《机电综合创新设计》教学大纲

《机电综合创新设计》教学大纲适用范围：202X版本科人才培养方案课程代码：01160504课程性质：综合创新学分：2学分周数：2周先修课程：机械设计、机电传动控制与PLC、单片机与嵌入式系统原理及应用等后修课程：毕业设计适用专业：机械电子工程开课单位：机械工程学院一、课程说明《机电综合创新设计》是创新能力培养计划的综合创新环节。本课程针对工业发展的需要，培养具备较扎实的自然科学基础和宽厚的机械专业知识、实践能力、创新意识、国际视野、团队合作精神和良好的沟通能力的综合型人才，提高学生人文社会科学素养和创新精神，使其在毕业后可以较好地承担机电产品研发、设计、制造、项目管理等工作。本课程面向机电专业学生，以社会的实际需求为牵引，促使学生综合应用所学知识和创新方法，对机电领域的前沿发展进行跟踪，对社会的主要需求进行分析，完成机电创新产品的完整设计。二、课程目标通过课程设计，使学生达到如下目标：课程目标1：融会贯通机械电子工程课程的理论和方法，能够综合应用所学课程对机电产品的原理、结构和控制系统进行分析和测绘，并实现机电产品的结构、控制系统开发。课程目标2：了解我国机电产品的实际需求和短板，能够按照具体要求明确研究目标，拟定研究路线，制定研究方案，能够借助相应的软件和理论计算对机电系统进行设计、仿真和分析。课程目标3：培养责任意识和团队意识，积极承担相关的研究和生产任务。课程目标4：树立管理意识，能够针对项目开发计划合理分配任务并规划开发进程，对产品的开发成本进行核算。三、课程目标与毕业要求《机电综合创新设计》课程教学目标对机械电子工程专业毕业要求的支撑见表1。表1课程教学目标与毕业要求关系毕业要求指标点课程目标支持强度3.设计/开发解决方案：能够设计针对机械工程领域的复杂工程问题的解决方案，设计满足特定需求的机械系统、零部件或工艺流程，并能够在设计环节中体现创新意识，考虑社会、健康、安全、法律、文化以及环境等因素。3.2能够设计开发实现特定功能的复杂机械系统以及系统中的零部件，掌握复杂机械系统及零部件的制造工艺过程，并能够体现创新意识。课程目标1：融会贯通机械电子工程课程的理论和方法，能够综合应用所学课程对机电产品的原理、结构和控制系统进行分析和测绘，并实现机电产品的结构、控制系统开发。H5.使用现代工具：能够针对机械工程领域的复杂工程问题，开发、选择与使用恰当的技术、资源、现代工程工具和信息技术工具，包括对机械工程领域的复杂工程问题的预测与模拟，并能够理解其局限性。5.2针对具体的机械工程中的复杂工程问题，能够开发、选择和使用合适的现代信息技术工具和工程工具对问题进行模拟分析和预测。课程目标2：了解我国机电产品的实际需求和短板，能够按照具体要求明确研究目标，拟定研究路线，制定研究方案，能够借助相应的软件和理论计算对机电系统进行设计、仿真和分析。M9.个人和团队：能够在多学科背景下的团队中承担个体、团队成员以及负责人的角色。9.1理解团队合作的重要性，具有与团队成员或负责人协调合作的团队精神和能力，能够在多学科背景下的团队中独立或合作开展工作并发挥作用；课程目标3：培养责任意识和团队意识，积极承担相关的研究和生产任务。M11.项目管理：理解并掌握工程管理原理与经济决策方法，并能在多学科环境中应用。11.2能在多学科环境下，在工程项目实施过程中有效运用工程管理原理与经济决策方法。课程目标4：树立管理意识，能够针对项目开发计划合理分配任务并规划开发进程，对产品的开发成本进行核算。M注：表中“H（高）、M（中）”表示课程与相关毕业要求的关联度。四、教学内容、基本要求与学时分配教学内容、基本要求与学时分配见表2。表2教学内容、教学要求与学时分配教学内容教学要求，教学重点难点教学方式课时安排对应的课程目标1.介绍项目任务教学要求：展示项目所需关键元件和技术，介绍项目任务。重点：明确项目任务的需求。难点：理解工业自动化常用技术。讲授实践1天3、42.拟定路线，设计技术方案教学要求：（1）学生将工程问题转化为技术问题，拟定技术路线；（2）按照项目需求，设定、讨论和制定技术方案。重点：技术方案的合理设计。难点：从原理方案中挑选出可行的技术方案。演示讨论1天1、3、43.产品结构设计教学要求：细化技术方案，完成标准件选型、零件设计和三维模型的建立。重点：合理设计机械结构。难点：零件的结构设计、零件间的连接关系等机械结构细节特征的设计。演示讨论2天3、44.设计和展示电气原理教学要求：设计和展示电气原理图、电气接线图。重点：领会设计思想，掌握设计方法，合理表达设计方案。难点：方案可行，符合规范。演示讨论2天2、3、45.设计和展示人机界面和控制程序教学要求：设计和展示人机交互界面、控制程序。重点：领会设计思想，掌握设计方法，合理表达设计方案。难点：遵循人机工程原则，界面美观可行，程序优化。演示讨论2天2、3、46.设计和展示技术文档教学要求：设计和展示产品设计说明书、产品使用手册。重点：有效传达、展示设计理念和设计过程。难点：产品设计说明书逻辑清晰、数据准确；产品使用手册图文丰富，符合规范。演示讨论1天2、3、47.汇总资料，项目展示教学要求：（1）将图纸、程序、设计报告等资料汇总打印，行成完整的技术资料。（2）汇报展示整体方案设计和预期效果。重点：汇总资料，项目展示；难点：采用合适的方式将技术方案和工作量完整展示。演示1天1、2、3、4合计2周五、教学方法及手段《机电综合创新设计》采取工程项目驱动，学生组织团队，自主挑选项目后，教师分配题目，布置设计任务。本课程注重理论知识的深入和综合交叉运用，强调培养运用基础理论知识解决生产实际中问题的能力，同时兼顾新技术、新工艺及其发展方向的介绍，培养学生解决机械工程领域中的复杂问题的能力、团队协作能力和工程管理能力。本课程采用讲授、讨论、演示和实践等教学方法，依据项目中题目的要求，学生组成团队合作进行原理方案设计、技术方案可行性分析、机械机构设计、程序设计、人机界面设计、电气控制设计及技术资料的整理。在此过程中，培养学生自主学习能力、动手能力、综合运用知识的能力和创新思维能力。六、课程资源1.推荐教材：《机电综合创新设计》自编2.参考书：（1）NeiISclater.机械设计实用机构与装置图册（原书第5版）[M].北京:机械工业出版社,2014.（2）成大先.机械设计手册（第六版）[M].北京:化学工业出版,2017.（3）谭培波.创新算法—TRIZ、系统创新和技术创造力[M].武汉:华中科技大学出版社,2008.（4）J.Craig.机器人学导论（原书第4版）[M].北京:机械工业出版社,2018.3.期刊：（1）ChineseJournalofMechanicalEngineering[J].ISSN1000-9345.中国机械工程学会.（2）计算机集成制造系统[J].ISSN:1006-5911.兵器工业210所.（3）InternationalJournalOfAdvancedManufacturingTechnology[J].ISSN:0268-3768.Springer.（4）机器人[J].ISSN:1002-0446.中国科学院沈阳自动化研究所.4.网络资源：（1）中国大学MOOC(慕课)/course/YZPC-1449956184（2）机械社区/forum-1460-1.html七、课程考核对课程目标的支撑课程成绩由：学习态度、工作量完成情况、设计能力、设计说明书（报告书）和图纸质量、和答辩成绩五部分构成，具体考核/评价细则及对课程目标的支撑关系见表3。表3课程考核对课程目标的支撑考核环节分值考核/评价细则课程目标1234学习态度10（1）主要考核学生学习纪律和答疑情况。（2）教师根据课堂整体表现情况评分。√√55工作量完成情况30（1）主要考核学生分组任务完成设计任务情况。（2）教师根据小组和个人完成任务情况评分。√√√√15555设计能力20（1）主要考核产品结构、控制与程序正确合理性。（2）教师根据产品结构和控制系统的完整度、程序的质量进行评分。√√√√5555设计说明书和图纸质量20（1）主要考核学生的绘图（建模）、说明书撰写水平高低情况。（2）教师根据模型、图纸和说明书的质量高低评分。√√√1055答辩成绩20（1）主要考核学生答辩自述和回答问题情况。（2）教师根据答辩自述情况和回答问题正确性与否进行评分。√√√√5555合计：10040202020八、考核与成绩评定1.考核方式及成绩评定课程设计采用优、良、中、及格、不及格五级评分制。即90分以上为优，80~89分为良，70~79分为中，60~69分为及格，60分以下为不及格。总成绩分五部分：学习态度、工作量完成情况、设计能力、设计说明书（报告书）、图纸（模型）质量和答辩成绩。其中：（1）学习态度占10%，无故旷课达3次取消总成绩；（2）工作量完成情况占30%；（3）设计能力占20%；（4）设计说明书（报告书）和图纸质量占20%；（5）答辩成绩占20%。最后一周的周五进行验收、答辩，由2-3位教师组成答辩考核小组，对每位学生进行口试答辩，要求学生根据设计回答教师所提出的问题。课程设计成绩根据学生设计的合理性、计算的准确性、设计说明书和图纸的规范性、设计中分析与解决问题的能力及设计态度和答辩情况综合评定。2.成绩评定标准考核内容、评价标准、所占比重见表4。表4考核方式评价标准考核方式所占比重(%)100>x≥90（优秀）90>x≥80（良好）80>x≥70（中等）70>x≥60（及格）x<60（不及格）课堂表现10学习认真、态度端正，遵守纪律,表现优秀。学习认真、态度端正，遵守纪律,表现良好。遵守纪律，学习态度良好，表现中等。遵守纪律，学习态度一般，表现一般。学习纪律较差，表现较差。工作量完成情况30小组完成设计任务的90%以上，个人承担任务50%以上。小组完成设计任务的80%以上，个人承担任务40%以上。小组完成设计任务的70%以上，个人承担任务30%以上。小组完成设计任务的60%以上，个人承担任务20%以上。小组完成设计任务的60%以下。设计能力20综合运用理论知识、计算机技能较强，程序设计完善，能够较好地处理工程实际问题。综合运用理论知识、计算机技能较好，程序设计满足功能要求，能够处理工程实际问题。综合运用理论知识、计算机技能一般，控制程序可以运行，基本能够处理工程实际问题。综合运用理论知识、计算机技能一般，控制程序不完整，不能处理工程实际问题。综合运用理论知识、计算机技能较差，没有控制程序，不能处理工程实际问题。设计说明书和图纸质量20设计方案正确、表达清楚；设计思路、方法科学合理；达到课程设计规定的要求；图纸（模型）质量较高。设计方案正确、表达较为清楚；设计思路、方法科学合理；达到课程设计规定的要求；图纸（模型）质量良好。设计方案基本正确、表达较为清楚；设计思路