《创新技法与创新设计》课程教学大纲2

PAGEPAGE8《创新技法与创新设计》课程教学大纲一、课程基本信息课程名称创新技法与创新设计课程编号课程性质选修课课程类别专业课开课单位机电工程学院授课学期第6学期学分/学时2/32课内学时32理论授课32上机学时课内实践0实验学时0课外学时32适用专业机械电子工程是否双语否先修课程大学生创业基础机械设计后续课程毕业设计环节二、课程简介本课程是机械电子本科专业机械设计方向的一门专业选修课，是对机械电子专业学生进行素质教育和创新能力培养的一门主要课程。本课程通过阐释执行机械运动装置的设计问题，包括机械机构系统设计和机械结构设计，并结合工程中的创新实例，揭示机械创新设计的理论与方法，启迪学生的创新思维，开拓创新视野，培养学生的创新意识，提高其机械创新设计能力。通过本课程的学习，使学生掌握机械创新设计的思维基础和技术基础，掌握创新原理与创新技法，具备活跃的思维能力和较强的动手能力，能够按照一定的功能要求，自己动手设计出新型的机构或装置，并加以试验验证。为学生进一步学习有关专业课和日后从事机械工程技术工作及创新设计打下基础。三、课程目标及对毕业要求指标点的支撑（一）课程目标课程目标1.能力目标掌握机械创新设计的基础知识，包括思维基础和技术基础，了解机械创新设计的特点及其对社会发展的影响。使学生理解创造思维和创造原理，熟悉机器、机械、机构的组成、运动及控制，初步具备自主分析具体机械案例中不同设计方法带来的不同结果的能力，培养学生的自主学习素质。课程目标2.知识目标掌握机械创新设计技法，包括机构的演化、变异原理与创新设计，机构组合与创新设计，机械结构与创新设计，仿生原理与创新设计，反求工程与创新设计，机械系统运动方案与创新设计，TRIZ理论与创新设计等知识，使学生具备独自改进现有机构、运用不同设计理论进行创新机构设计、机构组合设计、结构设计等方面的创新设计能力，培养学生的工匠精神与自律意识素质。课程目标3.素养目标有意识引导、培养学生的工匠精神（机构的组合与机械结构的创新设计）、工作学习自律（机械的运动与控制）、团队意识（结合创新案例），树立正确的科研观、专业观、社会观，实现显性与隐性教育的有机结合，培养创新思维，促进学生的自由全面发展。具备创新思维能力，具备将创新思维方法应用于简单机构、机械结构进行创新设计的能力，培养学生的团队协作意识、自主学习意识，促进学生创新素质的全面提升。三、课程基本教学内容第一单元机械创新设计基础（学时数：8学时）1.课程主要内容思维基础：创新与创新设计，常规设计、现代设计与创新设计，机械创新设计的内容，创新教育与人才培养；思维概述，思维的类型，创造性思维的形成与发展，思维方式与创新方法。技术基础：机器的组成分析，机构及其机械运动形态分析，机械的控制系统，机械运动及其控制，机械系统及其发展。2.重点和难点思维的类型，创造性思维的形成与发展，思维方式与创新方法，各种机构及其机械运动形态分析，机械运动的转向与控制，机械运动的调速与控制，机械运动的离合与控制，机械运动的制动与控制。3.学生学习预期成果经过本单元学习，使学生掌握机械创新设计的思维基础和技术基础知识，理解创造思维和创造原理，加深对机器、机械、机构的组成、运动及控制的认知，初步具备自主分析具体机械案例中不同设计方法带来不同结果的能力，培养学生的自主学习素质。4.教学方式采用讲授法和自主学习法相结合的教学方式实现本单元课程目标。结合相关机构图片等通过讲授法教学；应用自主学习法给学生留思考题，让学生利用网络资源自主学习的方式寻找答案，提出解决问题的措施，然后提出讨论评价。5.支撑课程目标本单元知识、教学方式支撑的课程目标中内容描述：课程目标2.掌握机械创新设计的基础知识，包括思维基础和技术基础，了解机械创新设计的特点及其对社会发展的影响。使学生理解创造思维和创造原理，熟悉机器、机械、机构的组成、运动及控制，初步具备自主分析具体机械案例中不同设计方法带来的不同结果的能力，培养学生的自主学习素质。课程目标3.由课程讲授使学生明白机械创新设计与社会发展进步的紧密联系，树立正确的科研观、专业观、社会观，实现显性与隐性教育的有机结合，培养创新思维，促进学生的自由全面发展。第二单元机械机构与结构创新设计（学时数：10学时）1.课程主要内容机构的演化、变异与创新设计，包括机架变换与创新设计，构件形状变异与创新设计，运动副形状变异与创新设计，运动副等效代换与创新设计；机构的组合与创新设计，包括机构组合的基本概念，机构组成原理与机构创新设计，机构串联组合、机构并联组合、叠加组合、封闭组合与创新设计，其他类型的机构组合与创新设计；机械结构与创新设计，包括机械结构设计的概念与基本要求，转动副、移动副、构件、机架的结构与创新设计，机械零件结构的集成化与创新设计，机械产品的模块化与创新设计。2.重点和难点低副机构、高副机构的机架变换，构件、运动副形状变异与创新设计空间运动副与平面运动副、高副与低副、滑动摩擦副与滚动副的等效变换；机构组成原理与创新设计示例，机构串联、并联、叠加、封闭组合与创新设计；转动副、移动副结构与创新设计，杆类、盘类、轴类构件、执行构件结构与创新设计、机架的结构与创新设计。3.学生学习预期成果经过本单元学习，使学生掌握机构的演化、变异设计，串联、并联、叠加、封闭组合设计，转动副、移动副结构设计，杆类、盘类、轴类构件、执行构件结构设计的理论知识，并具备对应机构、结构设计的能力，逐步培养学生的工匠精神、自律意识。4.教学方式采用讲授法、讨论法、练习法和自主学习法相结合的教学方式实现本单元课程目标。结合相关机构图片、视频等通过讲授法教学；学生以小组为单位，围绕特定机械设计问题，应用自主学习法给学生留思考题，让学生利用网络资源自主学习的方式寻找答案，提出解决问题的措施，通过课堂讨论、课堂练习，巩固所学知识，培养合作精神，激发学生的学习兴趣，提高学生学习的独立性。5.支撑课程目标本单元知识、教学方式支撑的课程目标中内容描述：课程目标2.掌握机械创新设计的理论方法，包括机构的演化、变异原理与创新设计，机构组合与创新设计，机械结构与创新设计，使学生具备独自改进现有机构、进行创新机构设计、机构组合设计、结构设计等方面的创新设计能力，培养学生的工匠精神与自律意识素质。课程目标3.由课程讲授围绕课程内容有意识引导、培养学生的工匠精神（机构的组合与机械结构的创新设计）、工作学习自律（机械的运动与控制），树立正确的科研观、专业观、社会观，实现显性与隐性教育的有机结合，培养创新思维，促进学生的自由全面发展。第三单元创新技法与机械创新设计（学时数：10学时）1.课程主要内容仿生原理与机械设计，包括仿生机械手、步行与仿生机构、爬行与仿生机构、飞行与仿生机构、游动与仿生机构设计；反求工程与创新设计，包括机械设备的反求设计、技术资料的反求设计、计算机辅助反求设计；机械系统运动方案与创新设计，包括机械系统运动方案设计的构思、机械系统的运动协调设计、机械系统运动方案设计的过程与评估；TRIZ理论与创新设计，TRIZ理论及其应用、计算机辅助创新设计。2.重点和难点仿生机械手、步行与仿生机构、爬行与仿生机构、飞行与仿生机构、游动与仿生机构设计；机械设备的反求设计、计算机辅助反求设计；机械系统运动中带传动、链传动、齿轮传动等典型传动装置的应用场合，机械系统的运动协调设计；TRIZ理论及其应用。3.学生学习预期成果经过本单元学习，使学生掌握仿生机械设计，机械设备的反求设计，机械系统运动方案与创新设计，TRIZ理论与创新设计等知识，使学生具备独自运用不同设计理论进行创新机构设计、机构组合设计、结构设计等方面的创新设计能力，培养提升学生的工匠精神与自律意识素质。4.教学方式采用讲授法、讨论法、练习法和自主学习法相结合的教学方式实现本单元课程目标。结合相关机构图片、视频等通过讲授法教学；学生以小组为单位，围绕特定机械设计问题，应用自主学习法给学生留思考题，让学生利用网络资源自主学习的方式寻找答案，提出解决问题的措施，通过课堂讨论、课堂练习，巩固所学知识，培养合作精神，激发学生的学习兴趣，提高学生学习的独立性。5.支撑课程目标本单元知识、教学方式支撑的课程目标中内容描述：课程目标2.掌握机械创新设计的理论方法，包括仿生原理与创新设计，反求工程与创新设计，机械系统运动方案与创新设计，TRIZ理论与创新设计等知识，使学生具备独自运用不同设计理论进行创新机构设计、机构组合设计、结构设计等方面的创新设计能力，培养提升学生的工匠精神与自律意识素质。课程目标3.由课程讲授，围绕课程内容有意识引导、培养学生的工匠精神、工作学习自律、团队意识，树立正确的科研观、专业观、社会观，实现显性与隐性教育的有机结合，培养创新思维，促进学生的自由全面发展。第四单元机械创新设计综合案例（学时数：4学时）1.课程主要内容主要包括平动齿轮传动装置的创新设计案例分析、机构应用创新设计案例分析、多功能平口钳的创新设计案例分析、发动机主体机构的创新设计案例分析。2.重点和难点平动齿轮传动装置的创新设计案例分析、机构应用创新设计案例分析、多功能平口钳的创新设计案例分析、发动机主体机构的创新设计案例分析。3.学生学习预期成果经过本单元学习，使学生掌握创新理论在机械设计实践中的应用，初步具备创新思维能力，具备将创新思维方法应用于简单机构、机械结构进行创新设计的能力，培养学生的团队协作意识、自主学习意识，促进学生创新素质的全面提升。4.教学方式采用讲授法、任务驱动法、讨论法和自主学习法相结合的教学方式实现本单元课程目标。结合机械创新设计综合案例，通过讲授法教学引导；给学生布置课程相关的探究性学习任务，学生以小组为单位，围绕特定机械设计案例，应用自主学习法，让学生利用网络资源自主学习的方式寻找答案，提出解决问题的措施，通过课堂讨论，巩固所学知识，培养合作精神，激发学生的学习兴趣，提高学生学习的独立性。5.支撑课程目标本单元知识、教学方式支撑的课程目标中内容描述：课程目标3.使学生明白机械创新设计与社会发展进步的紧密联系，围绕课程内容有意识引导、培养学生的工匠精神、工作学习自律、团队意识，树立正确的科研观、专业观、社会观，实现显性与隐性教育的有机结合，培养创新思维，促进学生的自由全面发展。具备创新思维能力，具备将创新思维方法应用于简单机构、机械结构进行创新设计的能力，培养学生的团队协作意识、自主学习意识，促进学生创新素质的全面提升。五、教学内容、教学方式支撑课程目标汇总序号主要内容主要教学方式学时分配课内课外学时比例支撑课程目标1第一单元机械创新设计基础讲授法和自主学习法相结合41:1课程目标1、32第二单元机械机构与结构创新设计讲授法、讨论法、练习法和自主学习法相结合121:1课程目标2、33第三单元现代设计方法与机械创新设计讲授法、讨论法、练习法和自主学习法121:1课程目标2、34第四单元机械创新设计综合案例讲授法、任务驱动法、讨论法和自主学习法相结合41:1课程目标2、3六、考核方式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，包括课堂表现、课后独立作业、分组专题设计3个环节。课程总评成绩由3个环节的成绩加权而成，成绩均为百分制，课堂表现权重20%，课后独立作业权重40%，分组专题设计权重40%。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。课程成绩构成及比例考核环节目标分值考核/评价细则支撑的课程目标课堂表现成绩100分，占总评成绩的20%课堂表现100考核内容：学生课堂回答问题、与老师交流互动情况。评价细则：回答问题相关度与准确度、随堂有效交流次数不少于5次（20分/次）；少于100则为实际分值，超过5次按100分作为此环节最终成绩。课程目标1、2、3课后独立作业成绩100分，占总评成绩的40%课后独立作业100考核内容：机械机构系统设计、机械结构设计问题相关的小知识点作业。评价细则：主要考核学生对各单元知识点的理解和掌握程度；每次作业按100分制单独评分，取各次成绩的平均值作为此环节最终成绩。课程目标1、2、3分组专题设计成绩100分，占总评成绩的40%分组专题设计100考核内容：2-3名学生一组，分组完成给定机械设计问题。评价细则：考查应用创新设计理念解决机械设计工程问题的能力、口头和文字表达能力；教师根据选题、设计图纸（2D/3D）、报告和答辩情况评分，满分为100分，取各次设计成绩的平均值计入设计成绩。课程目标1/2v考核环节课堂表现、课后独立作业、分组专题设计及非技术能力考核标准如下表。考核环节基本要求评价标准75-89分60-74分0-59分课堂表现学生课堂及时、正确地回答问题、与老师能够有效交流互动。（支撑课程目标1、2、3）回答问题正确；随堂交流内容贴合主题，不空洞；回答问题和有效交流次数大于等于5次回答问题较为正确；随堂交流内容较为贴合主题，不空洞；回答问题和有效交流次数少于5次回答问题基本正确；随堂交流内容基本贴合主题；回答问题和有效交流次数少于4次回答问题不正确；随堂交流内容空洞、不贴合主题；回答问题和有效交流次数少于3次课后独立作业机械机构系统设计、机械结构设计问题相关的小知识点作业。（支撑课程目标1、2、3）按时交作业；基本概念正确、论述逻辑清楚；层次分明，语言规范。按时交作业；基本概念正确