三维实体建模及设计教学大纲

PAGEPAGE14《三维实体建模及设计》课程教学大纲一、课程基本信息课程名称三维实体建模及设计课程编号310120002课程性质必修课课程类别学科专业基础课开课单位机械基础教研室授课学期第4学期学分/学时2/32课内学时32理论授课16上机学时16课内实践实验学时课外学时32适用专业智能制造、材料成型及控制工程、测控技术与仪器是否双语否先修课程工程制图、机械设计基础后续课程机械制造技术基础、毕业设计二、课程简介《三维软件建模与设计》是机械类和近机类专业的专业基础课，是学生从事机械设计与仿真分析的重要课程，为实践性较强的一门课程。本课程对零件、装配体、工程图进行模块化学习，使学生掌握草图绘制、零件造型、机器装配、工程图、机构运动分析与仿真以及机械结构模拟等知识和技巧，最终具备利用三维软件进行机械建模设计与仿真的能力。基于本课程实操性强的特点，采用边讲解边练习的授课方式。三、课程目标及对毕业要求指标点的支撑（一）课程目标通过本课程的学习，使学生达到以下目标：课程目标1知识目标.掌握机械零件创建、装配、机构运动仿真、工程图创建的相关知识和操作技能。课程目标2能力目标.利用“任务驱动”模式，培养学生具备机械产品概念性设计、运动仿真和工程表达的能力。课程目标3价值塑造.通过机械产品设计和答辩，练就克服困难的勇气，培养团队协作意识和批判性思维，提升严谨求实、敢于创新的科学精神。（二）课程目标对毕业要求指标点的支撑课程目标支撑毕业要求指标点毕业要求课程目标1指标点5-1：能够合理选择与使用解决复杂智能制造/材料成型及控制/测控系统工程问题所需的多种仪器设备、信息资源、现代工程工具和信息技术工具。5-使用现代工具课程目标2指标点5-1：能够合理选择与使用解决复杂智能制造/材料成型及控制/测控系统工程问题所需的多种仪器设备、信息资源、现代工程工具和信息技术工具。指标点10-1：掌握符合行业规范和要求的技术文件写作方法，能够就复杂工程问题通过书面报告及陈述发言等形式清晰表达或回应。5-使用现代工具10-沟通课程目标3指标点10-1：掌握符合行业规范和要求的技术文件写作方法，能够就复杂工程问题通过书面报告及陈述发言等形式清晰表达或回应。10-沟通四、课程基本教学内容及对课程目标的支撑（一）课程基本教学内容第一单元软件入门（学时数：2学时）1.课程主要内容通过生动实例说明学习三维设计的重要性，介绍本课程的任务、性质以及学习方法；了解三维设计软件的的安装方法、用户界面、视图和模型显示类型、鼠标操作；熟练实体建模的一般过程、模型的显示与控制、设计树的作用与一般规则。2.重点和难点重点：Solidworks的基本操作。难点：Solidworks的安装方法。3.教学方法通过多媒体课件和机房实操相结合，采用边讲解边练习方式，培养学生实际应用能力。4.学生学习预期成果了解三维软件建模与设计的基本思路，熟练掌握Solidworks软件的基本操作。5.支撑课程目标支撑目标1、2、3第二单元草图绘制（学时数：2学时）1.课程主要内容通过草绘绘制的讲解，掌握草图绘制工作界面、草图绘图工具、草图编辑工具、草图的尺寸标注和几何约束，通过实例进行草图绘制练习。2.重点和难点重点：掌握Solidworks中二维草绘创建方法及各个草绘命令的操作。难点：二维草绘创建过程中欠约束和过约束的解决技巧。3.教学方法通过多媒体课件和机房实操相结合，采用边讲解边练习方式，培养学生实际应用能力。4.学生学习预期成果熟练设置草绘环境设置及构建草图的绘制和编辑命令。5.支撑课程目标支撑目标1第三单元拉伸特征建模（学时数：2学时）1.课程主要内容通过实例讲解三维零件设计中的拉伸特征，掌握拉伸创建实体模型基础特征的步骤、技巧与方法。2.重点和难点重点：熟练掌握拉伸命令的使用。难点：创建拉伸特征的步骤及方法。3.教学方法通过多媒体课件和机房实操相结合，采用边讲解边练习方式，培养学生实际应用能力。4.学生学习预期成果熟练掌握拉伸创建实体模型基础特征的步骤、技巧与方法。5.支撑课程目标支撑目标1第四单元旋转特征建模（学时数：2学时）1.课程主要内容通过实例讲解三维零件设计中的旋转特征，掌握旋转创建实体模型基础特征的步骤、技巧与方法。2.重点和难点重点：熟练掌握旋转命令的使用。难点：创建旋转特征的步骤及方法。3.教学方法通过多媒体课件和机房实操相结合，采用边讲解边练习方式，培养学生实际应用能力。4.学生学习预期成果熟练掌握旋转创建实体模型基础特征的步骤、技巧与方法。5.支撑课程目标支撑目标1第五单元参考几何体及零件建模（学时数：2学时）1.课程主要内容通过实例讲解三维零件设计中的基准平面、基准轴、基准点、基准坐标系，以及孔特征，掌握建立参考几何体和异形孔特征的步骤、技巧与方法。2.重点和难点重点：熟练掌握建立基准平面、基准轴和异形孔特征的使用。难点：具有异形孔特征的复杂实体建模步骤及方法。3.教学方法通过多媒体课件和机房实操相结合，采用边讲解边练习方式，培养学生实际应用能力；通过实际案例分析，强调理论与实践相结合，促进学生知识整合，培养学生的反思能力。4.学生学习预期成果熟练掌握基准平面、基准轴、基准点、基准坐标系和异形孔特征操作步骤、技巧与方法。5.支撑课程目标支撑目标1第六单元修饰特征建模（学时数：2学时）1.课程主要内容通过实例讲解三维零件设计中的倒角特征、抽壳特征、拔模特征、筋特征，以及镜像和阵列特征，掌握利用混合特征创建实体模型的步骤、技巧与方法。2.重点和难点重点：熟练使用修饰特征等工具来构建模型。难点：创建修饰特征的技巧。3.教学方法通过多媒体课件和机房实操相结合，采用边讲解边练习方式，培养学生实际应用能力；通过实际案例分析，强调理论与实践相结合，促进学生知识整合，培养学生的反思能力。4.学生学习预期成果熟练掌握倒角特征、抽壳特征、拔模特征、筋特征，以及镜像和阵列特征的操作步骤、技巧与方法。5.支撑课程目标支撑目标1第七单元扫描特征建模（学时数：2学时）1.课程主要内容通过实例讲解三维零件设计中的扫描特征，掌握扫描创建实体模型基础特征的步骤、技巧与方法，同时了解父子特征的基本概念和利用设计树修改属性的方法。2.重点和难点重点：熟练使用扫描特征等工具来构建模型。难点：创建扫描特征的技巧。3.教学方法通过多媒体课件和机房实操相结合，采用边讲解边练习方式，培养学生实际应用能力；通过实际案例分析，强调理论与实践相结合，促进学生知识整合，培养学生的反思能力。4.学生学习预期成果熟练掌握扫描创建实体模型基础特征的步骤、技巧与方法。5.支撑课程目标支撑目标1第八单元放样特征建模（学时数：2学时）1.课程主要内容通过实例讲解三维零件设计中的放样特征，掌握放样创建实体模型基础特征的步骤、技巧与方法。2.重点和难点重点：熟练使用放样特征等工具来构建模型。难点：创建放样特征的技巧。3.教学方法通过多媒体课件和机房实操相结合，采用边讲解边练习方式，培养学生实际应用能力；通过实际案例分析，强调理论与实践相结合，促进学生知识整合，培养学生的反思能力。4.学生学习预期成果熟练掌握放样创建实体模型基础特征的步骤、技巧与方法。5.支撑课程目标支撑目标1第九单元标准件设计（学时数：2学时）1.课程主要内容通过实例讲解螺栓、螺母、弹簧、齿轮等标准件的设计，以及设计库的调用步骤、技巧与方法。2.重点和难点重点：掌握实现齿轮参数化的步骤方法及应用螺旋扫描特征创建螺纹和弹簧的方法。难点：掌握参数化方法及螺旋扫描的创建方法3.教学方法通过多媒体课件和机房实操相结合，采用边讲解边练习方式，培养学生实际应用能力；通过实际案例分析，强调理论与实践相结合，促进学生知识整合，培养学生的反思能力。4.学生学习预期成果熟练掌握实现齿轮参数化、螺旋扫描特征的创建步骤、技巧与方法。5.支撑课程目标支撑目标1、2第十单元装配体自下而上的设计和配合方式（学时数：2学时）1.课程主要内容通过生动实例讲解自下而上三维装配设计的基本思想，掌握标准配合、高级配合和机械配合等零件配合的使用要点，以及三维装配设计中干涉分析、质量和密度属性分析的基本应用过程和要点。2.重点和难点重点：掌握装配体自下而上设计的一般流程和零件间装配配合类型。难点：选择合理的配合类型和组装顺序。3.教学方法通过多媒体课件和机房实操相结合，采用边讲解边练习方式，培养学生实际应用能力；通过实际案例分析，强调理论与实践相结合，促进学生知识整合，培养学生的反思能力。4.学生学习预期成果采用自下而上的设计，熟练掌握对组合件的合理装配。5.支撑课程目标支撑目标1、2第十一单元装配体自上而下的设计和爆炸视图（学时数：2学时）1.课程主要内容通过生动实例讲解自上而下三维装配设计的基本思想和创建方法，掌握爆炸视图的创建过程和方法及零部件的外观处理方法。2.重点和难点重点：掌握创建爆炸视图的一般流程。难点：装配体自上而下的设计思想构建，合理选择方法布局装配体。3.教学方法通过多媒体课件和机房实操相结合，采用边讲解边练习方式，培养学生实际应用能力；通过实际案例分析，强调理论与实践相结合，促进学生知识整合，培养学生的反思能力。4.学生学习预期成果熟练掌握对装配体爆炸视图和解除爆炸视图的创建，了解装配体设计中自上而下设计的思想构建。5.支撑课程目标支撑目标1、2、3第十二单元机构运动分析和仿真（学时数：2学时）1.课程主要内容通过生动实例讲解，深刻了解运动算例界面及机构组装的步骤，并掌握机构运动仿真的一般流程。2.重点和难点重点：掌握机构运动仿真的一般流程。难点：机构运动仿真的过程。3.教学方法通过多媒体课件和机房实操相结合，采用边讲解边练习方式，培养学生实际应用能力；通过实际案例分析，强调理论与实践相结合，促进学生知识整合，培养学生的反思能力。4.学生学习预期成果熟练掌握机构运动仿真的一般流程。5.支撑课程目标支撑目标1、2、3第十三单元创建工程图和工程视图（学时数：2学时）1.课程主要内容通过本讲课的学习，认识工程图创建界面，掌握创建工程图的一般流程。通过实例的练习，掌握创建常规视图、投影视图、剖视图（全剖视图、半剖视图和局部视图）、斜视图、局部视图以及断裂视图等视图的创建方法。2.重点和难点重点：掌握创建工程图的步骤及方法。难点：投影视图、剖视图（全剖视图、半剖视图和局部视图）、斜视图、局部视图以及断裂视图的创建方法。3.教学方法通过多媒体课件和机房实操相结合，采用边讲解边练习方式，培养学生实际应用能力；通过实际案例分析，强调理论与实践相结合，促进学生知识整合，培养学生的反思能力。4.学生学习预期成果熟练掌握基于三维模型的工程图创建的一般流程及方法。5.支撑课程目标支撑目标1、2、3第十四单元标注工程图（学时数：2学时）1.课程主要内容通过本讲课的学习，创建零件图和装配图、创建注释文本、标注尺寸公差、标注几何公差、标注表面粗糙度。2.重点和难点重点：掌握标注工程图的步骤及方法。难点：工程图标注的过程。3.教学方法通过多媒体课件和机房实操相结合，采用边讲解边练习方式，培养学生实际应用能力；通过实际案例分析，强调理论与实践相结合，促进学生知识整合，培养学生的反思能力。4.学生学习预期成果熟练掌握标注工程图的一般步骤及方法。5.支撑课程目标支撑目标1、2、3第十五单元综合实训-基本训练（学时数：2学时）1.课程主要内容本次内容是实现学生综合应用能力的一次训练，要求在给定时间内完成箱体、支座、轴类，以及标准件等几个特定零件的建模，并生成能够表达零件完整结构的标准工程图。2.重点和难点重点：利用已学命令创建零件模型，并生成工程图。难点：创建出表达合理的工程图。3.教学方法通过实际案例分析，强调理论与实践相结合，促进学生知识整合，培养学生的实际应用能力。4.学生学习预期成果完成三维模型和二维装配图。5.支撑课程目标支撑目标1、2、3第十六单元综合实训-创新训练（学时数：2学时）1.课程主要内容本次内容是培养学生团队协作能力和创新意识的综合训练，要求以小组（3-5人）为单位，协同合作、分工明确、相互检查、资源共享、共同进步，运用三维软件自主创新设计一套机械产品（例如运输工具、农用机械，以及日用产品等各种机械设备，具体类型不限），该产品要求不少于20个零件（包括标准件），并且可实现1-2个运动功能，最终要以PPT、动画等形式作品汇报和答辩。2.重点和难点重点：对预期功能的机械产品能够实现概念性设计。难点：创新性思维和批判性精神的培养。3.教学方法通过小组合作设计，发展学生的协作能力和创新设计能力；通过课堂汇报和课堂答辩，强化知识应用意识，练就学生克服困难的勇气，发展学生的创新能力和反思能力。4.学生学习预期成果综合运用Solidworks三维软件开展上机操作，完成所设计产品的三维模型（零件模型和装配体模型）、二维装配图和至少一个关键零件的二维零件图，并生成展示拆、装过程的爆炸动画和工作原理的运动动画。5.支撑课程目标支撑目标1、2、3（二）课程基本教学内容对课程目标的支撑课程教学内容教学方法支撑的课程目标学时安排课内课外学时比例第一单元软件入门讲授法、案例教学、机房实操课程目标1、2、321：2第二单元草图绘制讲授法、案例教学、机房实操课程目标121：2第三单元拉伸特征建模讲授法、案例教学、机房实操课程目标121：2第四单元旋转特征建模讲授法、案例教学、机房实操课程目标121：2第五单元参考几何体及零件建模讲授法、案例教学、机房实操课程目标121：2第六单元修饰特征建模讲授法、案例教学、机房实操课程目标121：2第七单元扫描特征建模讲授法、案例教学、机房实操课程目标121：2第八单元放样特征建模讲授法、案例教学、机房实操课程目标121：2第九单元标准件设计讲授法、案例教学、机房实操课程目标1、221：2第十单元装配体自下而上的设计和配合方式讲授法、案例教学、机房实操课程目标1、221：2第十一单元装配体自上而下的设计和爆炸视图讲授法、案例教学、机房实操课程目标1、2、321：2第十二单元机构运动分析和仿真讲授法、案例教学、机房实操课程目标1、2、321：2第十三单元创建工程图和工程视图讲授法、案例教学、机房实操课程目标1、221：2第十四单元标注工程图讲授法、案例教学、机房实操课程目标1、221：2第十五单元综合实训-基本训练案例教学、课堂汇报课程目标1、2、321：2第十六单元综合实训-创新训练小组实训、课堂汇报课程目标1、2、321：2合计32五、课程考核及对课程目标的支撑（一）课程考核课程的考核以考核学生能力及培养目标的达成与否为主要目的，以检查学生对各知识点的掌握程度和应用能力为重要内容，包括课上表现、课后作业和综合实训3个环节。课程总评成绩为百分制，由各环节的成绩加权而成，课上表现占比20%，课后作业占比30%，综合实训权重50%。各考核环节所占分值比例可根据具体情况进行调整，建议值及考核细则如下。课程成绩构成（百分制）课程成绩构成比例考核环节目标分值考核/评价细则课上表现20%课堂表现10课堂听课态度、互动状态及出勤率等课堂表现。目标分值=0.1*课堂表现平均成绩随堂练习70本门课程12次随堂练习，主要考核零件、装配、工程图创建的相关内容。目标分值=0.7*随堂练习平均成绩测验20本门课程2次课堂测验，主要考核装配、工程图创建的相关内容。目标分值=0.2*测验平均成绩课后作业20%课后作业100本门课程11次课后作业，主要考核零件、装配、工程图创建的相关内容。目标分值=1*作业平均成绩综合实训60%基本训练40该环节为专题设计环节，主要考核零件构建和标准工程图的生成。根据使用所学工具的数量、清晰复杂程度以及工程图的表达情况判定环节成绩。目标分值=0.4*环节成绩创新训练60该环节为小组合作创新设计环节，成绩由教师评价、小组互评和小组自评组成，在教师评价中包含答辩成绩。目标分值=0.6*（0.5*教师评价成绩+0.3小组互评平均成绩+0.2*小组自评成绩）（二）课程考核对课程目标的支撑教学内容考核内容考核方式支撑的课程目标第一单元软件入门1-1Solidworks的基本操作。随堂练习课程目标1、2、3第二单元草图绘制2-1二维草绘创建步骤及方法；2-2二维草绘创建过程中欠约束和过约束的解决技巧。随堂练习，课后作业课程目标1第三单元拉伸特征建模3-1拉伸特征命令的使用；3-2拉伸特征的步骤及方法。随堂练习，课后作业课程目标1第四单元旋转特征建模4-1旋转特征命令的使用；4-2旋转特征的步骤及方法。随堂练习，课后作业课程目标1第五单元参考几何体及零件建模5-1基准特征的使用；5-2异形孔特征的使用。随堂练习，课后作业课程目标1第六单元修饰特征建模6-1倒角特征、抽壳特征、拔模特征、筋特征的使用；6-2镜像和阵列特征的使用。随堂练习，课后作业课程目标1第七单元扫描特征建模7-1扫描特征命令的使用；7-2扫描特征的步骤及方法。随堂练习，课后作业课程目标1第八单元放样特征建模8-1放样特征命令的使用；8-2放样特征的步骤及方法。随堂练习，课后作业课程目标1第九单元标准件设计9-1齿轮参数化的步骤方法；9-2应用螺旋扫描特征创建螺纹和弹簧的方法。随堂练习，课后作业课程目标1、2第十单元装配体自下而上的设计和配合方式10-1装配体自下而上设计的一般流程；10-2选择合理的配合类型和组装