《機電綜合創(chuàng)新設(shè)計》教學(xué)大綱

《機電綜合創(chuàng)新設(shè)計》教學(xué)大綱適用范圍：202X版本科人才培養(yǎng)方案課程代碼：01160504課程性質(zhì)：綜合創(chuàng)新學(xué)分：2學(xué)分周數(shù)：2周先修課程：機械設(shè)計、機電傳動控制與PLC、單片機與嵌入式系統(tǒng)原理及應(yīng)用等后修課程：畢業(yè)設(shè)計適用專業(yè)：機械電子工程開課單位：機械工程學(xué)院一、課程說明《機電綜合創(chuàng)新設(shè)計》是創(chuàng)新能力培養(yǎng)計劃的綜合創(chuàng)新環(huán)節(jié)。本課程針對工業(yè)發(fā)展的需要，培養(yǎng)具備較扎實的自然科學(xué)基礎(chǔ)和寬厚的機械專業(yè)知識、實踐能力、創(chuàng)新意識、國際視野、團隊合作精神和良好的溝通能力的綜合型人才，提高學(xué)生人文社會科學(xué)素養(yǎng)和創(chuàng)新精神，使其在畢業(yè)后可以較好地承擔機電產(chǎn)品研發(fā)、設(shè)計、制造、項目管理等工作。本課程面向機電專業(yè)學(xué)生，以社會的實際需求為牽引，促使學(xué)生綜合應(yīng)用所學(xué)知識和創(chuàng)新方法，對機電領(lǐng)域的前沿發(fā)展進行跟蹤，對社會的主要需求進行分析，完成機電創(chuàng)新產(chǎn)品的完整設(shè)計。二、課程目標通過課程設(shè)計，使學(xué)生達到如下目標：課程目標1：融會貫通機械電子工程課程的理論和方法，能夠綜合應(yīng)用所學(xué)課程對機電產(chǎn)品的原理、結(jié)構(gòu)和控制系統(tǒng)進行分析和測繪，并實現(xiàn)機電產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)、控制系統(tǒng)開發(fā)。課程目標2：了解我國機電產(chǎn)品的實際需求和短板，能夠按照具體要求明確研究目標，擬定研究路線，制定研究方案，能夠借助相應(yīng)的軟件和理論計算對機電系統(tǒng)進行設(shè)計、仿真和分析。課程目標3：培養(yǎng)責任意識和團隊意識，積極承擔相關(guān)的研究和生產(chǎn)任務(wù)。課程目標4：樹立管理意識，能夠針對項目開發(fā)計劃合理分配任務(wù)并規(guī)劃開發(fā)進程，對產(chǎn)品的開發(fā)成本進行核算。三、課程目標與畢業(yè)要求《機電綜合創(chuàng)新設(shè)計》課程教學(xué)目標對機械電子工程專業(yè)畢業(yè)要求的支撐見表1。表1課程教學(xué)目標與畢業(yè)要求關(guān)系畢業(yè)要求指標點課程目標支持強度3.設(shè)計/開發(fā)解決方案：能夠設(shè)計針對機械工程領(lǐng)域的復(fù)雜工程問題的解決方案，設(shè)計滿足特定需求的機械系統(tǒng)、零部件或工藝流程，并能夠在設(shè)計環(huán)節(jié)中體現(xiàn)創(chuàng)新意識，考慮社會、健康、安全、法律、文化以及環(huán)境等因素。3.2能夠設(shè)計開發(fā)實現(xiàn)特定功能的復(fù)雜機械系統(tǒng)以及系統(tǒng)中的零部件，掌握復(fù)雜機械系統(tǒng)及零部件的制造工藝過程，并能夠體現(xiàn)創(chuàng)新意識。課程目標1：融會貫通機械電子工程課程的理論和方法，能夠綜合應(yīng)用所學(xué)課程對機電產(chǎn)品的原理、結(jié)構(gòu)和控制系統(tǒng)進行分析和測繪，并實現(xiàn)機電產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)、控制系統(tǒng)開發(fā)。H5.使用現(xiàn)代工具：能夠針對機械工程領(lǐng)域的復(fù)雜工程問題，開發(fā)、選擇與使用恰當?shù)募夹g(shù)、資源、現(xiàn)代工程工具和信息技術(shù)工具，包括對機械工程領(lǐng)域的復(fù)雜工程問題的預(yù)測與模擬，并能夠理解其局限性。5.2針對具體的機械工程中的復(fù)雜工程問題，能夠開發(fā)、選擇和使用合適的現(xiàn)代信息技術(shù)工具和工程工具對問題進行模擬分析和預(yù)測。課程目標2：了解我國機電產(chǎn)品的實際需求和短板，能夠按照具體要求明確研究目標，擬定研究路線，制定研究方案，能夠借助相應(yīng)的軟件和理論計算對機電系統(tǒng)進行設(shè)計、仿真和分析。M9.個人和團隊：能夠在多學(xué)科背景下的團隊中承擔個體、團隊成員以及負責人的角色。9.1理解團隊合作的重要性，具有與團隊成員或負責人協(xié)調(diào)合作的團隊精神和能力，能夠在多學(xué)科背景下的團隊中獨立或合作開展工作并發(fā)揮作用；課程目標3：培養(yǎng)責任意識和團隊意識，積極承擔相關(guān)的研究和生產(chǎn)任務(wù)。M11.項目管理：理解并掌握工程管理原理與經(jīng)濟決策方法，并能在多學(xué)科環(huán)境中應(yīng)用。11.2能在多學(xué)科環(huán)境下，在工程項目實施過程中有效運用工程管理原理與經(jīng)濟決策方法。課程目標4：樹立管理意識，能夠針對項目開發(fā)計劃合理分配任務(wù)并規(guī)劃開發(fā)進程，對產(chǎn)品的開發(fā)成本進行核算。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)時分配教學(xué)內(nèi)容、基本要求與學(xué)時分配見表2。表2教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)要求與學(xué)時分配教學(xué)內(nèi)容教學(xué)要求，教學(xué)重點難點教學(xué)方式課時安排對應(yīng)的課程目標1.介紹項目任務(wù)教學(xué)要求：展示項目所需關(guān)鍵元件和技術(shù)，介紹項目任務(wù)。重點：明確項目任務(wù)的需求。難點：理解工業(yè)自動化常用技術(shù)。講授實踐1天3、42.擬定路線，設(shè)計技術(shù)方案教學(xué)要求：（1）學(xué)生將工程問題轉(zhuǎn)化為技術(shù)問題，擬定技術(shù)路線；（2）按照項目需求，設(shè)定、討論和制定技術(shù)方案。重點：技術(shù)方案的合理設(shè)計。難點：從原理方案中挑選出可行的技術(shù)方案。演示討論1天1、3、43.產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計教學(xué)要求：細化技術(shù)方案，完成標準件選型、零件設(shè)計和三維模型的建立。重點：合理設(shè)計機械結(jié)構(gòu)。難點：零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計、零件間的連接關(guān)系等機械結(jié)構(gòu)細節(jié)特征的設(shè)計。演示討論2天3、44.設(shè)計和展示電氣原理教學(xué)要求：設(shè)計和展示電氣原理圖、電氣接線圖。重點：領(lǐng)會設(shè)計思想，掌握設(shè)計方法，合理表達設(shè)計方案。難點：方案可行，符合規(guī)范。演示討論2天2、3、45.設(shè)計和展示人機界面和控制程序教學(xué)要求：設(shè)計和展示人機交互界面、控制程序。重點：領(lǐng)會設(shè)計思想，掌握設(shè)計方法，合理表達設(shè)計方案。難點：遵循人機工程原則，界面美觀可行，程序優(yōu)化。演示討論2天2、3、46.設(shè)計和展示技術(shù)文檔教學(xué)要求：設(shè)計和展示產(chǎn)品設(shè)計說明書、產(chǎn)品使用手冊。重點：有效傳達、展示設(shè)計理念和設(shè)計過程。難點：產(chǎn)品設(shè)計說明書邏輯清晰、數(shù)據(jù)準確；產(chǎn)品使用手冊圖文豐富，符合規(guī)范。演示討論1天2、3、47.匯總資料，項目展示教學(xué)要求：（1）將圖紙、程序、設(shè)計報告等資料匯總打印，行成完整的技術(shù)資料。（2）匯報展示整體方案設(shè)計和預(yù)期效果。重點：匯總資料，項目展示；難點：采用合適的方式將技術(shù)方案和工作量完整展示。演示1天1、2、3、4合計2周五、教學(xué)方法及手段《機電綜合創(chuàng)新設(shè)計》采取工程項目驅(qū)動，學(xué)生組織團隊，自主挑選項目后，教師分配題目，布置設(shè)計任務(wù)。本課程注重理論知識的深入和綜合交叉運用，強調(diào)培養(yǎng)運用基礎(chǔ)理論知識解決生產(chǎn)實際中問題的能力，同時兼顧新技術(shù)、新工藝及其發(fā)展方向的介紹，培養(yǎng)學(xué)生解決機械工程領(lǐng)域中的復(fù)雜問題的能力、團隊協(xié)作能力和工程管理能力。本課程采用講授、討論、演示和實踐等教學(xué)方法，依據(jù)項目中題目的要求，學(xué)生組成團隊合作進行原理方案設(shè)計、技術(shù)方案可行性分析、機械機構(gòu)設(shè)計、程序設(shè)計、人機界面設(shè)計、電氣控制設(shè)計及技術(shù)資料的整理。在此過程中，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習能力、動手能力、綜合運用知識的能力和創(chuàng)新思維能力。六、課程資源1.推薦教材：《機電綜合創(chuàng)新設(shè)計》自編2.參考書：（1）NeiISclater.機械設(shè)計實用機構(gòu)與裝置圖冊（原書第5版）[M].北京:機械工業(yè)出版社,2014.（2）成大先.機械設(shè)計手冊（第六版）[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版,2017.（3）譚培波.創(chuàng)新算法—TRIZ、系統(tǒng)創(chuàng)新和技術(shù)創(chuàng)造力[M].武漢:華中科技大學(xué)出版社,2008.（4）J.Craig.機器人學(xué)導(dǎo)論（原書第4版）[M].北京:機械工業(yè)出版社,2018.3.期刊：（1）ChineseJournalofMechanicalEngineering[J].ISSN1000-9345.中國機械工程學(xué)會.（2）計算機集成制造系統(tǒng)[J].ISSN:1006-5911.兵器工業(yè)210所.（3）InternationalJournalOfAdvancedManufacturingTechnology[J].ISSN:0268-3768.Springer.（4）機器人[J].ISSN:1002-0446.中國科學(xué)院沈陽自動化研究所.4.網(wǎng)絡(luò)資源：（1）中國大學(xué)MOOC(慕課)/course/YZPC-1449956184（2）機械社區(qū)/forum-1460-1.html七、課程考核對課程目標的支撐課程成績由：學(xué)習態(tài)度、工作量完成情況、設(shè)計能力、設(shè)計說明書（報告書）和圖紙質(zhì)量、和答辯成績五部分構(gòu)成，具體考核/評價細則及對課程目標的支撐關(guān)系見表3。表3課程考核對課程目標的支撐考核環(huán)節(jié)分值考核/評價細則課程目標1234學(xué)習態(tài)度10（1）主要考核學(xué)生學(xué)習紀律和答疑情況。（2）教師根據(jù)課堂整體表現(xiàn)情況評分?！獭?5工作量完成情況30（1）主要考核學(xué)生分組任務(wù)完成設(shè)計任務(wù)情況。（2）教師根據(jù)小組和個人完成任務(wù)情況評分?！獭獭獭?5555設(shè)計能力20（1）主要考核產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、控制與程序正確合理性。（2）教師根據(jù)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和控制系統(tǒng)的完整度、程序的質(zhì)量進行評分?！獭獭獭?555設(shè)計說明書和圖紙質(zhì)量20（1）主要考核學(xué)生的繪圖（建模）、說明書撰寫水平高低情況。（2）教師根據(jù)模型、圖紙和說明書的質(zhì)量高低評分。√√√1055答辯成績20（1）主要考核學(xué)生答辯自述和回答問題情況。（2）教師根據(jù)答辯自述情況和回答問題正確性與否進行評分?！獭獭獭?555合計：10040202020八、考核與成績評定1.考核方式及成績評定課程設(shè)計采用優(yōu)、良、中、及格、不及格五級評分制。即90分以上為優(yōu)，80~89分為良，70~79分為中，60~69分為及格，60分以下為不及格?？偝煽兎治宀糠郑簩W(xué)習態(tài)度、工作量完成情況、設(shè)計能力、設(shè)計說明書（報告書）、圖紙（模型）質(zhì)量和答辯成績。其中：（1）學(xué)習態(tài)度占10%，無故曠課達3次取消總成績；（2）工作量完成情況占30%；（3）設(shè)計能力占20%；（4）設(shè)計說明書（報告書）和圖紙質(zhì)量占20%；（5）答辯成績占20%。最后一周的周五進行驗收、答辯，由2-3位教師組成答辯考核小組，對每位學(xué)生進行口試答辯，要求學(xué)生根據(jù)設(shè)計回答教師所提出的問題。課程設(shè)計成績根據(jù)學(xué)生設(shè)計的合理性、計算的準確性、設(shè)計說明書和圖紙的規(guī)范性、設(shè)計中分析與解決問題的能力及設(shè)計態(tài)度和答辯情況綜合評定。2.成績評定標準考核內(nèi)容、評價標準、所占比重見表4。表4考核方式評價標準考核方式所占比重(%)100>x≥90（優(yōu)秀）90>x≥80（良好）80>x≥70（中等）70>x≥60（及格）x<60（不及格）課堂表現(xiàn)10學(xué)習認真、態(tài)度端正，遵守紀律,表現(xiàn)優(yōu)秀。學(xué)習認真、態(tài)度端正，遵守紀律,表現(xiàn)良好。遵守紀律，學(xué)習態(tài)度良好，表現(xiàn)中等。遵守紀律，學(xué)習態(tài)度一般，表現(xiàn)一般。學(xué)習紀律較差，表現(xiàn)較差。工作量完成情況30小組完成設(shè)計任務(wù)的90%以上，個人承擔任務(wù)50%以上。小組完成設(shè)計任務(wù)的80%以上，個人承擔任務(wù)40%以上。小組完成設(shè)計任務(wù)的70%以上，個人承擔任務(wù)30%以上。小組完成設(shè)計任務(wù)的60%以上，個人承擔任務(wù)20%以上。小組完成設(shè)計任務(wù)的60%以下。設(shè)計能力20綜合運用理論知識、計算機技能較強，程序設(shè)計完善，能夠較好地處理工程實際問題。綜合運用理論知識、計算機技能較好，程序設(shè)計滿足功能要求，能夠處理工程實際問題。綜合運用理論知識、計算機技能一般，控制程序可以運行，基本能夠處理工程實際問題。綜合運用理論知識、計算機技能一般，控制程序不完整，不能處理工程實際問題。綜合運用理論知識、計算機技能較差，沒有控制程序，不能處理工程實際問題。設(shè)計說明書和圖紙質(zhì)量20設(shè)計方案正確、表達清楚；設(shè)計思路、方法科學(xué)合理；達到課程設(shè)計規(guī)定的要求；圖紙（模型）質(zhì)量較高。設(shè)計方案正確、表達較為清楚；設(shè)計思路、方法科學(xué)合理；達到課程設(shè)計規(guī)定的要求；圖紙（模型）質(zhì)量良好。設(shè)計方案基本正確、表達較為清楚；設(shè)計思路