《機(jī)械設(shè)計(jì)創(chuàng)新》教學(xué)大綱

《機(jī)械設(shè)計(jì)創(chuàng)新》教學(xué)大綱適用范圍：202X版本科人才培養(yǎng)方案課程代碼：01170011課程性質(zhì)：學(xué)科創(chuàng)新課程學(xué)分：2學(xué)分學(xué)時(shí)：32學(xué)時(shí)（理論16學(xué)時(shí)，實(shí)踐16學(xué)時(shí)）先修課程：機(jī)械制圖、機(jī)械原理、機(jī)械設(shè)計(jì)等后續(xù)課程：機(jī)械制造工藝及自動(dòng)化工裝綜合課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)適用專業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化開(kāi)課單位：機(jī)械工程學(xué)院一、課程說(shuō)明機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)課程是一門以培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)、啟發(fā)創(chuàng)新思維和介紹創(chuàng)新方法的專業(yè)必修課。本課程的任務(wù)是使學(xué)生了解創(chuàng)新設(shè)計(jì)的理論基礎(chǔ)、創(chuàng)造性思維方法和創(chuàng)造原理；掌握創(chuàng)新設(shè)計(jì)方法，并能將其方法應(yīng)用于機(jī)械產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)的實(shí)踐。為學(xué)生進(jìn)一步學(xué)習(xí)有關(guān)專業(yè)課和日后從事機(jī)械工程技術(shù)工作及機(jī)械產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)打下基礎(chǔ)。二、課程目標(biāo)通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生達(dá)到如下目標(biāo)：課程目標(biāo)1：能夠考慮人機(jī)工程學(xué)以及經(jīng)濟(jì)因素對(duì)機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案的影響，對(duì)機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)方案的可行性、創(chuàng)新性進(jìn)行評(píng)價(jià)。課程目標(biāo)2：能夠利用分析設(shè)計(jì)軟件建立虛擬樣機(jī)，并進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)以及動(dòng)力學(xué)的性能分析。課程目標(biāo)3：通過(guò)團(tuán)隊(duì)成員的合作，完成機(jī)械產(chǎn)品的分析、設(shè)計(jì)、制作，培養(yǎng)學(xué)生協(xié)作精神和溝通能力，使學(xué)生具備自主學(xué)習(xí)、不斷探索、敢于負(fù)責(zé)的職業(yè)素質(zhì)。三、課程目標(biāo)與畢業(yè)要求《機(jī)械設(shè)計(jì)創(chuàng)新》課程教學(xué)目標(biāo)對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)畢業(yè)要求的支撐見(jiàn)表1。表1課程教學(xué)目標(biāo)與畢業(yè)要求關(guān)系畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)課程目標(biāo)支撐強(qiáng)度3.設(shè)計(jì)/開(kāi)發(fā)解決方案：能夠設(shè)計(jì)針對(duì)機(jī)械工程領(lǐng)域的復(fù)雜工程問(wèn)題的解決方案，設(shè)計(jì)滿足特定需求的機(jī)械系統(tǒng)、零部件或工藝流程，并能夠在設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中體現(xiàn)創(chuàng)新意識(shí)，考慮社會(huì)、健康、安全、法律、文化以及環(huán)境等因素。3.3能夠在機(jī)械系統(tǒng)及零部件的設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中考慮社會(huì)、健康、安全、法律、文化以及環(huán)境等因素，并通過(guò)技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)對(duì)設(shè)計(jì)方案的可行性進(jìn)行研究。課程目標(biāo)1：能夠考慮人機(jī)工程學(xué)以及經(jīng)濟(jì)因素對(duì)機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案的影響，對(duì)機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)方案的可行性、創(chuàng)新性進(jìn)行評(píng)價(jià)。H5.使用現(xiàn)代工具：能夠針對(duì)機(jī)械工程領(lǐng)域的復(fù)雜工程問(wèn)題，開(kāi)發(fā)、選擇與使用恰當(dāng)?shù)募夹g(shù)、資源、現(xiàn)代工程工具和信息技術(shù)工具，包括對(duì)機(jī)械工程領(lǐng)域的復(fù)雜工程問(wèn)題的預(yù)測(cè)與模擬，并能夠理解其局限性。5.2針對(duì)具體的機(jī)械工程中的復(fù)雜工程問(wèn)題，能夠開(kāi)發(fā)、選擇和使用合適的現(xiàn)代信息技術(shù)工具和工程工具對(duì)問(wèn)題進(jìn)行模擬分析和預(yù)測(cè)。課程目標(biāo)2：能夠利用分析設(shè)計(jì)軟件建立虛擬樣機(jī)，并進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)以及動(dòng)力學(xué)的性能分析。M9.個(gè)人和團(tuán)隊(duì)：能夠在多學(xué)科背景下的團(tuán)隊(duì)中承擔(dān)個(gè)體、團(tuán)隊(duì)成員以及負(fù)責(zé)人的角色。9.1理解團(tuán)隊(duì)合作的重要性，具有與團(tuán)隊(duì)成員或負(fù)責(zé)人協(xié)調(diào)合作的團(tuán)隊(duì)精神和能力，能夠在多學(xué)科背景下的團(tuán)隊(duì)中獨(dú)立或合作開(kāi)展工作并發(fā)揮作用。課程目標(biāo)3：通過(guò)團(tuán)隊(duì)成員的合作，完成機(jī)械產(chǎn)品的分析、設(shè)計(jì)、制作，培養(yǎng)學(xué)生協(xié)作精神和溝通能力，使學(xué)生具備自主學(xué)習(xí)、不斷探索、敢于負(fù)責(zé)的職業(yè)素質(zhì)。M注：表中“H（高）、M（中）”表示課程與相關(guān)畢業(yè)要求的關(guān)聯(lián)度。四、教學(xué)內(nèi)容、基本要求與學(xué)時(shí)分配1.理論部分理論部分的教學(xué)內(nèi)容、基本要求與學(xué)時(shí)分配見(jiàn)表2。表2教學(xué)內(nèi)容、基本要求與學(xué)時(shí)分配教學(xué)內(nèi)容教學(xué)要求，教學(xué)重點(diǎn)難點(diǎn)理論學(xué)時(shí)實(shí)踐學(xué)時(shí)對(duì)應(yīng)的課程目標(biāo)一、扳擰工具（1）機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與創(chuàng)新（2）機(jī)械產(chǎn)品的創(chuàng)新設(shè)計(jì)教學(xué)要求：了解創(chuàng)新設(shè)計(jì)方法在實(shí)際中的應(yīng)用；學(xué)會(huì)分析現(xiàn)有產(chǎn)品中蘊(yùn)含的創(chuàng)新思維、原理與技法，會(huì)使用這些方法對(duì)已有產(chǎn)品進(jìn)行創(chuàng)新。重點(diǎn)：創(chuàng)新設(shè)計(jì)方法及應(yīng)用。難點(diǎn)：機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與創(chuàng)新。221、2、3二、注塑件分離裝置（1）類比創(chuàng)新法的典型應(yīng)用（2）原理的仿效與創(chuàng)新教學(xué)要求：熟悉類比創(chuàng)新法的應(yīng)用；學(xué)會(huì)借鑒已有產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)原理。重點(diǎn):類比創(chuàng)新法的運(yùn)用。難點(diǎn):模仿創(chuàng)新。221、2、3三、發(fā)動(dòng)機(jī)（1）往復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī)的技術(shù)矛盾（2）新型發(fā)動(dòng)機(jī)與技術(shù)創(chuàng)新教學(xué)要求：使學(xué)生了解技術(shù)系統(tǒng)發(fā)展進(jìn)化的規(guī)律；掌握機(jī)械系統(tǒng)創(chuàng)新分析的方法。重點(diǎn)：機(jī)械系統(tǒng)創(chuàng)新的方向。難點(diǎn)：技術(shù)系統(tǒng)進(jìn)化法則的應(yīng)用。221、2、3四、送料機(jī)（1）直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)的實(shí)現(xiàn)（2）機(jī)構(gòu)的典型應(yīng)用教學(xué)要求：熟悉直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)的實(shí)現(xiàn)方法；掌握常用機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)，會(huì)利用常用機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)。重點(diǎn)：直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)的實(shí)現(xiàn)。難點(diǎn):機(jī)構(gòu)的典型應(yīng)用。221、2、3五、仿生機(jī)械（1）適用于行走的機(jī)構(gòu)（2）步態(tài)分析（3）運(yùn)動(dòng)學(xué)分析教學(xué)要求：掌握仿生機(jī)構(gòu)的精髓與創(chuàng)新的關(guān)鍵；會(huì)進(jìn)行仿生機(jī)構(gòu)的步態(tài)分析和運(yùn)動(dòng)分析。重點(diǎn)：仿生機(jī)械的運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)。難點(diǎn):機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)分析。221、2、3六、摘果器（1）“挑戰(zhàn)杯”全國(guó)大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競(jìng)賽概述（2）運(yùn)動(dòng)和力的傳遞（3）功能分析、形態(tài)分析教學(xué)要求：了解功能分析的方法，了解運(yùn)動(dòng)方案的定量評(píng)價(jià)；掌握運(yùn)動(dòng)和力的遠(yuǎn)距離傳遞常用機(jī)構(gòu)及特點(diǎn)。重點(diǎn):運(yùn)動(dòng)和力的遠(yuǎn)距離傳遞。難點(diǎn):增力機(jī)構(gòu)、機(jī)構(gòu)組合。221、2、3七、破障鉗（1）機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽概述（2）增力機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)；（3）機(jī)構(gòu)的組合應(yīng)用、剪叉機(jī)構(gòu)的應(yīng)用；教學(xué)要求：了解常用增力機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與創(chuàng)新；掌握串聯(lián)并聯(lián)機(jī)構(gòu)的應(yīng)用。重點(diǎn):增力機(jī)構(gòu)。難點(diǎn):機(jī)構(gòu)組合。221、2、3八、無(wú)碳小車（1）工程訓(xùn)練大賽概述（2）能量的轉(zhuǎn)化與傳遞（3）基于再生運(yùn)動(dòng)鏈的創(chuàng)新設(shè)計(jì)教學(xué)要求：了解能量的轉(zhuǎn)化與傳遞特點(diǎn)；掌握常用機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)及應(yīng)用，會(huì)使用再生運(yùn)動(dòng)鏈進(jìn)行機(jī)構(gòu)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)。重點(diǎn):特殊運(yùn)動(dòng)規(guī)律的實(shí)現(xiàn)。難點(diǎn):再生運(yùn)動(dòng)鏈。221、2、3合計(jì)16162.實(shí)踐部分實(shí)踐部分的教學(xué)內(nèi)容、基本要求與學(xué)時(shí)分配見(jiàn)表3。表3實(shí)踐項(xiàng)目、實(shí)踐內(nèi)容與學(xué)時(shí)實(shí)踐項(xiàng)目實(shí)踐內(nèi)容和要求實(shí)踐學(xué)時(shí)對(duì)應(yīng)的課程目標(biāo)綜合訓(xùn)練實(shí)踐內(nèi)容：依據(jù)課程所學(xué)知識(shí)，運(yùn)用創(chuàng)新原理、創(chuàng)新技法，結(jié)合生活、生產(chǎn)實(shí)際或相關(guān)學(xué)科競(jìng)賽主題設(shè)計(jì)新產(chǎn)品或新機(jī)構(gòu)，提出新方案或改進(jìn)方案設(shè)計(jì)出一種機(jī)械裝置；或?qū)ΤＳ脵C(jī)械及日常生活裝置進(jìn)行改進(jìn)或變異性設(shè)計(jì)。實(shí)踐要求：設(shè)計(jì)思路清晰；原理正確，有所創(chuàng)新；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，實(shí)驗(yàn)效果明顯；設(shè)計(jì)報(bào)告整潔，層次清楚。161、2、3合計(jì)16五、教學(xué)方法及手段課程教學(xué)以課堂講授為主，結(jié)合實(shí)踐、作業(yè)、慕課資源，配合多媒體課件等共同完成課堂授課內(nèi)容和相關(guān)能力的培養(yǎng)。采用學(xué)習(xí)通、釘釘、微信等交流工具，加強(qiáng)和學(xué)生之間的交流和溝通。在實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)中，通過(guò)啟發(fā)式教學(xué)、討論式教學(xué)培養(yǎng)學(xué)生機(jī)械產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)的一般過(guò)程、基本知識(shí)和基本技能。培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力、實(shí)際動(dòng)手能力，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維。六、課程資源1.推薦教材：（1）張春林.機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2016.（2）王志平.機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì).北京：高等教育出版社，2013.2.參考書(shū)：（1）王鳳蘭.創(chuàng)新思維與機(jī)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計(jì).北京.清華大學(xué)出版社，2018.（2）王樹(shù)才，吳曉.機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì).武漢：華中科技大學(xué)出版社，2013.（3）賈瑞清、劉歡.機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)案例與評(píng)論.北京.清華大學(xué)出版社，2016.（4）楊家軍.機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)與實(shí)踐.武漢：華中科技大學(xué)出版社，2014.3.期刊：（1）機(jī)械設(shè)計(jì)，機(jī)械工程學(xué)會(huì).（2）機(jī)械工程學(xué)報(bào)，中國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì).（3）制造業(yè)自動(dòng)化，機(jī)械部北京機(jī)械工業(yè)自動(dòng)化研究所.（4）制造技術(shù)與機(jī)床，中國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì)、北京機(jī)床研究所.（5）發(fā)明與創(chuàng)新(大科技)，湖南發(fā)明協(xié)會(huì).（6）DesignStudies，ElsevierLtd.4.網(wǎng)絡(luò)資源：（1）張祖濤等，2018.3，大學(xué)生科技創(chuàng)新課程之機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽./course/SWJTU-1001900002（2）劉江南等，2018.3，機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽作品展./exhibition/opusAll（3）張策等，2015.3奇妙的機(jī)構(gòu)./newview/movie/courseintro?newurl=%2Fspecial%2Fcuvocw%2Fqimiaodejigou.html七、課程考核對(duì)課程目標(biāo)的支撐課程成績(jī)由過(guò)程性考核成績(jī)和期末考核成績(jī)兩部分構(gòu)成，具體考核/評(píng)價(jià)細(xì)則及對(duì)課程目標(biāo)的支撐關(guān)系見(jiàn)表4。表4課程考核對(duì)課程目標(biāo)的支撐考核環(huán)節(jié)占比考核/評(píng)價(jià)細(xì)則課程目標(biāo)123過(guò)程性考核課堂表現(xiàn)20（1）根據(jù)課堂出勤情況、課堂回答問(wèn)題情況、線上自學(xué)情況進(jìn)行考核，滿分100分；（2）以課堂表現(xiàn)成績(jī)乘以其在總評(píng)成績(jī)中所占的比例計(jì)入課程總評(píng)成績(jī)?！獭?010平時(shí)作業(yè)30（1）主要考核學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的復(fù)習(xí)、理解、掌握程度和任務(wù)完成情況，滿分100分；（2）每次作業(yè)單獨(dú)評(píng)分，取各次成績(jī)的平均值作為此環(huán)節(jié)的最終成績(jī)；（3）以作業(yè)最終成績(jī)乘以其在總評(píng)成績(jī)中所占的比例計(jì)入課程總評(píng)成績(jī)?！獭獭?01010綜合訓(xùn)練50（1）根據(jù)綜合訓(xùn)練設(shè)計(jì)論文的質(zhì)量、作品質(zhì)量、答辯演示質(zhì)量進(jìn)行綜合評(píng)分，滿分100分；（2）綜合訓(xùn)練總評(píng)成績(jī)作為此環(huán)節(jié)的最終成績(jī)；（3）以綜合訓(xùn)練成績(jī)乘以其在總評(píng)成績(jī)中所占的比例計(jì)入課程總評(píng)成績(jī)。√√√202010合計(jì)：100分403030八、考核與成績(jī)?cè)u(píng)定1.考核方式及成績(jī)?cè)u(píng)定考核方式：本課程主要以課堂表現(xiàn)、平時(shí)作業(yè)、綜合訓(xùn)練等方式對(duì)學(xué)生進(jìn)行考核評(píng)價(jià)?？己嘶疽螅赫n程考核分三部分進(jìn)行，分為課堂表現(xiàn)成績(jī)的評(píng)定、平時(shí)作業(yè)成績(jī)的評(píng)定及綜合訓(xùn)練成績(jī)的評(píng)定，每部分的考核成績(jī)按百分制給出。課程考核的成績(jī)按下式給定：課程考核的成績(jī)=課堂表現(xiàn)成績(jī)20%+平時(shí)作業(yè)成績(jī)×30%+綜合訓(xùn)練成績(jī)×50%。2.過(guò)程性考核成績(jī)的標(biāo)準(zhǔn)過(guò)程性考核方式重點(diǎn)考核內(nèi)容、評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)、所占比重見(jiàn)表5。表5過(guò)程性考核方式評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)考核方式所占比重(%)100>x≥9090>x≥8080>x≥7070>x≥60x<60課堂表現(xiàn)20參與課堂討論，回答問(wèn)題正確，學(xué)習(xí)平臺(tái)線上自學(xué)率大于80%。認(rèn)真參與教學(xué)活動(dòng)，線上自學(xué)率大于70%。偶爾參與教學(xué)活動(dòng)，線上自學(xué)率大于60%。上課不認(rèn)真，偶爾參與教學(xué)活動(dòng)，線上自學(xué)率低于50%。上課不認(rèn)真，不參與教學(xué)活動(dòng)，線上自學(xué)率低于40%。平時(shí)作業(yè)30設(shè)計(jì)思路富有創(chuàng)新性，靈活運(yùn)用創(chuàng)新技法，能實(shí)現(xiàn)預(yù)定功能，展示、講解清晰。設(shè)計(jì)思路具有創(chuàng)新性，能運(yùn)用創(chuàng)新技法，能實(shí)現(xiàn)預(yù)定功能，展示、講解清晰。設(shè)計(jì)思路創(chuàng)新性一般，能運(yùn)用創(chuàng)新技法，基本實(shí)現(xiàn)預(yù)定功能，展示、講解基本清晰。設(shè)計(jì)思路無(wú)創(chuàng)新性，未運(yùn)用創(chuàng)新技法，勉強(qiáng)實(shí)現(xiàn)預(yù)定功能，展示、講解不清晰。設(shè)計(jì)思路無(wú)創(chuàng)新性，未運(yùn)用創(chuàng)新技法，不能實(shí)現(xiàn)預(yù)定功能，展示、講解混亂。綜合訓(xùn)練50設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)規(guī)范，方案富有創(chuàng)新性，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，仿真