《增材制造技术》课程 教学大纲

PAGEPAGE12《增材制造技术》课程教学大纲一、课程基本信息课程名称增材制造技术课程编号课程性质选修课课程类别专业课开课单位智能制造教研室授课学期第7学期学分/学时2/32课内学时32理论授课28上机学时0课内实践0实验学时4课外学时32适用专业智能制造专业是否双语否先修课程工程制图，工程力学，机械设计II，机械制造技术基础，智能加工技术，控制工程基础后续课程毕业设计二、课程简介《增材制造技术》是理论和实践性都较强的一门专业限选课程。本课程主要介绍与增材制造技术相关的材料类型、工艺方法和应用知识，通过课堂教学、实验教学和项目研究，使学生掌握增材制造技术的基本理论、基本知识和基本技能，培养学生创新开发和应用增材制造技术和设备解决工程实践中遇到的实际问题的能力。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：掌握增材制造技术的基本理论、知识和技能，培养学生跨学科的创新思维能力。课程目标2：掌握增材制造工艺的材料类型、工艺方法、设备和应用要求等相关知识的一般规律，具备对最新前沿进展的增材制造工艺和设备进行创新开发和应用的能力。课程目标3：通过课堂实验或项目研究，引导学生采用增材制造技术解决工程实践过程中遇到的实际问题，培养学生的创新能力和综合实践能力。课程目标4：通过专业知识的学习和实际操作训练，引导学生了解增材制造技术对社会生产生活方式的影响，培养学生服务社会的意识。（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1-3：学习专业基础知识，掌握解决复杂智能制造工程问题的基本思路和方法；指标点3-2：能够在综合考虑特定需求和社会、健康、安全、法律、文化以及环境等因素的基础上，提出问题的解决方案，在设计环节中能够体现创新意识；1-工程知识3-设计/开发解决方案课程目标2指标点1-3：学习专业基础知识，掌握解决复杂智能制造工程问题的基本思路和方法；指标点3-2：能够在综合考虑特定需求和社会、健康、安全、法律、文化以及环境等因素的基础上，提出问题的解决方案，在设计环节中能够体现创新意识；1-工程知识3-设计/开发解决方案课程目标3指标点3-2：能够在综合考虑特定需求和社会、健康、安全、法律、文化以及环境等因素的基础上，提出问题的解决方案，在设计环节中能够体现创新意识；指标点3-3：能够设计满足特定需求的智能制造系统、零部件或制造工艺，并体现创新意识。3-设计/开发解决方案课程目标4指标点3-2：能够在综合考虑特定需求和社会、健康、安全、法律、文化以及环境等因素的基础上，提出问题的解决方案，在设计环节中能够体现创新意识；指标点3-3：能够设计满足特定需求的智能制造系统、零部件或制造工艺，并体现创新意识。3-设计/开发解决方案四、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增材制造技术简介（学时数：2学时）1.课程主要内容（1）了解本课程研究的对象和内容;（2）掌握增材制造技术的基本概念和术语;（3）了解增材制造技术的应用和发展现状。2.重点和难点掌握增材制造技术的基本概念和术语3.教学方法（1）通过多媒体课件和传统教学相结合，阐明增材制造技术基本原理，丰富学生关于增材制造技术基本知识结构；（2）通过案例分析和思维驱动，强调理论与实践相结合，促进学生关于增材制造技术的应用和发展现状知识整合，培养学生的反思能力。4.学生学习预期成果（1）清晰了解本课程的研究对象及内容。（2）能够运用增材制造技术的基本概念和术语，深入阐释增材制造技术方法的具体工艺流程和实际应用，结合案例，辨证理解科技发展对社会的服务性，树立正确道德观。（3）探究增材制造技术的应用和发展现状，具有逻辑思维和工程思维及探索未知的精神，具备分析、解决增材技术总具体制造问题的能力。5.支撑课程目标课程目标1：掌握增材制造技术的基本理论、知识和技能，培养学生跨学科的创新思维能力。第二单元增材制造基本工艺（学时数：8学时）1.课程主要内容（1）掌握增材制造工艺分类和专业术语;（2）掌握增材制造技术的基本工艺特点、材料和应用领域；（3）掌握挤压成型工艺设备的基本操作方法。2.重点和难点掌握增材制造技术的基本工艺特点、材料和应用领域；挤压成型工艺设备的基本操作方法。3.教学方法（1）采用“思政案例+启发驱动”方式，通过增材制造原理的发现、中国工程院院士卢秉恒的故事等知识点融入思政元素，培养学生不畏艰辛的科学探索精神和深厚的家国情怀。（2）采用“视频动画+图片道具”方式，形象直观帮助学生理解、掌握不同类型增材工艺的特点，感受增材制造“点-线-面-体”的成型之美，传承新工科理念。（3）采用“总结归纳+对比分析”方式，通过图表形式进一步归纳比较不同增材制造工艺的特点，帮助学生梳理知识点，清晰重点和难点。（4）采用“小组探究+专题论文”方式，通过线上任务发布、线下小组探究，以科技论文的方式探讨不同增材制造工艺的原理、特点和应用及发展，树立严谨求实的职业观，跨学科创新的思维。4.学生学习预期成果（1）识记增材制造工艺分类和专业术语，对比不同增材制造工艺的特点，充分领会增材制造工艺在成型过程中的重要作用。（2）描述增材制造技术的基本工艺特点、材料和应用领域，充分感受增材制造工艺成型之美，理解其增材制造概念对生产生活带领的变革性意义。（3）拓展增材制造技术的应用与发展，了解增材制造发展的方法与前沿。5.支撑课程目标课程目标1：掌握增材制造技术的基本理论、知识和技能，培养学生跨学科的创新思维能力。课程目标2：掌握增材制造工艺的材料类型、工艺方法、设备和应用要求等相关知识的一般规律，具备对最新前沿进展的增材制造工艺和设备进行创新开发和应用的能力。课程目标3：通过课堂实验或项目研究，引导学生采用增材制造技术解决工程实践过程中遇到的实际问题，培养学生的创新能力和综合实践能力。第三单元增材制造数据分析（学时数：2学时）1.课程主要内容（1）掌握增材制造中使用的文件格式类型和特点;（2）掌握增材制造工艺规划的基本方法。2.重点和难点掌握增材制造中使用的文件格式类型和特点;增材制造工艺规划的基本方法。教学方法（1）采用“科学故事+模型展示”方式，讲授路径规划的重要性，建立科学思维。（2）采用“图片展示+启发驱动”方式，讲授路径规划的要点，融入美育元素，使学生能够体会和感受自然与制造中的关联美，迸发追求美、创新美的热情。（3）采用“对比分析+总结归纳”方式，讲增材制造文件格式类型和特点，深入理解在增材制造中数据传递的作用。4.学生学习预期成果（1）分析增材制造文件格式传输机制，归纳文件格式特点，并了解其在增材制造中的关键作用。（2）对比分析路径规划与增材工艺的关系，深入理解路径规划的重要性，拓宽科研思维和创新思维。5.支撑课程目标课程目标1：掌握增材制造技术的基本理论、知识和技能，培养学生跨学科的创新思维能力。课程目标2：掌握增材制造工艺的材料类型、工艺方法、设备和应用要求等相关知识的一般规律，具备对最新前沿进展的增材制造工艺和设备进行创新开发和应用的能力。第四单元增材制造材料成型原理（学时数：4学时）1.课程主要内容1.了解增材制造工艺中材料成型原理;2.掌握材料与能量相互作用的规律。2.重点和难点掌握增材制造材料与能量相互作用的规律。3.教学方法（1）采用“模型展示+思维驱动”方式，讲授不同材料采用不同增材工艺加工，联系能量与材料的相互作用关系。（2）采用“比喻拟人+动画展示”方式，讲授不同材料的成型原理，深入理解增材制造的工艺与材料的相辅相成。（3）采用“对比分析+前后联系”方式，讲授不同材料不同增材制造工艺的相互作用机理，为增材制造工艺的发展作用打下基础，并融入立德树人教育，厚植科研创新素养。4.学生学习预期成果（1）领会增材制造中材料与能量的联系和枢纽的重要意义，为后续增材制造知识的拓展打下良好的基础。（2）梳理不同增材制造工艺中能量的变化，充分理解工艺与适应材料之间的联系和转化，培养学生建构工程思维。（3）描述增材制造的发展与材料的关系，以动态发展的观点解释增材制造的发展机制及方向。5.支撑课程目标课程目标1：掌握增材制造技术的基本理论、知识和技能，培养学生跨学科的创新思维能力。课程目标2：掌握增材制造工艺的材料类型、工艺方法、设备和应用要求等相关知识的一般规律，具备对最新前沿进展的增材制造工艺和设备进行创新开发和应用的能力。课程目标3：通过课堂实验或项目研究，引导学生采用增材制造技术解决工程实践过程中遇到的实际问题，培养学生的创新能力和综合实践能力。第五单元增材制造工艺优化方法（学时数：4学时）1.课程主要内容（1）了解增材制造工艺的基本优化方法;（2）掌握增材制造工艺性能优化策略。2.重点和难点掌握增材制造技术工艺性能优化策略3.教学方法（1）采用“思政案例+启发思考”方式，讲授增材制造工艺优化的必要性，融入工匠精神、科学家故事等思政元素，树立学生探索未知、勇于创新的精神。（2）采用“科研案例+研究热点”方式，讲授增材制造工艺优化的意义，领悟工艺优化在增材制造中的关键作用，引出优化策略。（3）采用“问题探究+任务驱动”方式，通过线上任务发布、线下小组探究，探讨增材制造优化策略与增材制造工艺及材料的关系，前后知识联系贯通，在增材制造原理的基础上阐述增材制造优化策略的原理与规律。4.学生学习预期成果（1）理解增材制造工艺优化策略的重要作用，领会工艺优化是增材制造技术发展的重要方向之一。（2）掌握增材制造工艺优化策略的方法，对增材制造技术的发展方向具有一定的判断。5.支撑课程目标课程目标1：掌握增材制造技术的基本理论、知识和技能，培养学生跨学科的创新思维能力。课程目标2：掌握增材制造工艺的材料类型、工艺方法、设备和应用要求等相关知识的一般规律，具备对最新前沿进展的增材制造工艺和设备进行创新开发和应用的能力。第六单元增材制造设计(拓扑优化)（学时数：4学时）1.课程主要内容（1）掌握增材制造技术制造零件的结构要求;（2）掌握面向增材制造技术的零件结构优化方法。2.重点和难点掌握增材制造技术制造零件的结构要求和面向增材制造技术的零件结构优化方法。3.教学方法（1）采用“游戏体验+课堂互动”方式，讲授增材制造技术制造零件的结构过程，培养学生建立形象思维，深入理解增材制造技术制造零件的特点。（2）采用“动画视频+启发驱动”方式，讲授增材制造技术构建零件结构的机制，形象直观了解零件结构对增材制造给迥异过程中的影响。（3）采用“小组探究+任务驱动”方式，讲授面向增材制造技术的零件结构优化方法，通过科研案例，阐释其优化结构的增材制造适应性，培养理论联系实践的能力。4.学生学习预期成果（1）从实际案例入手，领会零件结构及优化方法在增材制造过程中的作用，树立增材制造工程观念。（2）探究增材制造技术零件成型机制，阐述结构优化的意义，拓展增材制造技术发展的根本原理，具备分析、解决增材制造技术实际工程问题的能力。5.支撑课程目标课程目标1：掌握增材制造技术的基本理论、知识和技能，培养学生跨学科的创新思维能力。课程目标2：掌握增材制造工艺的材料类型、工艺方法、设备和应用要求等相关知识的一般规律，具备对最新前沿进展的增材制造工艺和设备进行创新开发和应用的能力。第七单元增材制造技术的应用（学时数：4学时）1.课程主要内容（1）掌握增材制造技术在尖端领域中的最新应用;（2）探索增材制造及其应用的发展方向.2.重点和难点掌握增材制造技术在尖端领域中的最新应用3.教学方法（1）采用“思政案例+主题讨论”方式，讲授增材制造技术与国家重器发展之间的关系，融入社会服务思政元素，传承严谨、创新、发展的新时代工学理念。（2）采用“小组探究+任务驱动”方式，通过线上任务发布、线下小组探究，探讨增材制造及其应用的发展方向，培养逻辑思维、科研思维和创新思维。4.学生学习预期成果（1）领会增材制造技术在尖端领域中的最新应用，应用动态技术发展的思维分析增材制造技术在科研领域应用的进程。（2）探究增材制造及其应用的发展趋势，归纳材制造及其应用的特点与工程意义，理论联系工程实践，建立全面整体观和工程发展思维。5.支撑课程目标课程目标1：掌握增材制造技术的基本理论、知识和技能，培养学生跨学科的创新思维能力。课程目标2：掌握增材制造工艺的材料类型、工艺方法、设备和应用要求等相关知识的一般规律，具备对最新前沿进展的增材制造工艺和设备进行创新开发和应用的能力。第八单元增材制造对制造方式的影响（学时数：2学时）课程主要内容了解增材制造技术对社会生活和生产方式的影响.重点和难点掌握增材制造技术对社会的服务性和对生活生产方式的改进性。3.教学方法（1）采用“思政故事+主题讨论”方式，讲授增材制造改变制造方式的现实意义及增材制造技术的发展对国家制造技术和社会发展的贡献，激发学生对科学研究的热忱，培养学生积极思考、追求真理的科学精神。（2）采用“科研反哺+前沿进展”方式，讲授增材制造的过程与生活生产方式相辅相成的关系，拓展科研对每个人具有的现实意义。4.学生学习预期成果（1）探究增材制造技术对社会的服务性和对生活生产方式的改进性，将增材制造技术的理念结合工程实践。（2）分享增材制造技术相关的对社会产生服务性的最新成果，拓宽学生专业视野，树立学生求真创新、自主规划专业发展的意识。5.支撑课程目标课程目标1：掌握增材制造技术的基本理论、知识和技能，培养学生跨学科的创新思维能力。课程目标2：掌握增材制造工艺的材料类型、工艺方法、设备和应用要求等相关知识的一般规律，具备对最新前沿进展的增材制造工艺和设备进行创新开发和应用的能力。课程目标3：通过课堂实验或项目研究，引导学生采用增材制造技术解决工程实践过程中遇到的实际问题，培养学生的创新能力和综合实践能力。课程目标4：通过专业知识的学习和实际操作训练，引导学生了解增材制造技术对社会生产生活方式的影响，培养学生服务社会的意识。（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增材制造技术简介讲授法课程目标121第二单元增材制造基本工艺讲授法、小组实验、专题研讨、课堂汇报课程目标1、2、381第三单元增材制造数据分析讲授法、案例教学课程目标1、221第四单元增材制造材料成型原理讲授法、案例教学课程目标1、2、341第五单元增材制造工艺优化方法讲授法、案例教学课程目标1、241第六单元增材制造设计(拓扑优化)讲授法、案例教学、专题设计课程目标1、241第七单元增材制造技术应用讲授法、案例教学、课堂汇报课程目标1、2、341第八单元增材制造对制造方式的影响讲授法、案例教学课程目标1、2、3、421合计321五、课程考核及对课程目标的支撑（一）课程考核课程成绩构成（百分制）课程成绩构成比例考核环节目标分值考核/评价细则平时成绩30%作业（百分制）50本门课程5次作业，主要考核二至七单元内容，作业评分的具体标准（提交时间、作业正确率、课外自我学习能力等）目标分值=0.5*作业平均成绩研究报告（百分制）20本门课提交一份研究报告，主要考核对增材制造技术分类及应用的理解，研究报告的具体标准（提交时间，书写格式，课外知识的拓展范围等）目标分值=0.2*研究报告成绩课堂表现（百分制）30本门课考察学生的听课状态，并进行一份专题汇报，主要考核对增材制造技术分类及应用的理解，专题汇报的具体标准（对考核内容的理解层次、课外知识的拓展范围等，参与投票、问卷、抢答、选人、主题讨论、随堂练习等达到200分为满分）目标分值=0.1*平时课堂听课状态+0.2*专题汇报实践成绩20%专题设计（百分制）50本课程完成一次增材制造专题设计实验，主要考核对增材制造技术的工艺、材料和数据处理的理解，专题设计的具体标准（模型的可制造性，结构的合理性和创新性等）考核内容及评价细则目标分值=0.5*专题设计成绩实验（百分制）50本课程完成一次增材制造设计实验，主要考核对增材制造技术的工艺和数据处理的理解，实验评价的具体标准（数据处理的优化度和模型的制造完成度，创新性等）目标分值=0.5*作业成绩期末考试50%知识40考核内容：增材制造的基本原理和工艺方法分类，增材制造过程中的数据处理、工艺规划和工艺优化。考试题型：填空题、选择题、判断题、简答题、分析题、拓展题、思政题等评价细则：课程思政试题（10%）、基础掌握试题（50%）、综合运用试题（20%）和拓展创新试题（20%）。能力30综合应用20创新10（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增材制造技术简介增材制造技术的基本概念和术语作业、课程活动、期末考试课程目标1第二单元增材制造基本工艺2-1掌握增材制造技术的基本工艺特点、材料和应用领域；2-2挤压成型工艺设备的基