教学改革建设项目申请书-工程设计分析实例库建设

教学改革建设项目申请书项目名称：《机械动力学》课程工工程设计分析实例库建设项目主持人：学院名称：动力与机械学院申报类别：教学方法改革项目建设联系电话：电子信箱：填表日期：武汉大学教务部

一、简介项目简况项目名称《机械动力学》课程工程设计分析实例库建设申报类别教学方法改革项目建设经费来源学校资助经费2万元起止年月2012年1月至2014年12月（从申报年份开始计算，建设周期为3-5年）学院配套经费2万元项目主持人姓名王晓笋性别男出生年月1979.10专业技术职务副教授最后学历博士研究生国外学习经历无双语教学经历（填写有或无）无在国内外重要学术刊物上发表论文共10篇；出版专著(译著等)4部。教学成果获奖共项；其中：国家级项，省部级项，校级项。近三年给本科生授课（理论教学）共学时；指导本科毕业设计共人次。授课时间课程名称授课对象人数学时课程性质2007.3机械动力学机械04级16036专业必修2006.11软件技术基础机械05级9336专业必修2008.3机械动力学机械05级15036专业选修2009.3机械动力学机械06级15036专业选修2010.3机械动力学机械07级15036专业选修2011.3机械动力学机械08级15036专业选修时间项目名称（校、省、国家级项目）概况（在研、结题、获奖）主要成员姓名性别年龄专业技术职务项目中的分工石端伟男45教授课程建设审定刘照男38讲师负责搜集设计案例二、立项的指导思想与意义1、指导思想（该项目改革的思路和定位，以及相关的理论研究，500字以内）机械动力学是一门基于Newton力学，研究机械系统宏观动态行为的学科。其内容涉及到理论力学、材料力学、分析力学和有限元等。目前机械产品具有高速、高精度、轻量化等诸多特点，传统的静态设计已经无法满足产品性能要求，因而，基于产品动力学特性分析而开展的动态设计能够从根本上了解产品的动态特性，可以采用尽可能低的代价使产品在设计、研制、运行各阶段具有最佳的动力学特性，即对产品的动力学品质进行优化设计。机械动力学课程正是培养学生掌握了解机械产品动态特性，优化产品动态品质能力的关键课程。机械动力学课程教改项目旨在提高该课程的课堂教学质量，提升学生专业理论知识水平，促进机械专业学生分析问题和解决问题的综合能力，实现机械动力学与工程实际的紧密联系。本课题的研究为把机械动力学课程建设为校级精品课程和进一步建设为省级精品课程奠定良好的基础。2、本研究项目对促进教学工作、提高教学质量的作用和意义（300字以内）机械动力学是机械专业学生所学习的一门涵盖面广、学习难度大、背景理论深课程，大多数学生感到掌握起来有一定的难度，在课堂听讲时感到书本上的理论知识枯燥无味、教学内容庞杂，学习效果不理想并有可能丧失学习兴趣。老师在课堂上讲解习题时不会主动思考解决问题的方法和途径。通过课程教学小组开会讨论分析发现，课程教学与工程实际联系不够是造成上述现象的关键。因此，在有限的学时中，如何使学生在掌握课本理论知识的基础上能够将其熟练的运用到工程实际中是解决目前该课程教学环节中诸多问题的关键所在。能够在掌握相关理论知识的基础上了解机械产品动态设计的相关知识，能够极大提高本学科毕业生的专业技能，也能够为解决诸多工程实际问题寻求新的途径和方法。三、项目实施方案1、具体研究对象和内容机械动力学课程的教学内容涉及到理论力学、材料力学、分析力学、弹性力学和有限元等专业课程，本课题的是力求学生在学习的过程中能够将上述理论课程的知识能够熟练的运用到分析机械产品的动态特性和优化机械产品的动态品质之中。因而在实际教学工作中必须尽最大可能的将理论教学与工程实际紧密联系起来，以课堂学习的理论知识指导实际的产品性能分析与优化设计。针对教材不同的章节和不同的知识点，所涉及的实际问题也会有所不同，因而在实际教学环节中，针对每一个小的知识点，以单节课为单位安排一个工程实际问题提高学生的分析问题和解决问题的能力。而当一个大的章节教学环节结束之后，再安排一个具体的机械产品设计分析实例让学生讨论。当整个课堂教学环节结束之后，针对一个更大、更加复杂的对象，系统的运用理论知识去研究模型的建立与仿真、动力学特性分析与品质优化、故障诊断与故障修复等，从而使得教学内容能够更加全面的被学生掌握和了解。2、研究拟达到的目标通过课程的改革，能够使得学生可以更加全面的掌握和了解书本上的理论知识，通过课程的学习使学生掌握机械系统的建模与仿真、系统动力学特性分析与动态设计、产品运行状态监测和故障诊断等。将教学环节与产品的设计能够紧密关联起来，一方面激发学生的学习兴趣，另外一方面也能够学生的专业技能，增强学生分析问题和解决问题的能力。3、拟解决的主要问题本课题旨在建立理论教学与工程实际之间的关联，因而课题的主要问题是搜寻实际机械系统分析设计实例和这些实例内部所蕴含的理论实质。虽然机械系统分析设计的实例大量存在，但是必须要解决设计实例和书本知识的准确对接，即相应的理论知识应该以对应的实例来支撑，尽量能够涵盖理论知识的范围，但是又不能够超出，所以需要做深入而细致的准备工作。在上述工作的基础上，可以建立一个机械产品动力学设计实例库，为教材的编写和课程教学提供支撑。4、项目的预期成果形式（研究报告、实验报告、调研报告、教改方案、教学大纲、课程标准、讲义、教材、课件、教学软件、著作、论文等，研究报告为必备成果）《机械动力学》课程工程分析实例的数据库教学改革研究报告1份课程课件1份教学论文2篇5、项目的预期效益（包括实施范围与受益范围等，300字以内）课题研究能够为机械专业和相关专业的理论课程的学习和课堂教学提供一个工程实际的数据和实例支撑，丰富教学内容，优化教学环节，改善教学质量，提高学生综合素质，可以帮助我院学生掌握和了解现代先进设计理论和设计方法。同时，通过不断累积相关的产品设计实例，能够从中不断的总结和发现解决工程实际问题的新方法和途径，也能够从根本上提升科研中分析问题和解决问题的能力，提升相关教师的科研水平。从而达到以教学促进科研，以科研提升教学的良性互动。6、实施计划（整个项目的年度进展情况）2012年1月——2012年7月：寻找与教学内容相关的工程设计分析案例，并按照章节内容进行归类；

2012年8月——2013年6月：对讲义内容进行调整，将设计实例穿插到教学环节内；根

2013年7月——2014年4月：据设计分析案例，结合Maple、Matlab、ADAMS等软件重新制作与之配套的多媒体课件；

2014年5月——2014年12月：完成相关设计实例数据库的建设；

7、本项目的特色、创新及推广应用价值（300字内）（1）特色：理论与工程实践结合更加紧密虚拟实验可以在理论与实际设计之间建立起纽带，学生可以在学习理论知识的同时提升自己的专业技能，同时也能够更加系统的掌握相关的理论知识。

（2）创新点：实验目的更加明确，实验更具创新性。学生有充足的时间去预习实验，用虚拟实验熟悉实验内容，带着问题来到实验室，有目的地进行实验，不仅可以在较短的时间内成功完成实验，还可以在此基础上进行创新尝试。

（3）应用价值及推广：本项目的开展将全面提高《机械动力学》的教学质量，培养学生的综合素质，促进教学效果的提高。项目研究成果的实施范围及直接受益者为所有高等学校机械类和近机械类专业本、专科学生。8、本项目研究解决教学问题拟采取的主要方法（300字内）机械动力学课程所涉及的理论知识能够用于机械产品的建模与仿真，产品动力学建模可以用符号推理语言MAPLE、MATLAB、MATHCAD等，上述符号推理语言能够让学生了解机械系统动力学方程的具体形式，掌握影响系统动力学特性的关键参数。当然，机械系统动力学建模也可以使用一些更加专业的商用软件平台，如ADAMS、DADS、RecDye、SimPack等，上述软件能够更加形象的描述系统的几何特性和物理特性，让学生更加深入的体会约束、载荷等概念，同时也能够将。运用商业软件平台也能够进一步演示产品的动态特性，如产品的固有频率、模态。也能够进行产品动态品质的优化设计。当然，只是依据上述商业软件的演示依然不能够达到理论与实践相结合的目的，不能够只停留在软件演示的表面，而是要让学生进一步深入了解深层次次的理论背景。四、项目研究基础1、项目组成员已开展的相关研究及成果概述（包括校级以上教学研究课题、学位论文、学术论著论文及获奖等，500字以内）王晓笋，项目负责人，主持国家自然科学基金“齿面动态磨损与含磨损故障的传动系统非线性特性研究20万(51005170)”，主持湖北省自然科学基金“兆瓦级风电机组传动系统非线性特性分析与动态优化2万(2009CDB188)”，累计纵向课题经费31万。以第一作者身份在SCI2区期刊EPL(EurophysLett)发表论文1篇，其他论文EI收录2篇，ISTP收录3篇，参编教材四本，指导本科生获2010年湖北省优秀论文一等奖。石端伟，主持国家电力部、长江水利委和三峡总公司课题20余项，在国内外核心期刊上公开发表学术论文40余篇，国际三大检索论文20余篇；获国家发明专利3项；公开出版专著、教材3部。目前主持的课题有军工课题：×××雷达天线动力学仿真，长江水利委员会课题：三峡升船机动力学仿真，军工课题：搅拌摩擦焊机工装研制和石油管道高压静电喷涂装置研制等。刘照，汽车总线控制研究，共在国际权威刊物、学术会议上发表论文十余篇，其中EI检索5篇。参与十五国家重大技术装备研制项目——超前地质探测预报

。在研项目包括湖北省自然科学基金课题：

基于时间触发协议的汽车线控转向系统关键技术研究（2007ABA167）和横向课题

湖北省电力公司里程碑计划管理系统二期开发等。2、项目组成员组成具有合理的教学梯队结构，较高的教学研究水平，目前已经编写了“机械动力学”教材一部，由中国电力出版社出版。主要成员长期在教学第一线，对开展教学研究具有扎实的基础，参与人员有课题研究的经历，申报者参与多个省级课题的研究，对教改项目的实施有着丰富的经验。由于机械动力学课程具有极强的理论性，因为教学过程中必须辅以相关的工程实例，从而让学生从抽象的理论知识关联到实际分析设计中，能够更加深入的理解书本理论。为此，需要在教学环节中添加大量的设计案例，演示动画等，需要相关的资料软件。目前相关的软件教学小组已经具备。比较缺少的是设计案例，为此，拟获资助后，通过购买相关书籍或通过实际调研予以完善，最终能够形成一个系统的设计案例数据库。五、经费预算1）文献资料费1.1万元，包括资料费、制作与发布辅助教学材料等费用；2）差旅费0.6万元，包括调研费用及参加会议的差旅费用；3）辅助耗材1.0万元，包括计算机配件、打印机耗材费等；4）办公用品费用0.7万元，包括各类文具、教学材料的打印、复印、手册装订等；5)论文出版费：0.3万元；6)录像制作等劳务费：0.3万元；六、推荐、评审意见学院教学管理部门审核意见（盖