械產(chǎn)品動態(tài)設(shè)計的相關(guān)知識，能夠極大提高本學(xué)科畢業(yè)生的專業(yè)技能，也能夠為解決諸多工程實(shí)際問題尋求新的途徑和方法。三、項目實(shí)施方案1、具體研究對象和內(nèi)容機(jī)械動力學(xué)課程的教學(xué)內(nèi)容涉及到理論力學(xué)、材料力學(xué)、分析力學(xué)、彈性力學(xué)和有限元等專業(yè)課程，本課題的是力求學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程中能夠?qū)⑸鲜隼碚撜n程的知識能夠熟練的運(yùn)用到分析機(jī)械產(chǎn)品的動態(tài)特性和優(yōu)化機(jī)械產(chǎn)品的動態(tài)品質(zhì)之中。因而在實(shí)際教學(xué)工作中必須盡最大可能的將理論教學(xué)與工程實(shí)際緊密聯(lián)系起來，以課堂學(xué)習(xí)的理論知識指導(dǎo)實(shí)際的產(chǎn)品性能分析與優(yōu)化設(shè)計。針對教材不同的章節(jié)和不同的知識點(diǎn)，所涉及的實(shí)際問題也會有所不同，因而在實(shí)際教學(xué)環(huán)節(jié)中，針對每一個小的知識點(diǎn)，以單節(jié)課為單位安排一個工程實(shí)際問題提高學(xué)生的分析問題和解決問題的能力。而當(dāng)一個大的章節(jié)教學(xué)環(huán)節(jié)結(jié)束之后，再安排一個具體的機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計分析實(shí)例讓學(xué)生討論。當(dāng)整個課堂教學(xué)環(huán)節(jié)結(jié)束之后，針對一個更大、更加復(fù)雜的對象，系統(tǒng)的運(yùn)用理論知識去研究模型的建立與仿真、動力學(xué)特性分析與品質(zhì)優(yōu)化、故障診斷與故障修復(fù)等，從而使得教學(xué)內(nèi)容能夠更加全面的被學(xué)生掌握和了解。2、研究擬達(dá)到的目標(biāo)通過課程的改革，能夠使得學(xué)生可以更加全面的掌握和了解書本上的理論知識，通過課程的學(xué)習(xí)使學(xué)生掌握機(jī)械系統(tǒng)的建模與仿真、系統(tǒng)動力學(xué)特性分析與動態(tài)設(shè)計、產(chǎn)品運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷等。將教學(xué)環(huán)節(jié)與產(chǎn)品的設(shè)計能夠緊密關(guān)聯(lián)起來，一方面激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，另外一方面也能夠?qū)W生的專業(yè)技能，增強(qiáng)學(xué)生分析問題和解決問題的能力。3、擬解決的主要問題本課題旨在建立理論教學(xué)與工程實(shí)際之間的關(guān)聯(lián)，因而課題的主要問題是搜尋實(shí)際機(jī)械系統(tǒng)分析設(shè)計實(shí)例和這些實(shí)例內(nèi)部所蘊(yùn)含的理論實(shí)質(zhì)。雖然機(jī)械系統(tǒng)分析設(shè)計的實(shí)例大量存在，但是必須要解決設(shè)計實(shí)例和書本知識的準(zhǔn)確對接，即相應(yīng)的理論知識應(yīng)該以對應(yīng)的實(shí)例來支撐，盡量能夠涵蓋理論知識的范圍，但是又不能夠超出，所以需要做深入而細(xì)致的準(zhǔn)備工作。在上述工作的基礎(chǔ)上，可以建立一個機(jī)械產(chǎn)品動力學(xué)設(shè)計實(shí)例庫，為教材的編寫和課程教學(xué)提供支撐。4、項目的預(yù)期成果形式（研究報告、實(shí)驗報告、調(diào)研報告、教改方案、教學(xué)大綱、課程標(biāo)準(zhǔn)、講義、教材、課件、教學(xué)軟件、著作、論文等，研究報告為必備成果）《機(jī)械動力學(xué)》課程工程分析實(shí)例的數(shù)據(jù)庫教學(xué)改革研究報告1份課程課件1份教學(xué)論文2篇5、項目的預(yù)期效益（包括實(shí)施范圍與受益范圍等，300字以內(nèi)）課題研究能夠為機(jī)械專業(yè)和相關(guān)專業(yè)的理論課程的學(xué)習(xí)和課堂教學(xué)提供一個工程實(shí)際的數(shù)據(jù)和實(shí)例支撐，豐富教學(xué)內(nèi)容，優(yōu)化教學(xué)環(huán)節(jié)，改善教學(xué)質(zhì)量，提高學(xué)生綜合素質(zhì)，可以幫助我院學(xué)生掌握和了解現(xiàn)代先進(jìn)設(shè)計理論和設(shè)計方法。同時，通過不斷累積相關(guān)的產(chǎn)品設(shè)計實(shí)例，能夠從中不斷的總結(jié)和發(fā)現(xiàn)解決工程實(shí)際問題的新方法和途徑，也能夠從根本上提升科研中分析問題和解決問題的能力，提升相關(guān)教師的科研水平。從而達(dá)到以教學(xué)促進(jìn)科研，以科研提升教學(xué)的良性互動。6、實(shí)施計劃（整個項目的年度進(jìn)展情況）2012年1月——2012年7月：尋找與教學(xué)內(nèi)容相關(guān)的工程設(shè)計分析案例，并按照章節(jié)內(nèi)容進(jìn)行歸類；

2012年8月——2013年6月：對講義內(nèi)容進(jìn)行調(diào)整，將設(shè)計實(shí)例穿插到教學(xué)環(huán)節(jié)內(nèi)；根

2013年7月——2014年4月：據(jù)設(shè)計分析案例，結(jié)合Maple、Matlab、ADAMS等軟件重新制作與之配套的多媒體課件；

2014年5月——2014年12月：完成相關(guān)設(shè)計實(shí)例數(shù)據(jù)庫的建設(shè)；

7、本項目的特色、創(chuàng)新及推廣應(yīng)用價值（300字內(nèi)）（1）特色：理論與工程實(shí)踐結(jié)合更加緊密虛擬實(shí)驗可以在理論與實(shí)際設(shè)計之間建立起紐帶，學(xué)生可以在學(xué)習(xí)理論知識的同時提升自己的專業(yè)技能，同時也能夠更加系統(tǒng)的掌握相關(guān)的理論知識。

（2）創(chuàng)新點(diǎn)：實(shí)驗?zāi)康母用鞔_，實(shí)驗更具創(chuàng)新性。學(xué)生有充足的時間去預(yù)習(xí)實(shí)驗，用虛擬實(shí)驗熟悉實(shí)驗內(nèi)容，帶著問題來到實(shí)驗室，有目的地進(jìn)行實(shí)驗，不僅可以在較短的時間內(nèi)成功完成實(shí)驗，還可以在此基礎(chǔ)上進(jìn)行創(chuàng)新嘗試。

（3）應(yīng)用價值及推廣：本項目的開展將全面提高《機(jī)械動力學(xué)》的教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)學(xué)生的綜合素質(zhì)，促進(jìn)教學(xué)效果的提高。項目研究成果的實(shí)施范圍及直接受益者為所有高等學(xué)校機(jī)械類和近機(jī)械類專業(yè)本、專科學(xué)生。8、本項目研究解決教學(xué)問題擬采取的主要方法（300字內(nèi)）機(jī)械動力學(xué)課程所涉及的理論知識能夠用于機(jī)械產(chǎn)品的建模與仿真，產(chǎn)品動力學(xué)建?？梢杂梅柾评碚Z言MAPLE、MATLAB、MATHCAD等，上述符號推理語言能夠讓學(xué)生了解機(jī)械系統(tǒng)動力學(xué)方程的具體形式，掌握影響系統(tǒng)動力學(xué)特性的關(guān)鍵參數(shù)。當(dāng)然，機(jī)械系統(tǒng)動力學(xué)建模也可以使用一些更加專業(yè)的商用軟件平臺，如ADAMS、DADS、RecDye、SimPack等，上述軟件能夠更加形象的描述系統(tǒng)的幾何特性和物理特性，讓學(xué)生更加深入的體會約束、載荷等概念，同時也能夠?qū)?。運(yùn)用商業(yè)軟件平臺也能夠進(jìn)一步演示產(chǎn)品的動態(tài)特性，如產(chǎn)品的固有頻率、模態(tài)。也能夠進(jìn)行產(chǎn)品動態(tài)品質(zhì)的優(yōu)化設(shè)計。當(dāng)然，只是依據(jù)上述商業(yè)軟件的演示依然不能夠達(dá)到理論與實(shí)踐相結(jié)合的目的，不能夠只停留在軟件演示的表面，而是要讓學(xué)生進(jìn)一步深入了解深層次次的理論背景。四、項目研究基礎(chǔ)1、項目組成員已開展的相關(guān)研究及成果概述（包括校級以上教學(xué)研究課題、學(xué)位論文、學(xué)術(shù)論著論文及獲獎等，500字以內(nèi)）王曉筍，項目負(fù)責(zé)人，主持國家自然科學(xué)基金“齒面動態(tài)磨損與含磨損故障的傳動系統(tǒng)非線性特性研究20萬(51005170)”，主持湖北省自然科學(xué)基金“兆瓦級風(fēng)電機(jī)組傳動系統(tǒng)非線性特性分析與動態(tài)優(yōu)化2萬(2009CDB188)”，累計縱向課題經(jīng)費(fèi)31萬。以第一作者身份在SCI2區(qū)期刊EPL(EurophysLett)發(fā)表論文1篇，其他論文EI收錄2篇，ISTP收錄3篇，參編教材四本，指導(dǎo)本科生獲2010年湖北省優(yōu)秀論文一等獎。石端偉，主持國家電力部、長江水利委和三峽總公司課題20余項，在國內(nèi)外核心期刊上公開發(fā)表學(xué)術(shù)論文40余篇，國際三大檢索論文20余篇；獲國家發(fā)明專利3項；公開出版專著、教材3部。目前主持的課題有軍工課題：×××雷達(dá)天線動力學(xué)仿真，長江水利委員會課題：三峽升船機(jī)動力學(xué)仿真，軍工課題：攪拌摩擦焊機(jī)工裝研制和石油管道高壓靜電噴涂裝置研制等。劉照，汽車總線控制研究，共在國際權(quán)威刊物、學(xué)術(shù)會議上發(fā)表論文十余篇，其中EI檢索5篇。參與十五國家重大技術(shù)裝備研制項目——超前地質(zhì)探測預(yù)報

。在研項目包括湖北省自然科學(xué)基金課題：

基于時間觸發(fā)協(xié)議的汽車線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究（2007ABA167）和橫向課題

湖北省電力公司里程碑計劃管理系統(tǒng)二期開發(fā)等。2、項目組成員組成具有合理的教學(xué)梯隊結(jié)構(gòu)，較高的教學(xué)研究水平，目前已經(jīng)編寫了“機(jī)械動力學(xué)”教材一部，由中國電力出版社出版。主要成員長期在教學(xué)第一線，對開展教學(xué)研究具有扎實(shí)的基礎(chǔ)，參與人員有課題研究的經(jīng)歷，申報者參與多個省級課題的研究，對教改項目的實(shí)施有著豐富的經(jīng)驗。由于機(jī)械動力學(xué)課程具有極強(qiáng)的理論性，因為教學(xué)過程中必須輔以相關(guān)的工程實(shí)例，從而讓學(xué)生從抽象的理論知識關(guān)聯(lián)到實(shí)際分析設(shè)計中，能夠更加深入的理解書本理論。為此，需要在教學(xué)環(huán)節(jié)中添加大量的設(shè)計案例，演示動畫等，需要相關(guān)的資料軟件。目前相關(guān)的軟件教學(xué)小組已經(jīng)具備。比較缺少的是設(shè)計案例，為此，擬獲資助后，通過購買相關(guān)書籍或通過實(shí)際調(diào)研予以完善，最終能夠形成一個系統(tǒng)的設(shè)計案例數(shù)據(jù)庫。五、經(jīng)費(fèi)預(yù)算1）文獻(xiàn)資料費(fèi)1.1萬元，包括資料費(fèi)、制作與發(fā)布輔助教學(xué)材料等費(fèi)用；2）差旅費(fèi)0.6萬元，包括調(diào)研費(fèi)用及參加會議的差旅費(fèi)用；3）輔助耗材1.0萬元，包括計算機(jī)配件、打印機(jī)耗材費(fèi)等；4）辦公用品費(fèi)用0.7萬元，包括各類文具、教學(xué)材料的打印、復(fù)印、手冊裝訂等；5)論文出版費(fèi)：0.3萬元；6)錄像制作等勞務(wù)費(fèi)：0.3萬元；六、推薦、評審意見學(xué)院教學(xué)管理部門審核意見（蓋