三維實體建模及設計教學大綱

PAGEPAGE14《三維實體建模及設計》課程教學大綱一、課程基本信息課程名稱三維實體建模及設計課程編號310120002課程性質(zhì)必修課課程類別學科專業(yè)基礎課開課單位機械基礎教研室授課學期第4學期學分/學時2/32課內(nèi)學時32理論授課16上機學時16課內(nèi)實踐實驗學時課外學時32適用專業(yè)智能制造、材料成型及控制工程、測控技術與儀器是否雙語否先修課程工程制圖、機械設計基礎后續(xù)課程機械制造技術基礎、畢業(yè)設計二、課程簡介《三維軟件建模與設計》是機械類和近機類專業(yè)的專業(yè)基礎課，是學生從事機械設計與仿真分析的重要課程，為實踐性較強的一門課程。本課程對零件、裝配體、工程圖進行模塊化學習，使學生掌握草圖繪制、零件造型、機器裝配、工程圖、機構運動分析與仿真以及機械結(jié)構模擬等知識和技巧，最終具備利用三維軟件進行機械建模設計與仿真的能力?；诒菊n程實操性強的特點，采用邊講解邊練習的授課方式。三、課程目標及對畢業(yè)要求指標點的支撐（一）課程目標通過本課程的學習，使學生達到以下目標：課程目標1知識目標.掌握機械零件創(chuàng)建、裝配、機構運動仿真、工程圖創(chuàng)建的相關知識和操作技能。課程目標2能力目標.利用“任務驅(qū)動”模式，培養(yǎng)學生具備機械產(chǎn)品概念性設計、運動仿真和工程表達的能力。課程目標3價值塑造.通過機械產(chǎn)品設計和答辯，練就克服困難的勇氣，培養(yǎng)團隊協(xié)作意識和批判性思維，提升嚴謹求實、敢于創(chuàng)新的科學精神。（二）課程目標對畢業(yè)要求指標點的支撐課程目標支撐畢業(yè)要求指標點畢業(yè)要求課程目標1指標點5-1：能夠合理選擇與使用解決復雜智能制造/材料成型及控制/測控系統(tǒng)工程問題所需的多種儀器設備、信息資源、現(xiàn)代工程工具和信息技術工具。5-使用現(xiàn)代工具課程目標2指標點5-1：能夠合理選擇與使用解決復雜智能制造/材料成型及控制/測控系統(tǒng)工程問題所需的多種儀器設備、信息資源、現(xiàn)代工程工具和信息技術工具。指標點10-1：掌握符合行業(yè)規(guī)范和要求的技術文件寫作方法，能夠就復雜工程問題通過書面報告及陳述發(fā)言等形式清晰表達或回應。5-使用現(xiàn)代工具10-溝通課程目標3指標點10-1：掌握符合行業(yè)規(guī)范和要求的技術文件寫作方法，能夠就復雜工程問題通過書面報告及陳述發(fā)言等形式清晰表達或回應。10-溝通四、課程基本教學內(nèi)容及對課程目標的支撐（一）課程基本教學內(nèi)容第一單元軟件入門（學時數(shù)：2學時）1.課程主要內(nèi)容通過生動實例說明學習三維設計的重要性，介紹本課程的任務、性質(zhì)以及學習方法；了解三維設計軟件的的安裝方法、用戶界面、視圖和模型顯示類型、鼠標操作；熟練實體建模的一般過程、模型的顯示與控制、設計樹的作用與一般規(guī)則。2.重點和難點重點：Solidworks的基本操作。難點：Solidworks的安裝方法。3.教學方法通過多媒體課件和機房實操相結(jié)合，采用邊講解邊練習方式，培養(yǎng)學生實際應用能力。4.學生學習預期成果了解三維軟件建模與設計的基本思路，熟練掌握Solidworks軟件的基本操作。5.支撐課程目標支撐目標1、2、3第二單元草圖繪制（學時數(shù)：2學時）1.課程主要內(nèi)容通過草繪繪制的講解，掌握草圖繪制工作界面、草圖繪圖工具、草圖編輯工具、草圖的尺寸標注和幾何約束，通過實例進行草圖繪制練習。2.重點和難點重點：掌握Solidworks中二維草繪創(chuàng)建方法及各個草繪命令的操作。難點：二維草繪創(chuàng)建過程中欠約束和過約束的解決技巧。3.教學方法通過多媒體課件和機房實操相結(jié)合，采用邊講解邊練習方式，培養(yǎng)學生實際應用能力。4.學生學習預期成果熟練設置草繪環(huán)境設置及構建草圖的繪制和編輯命令。5.支撐課程目標支撐目標1第三單元拉伸特征建模（學時數(shù)：2學時）1.課程主要內(nèi)容通過實例講解三維零件設計中的拉伸特征，掌握拉伸創(chuàng)建實體模型基礎特征的步驟、技巧與方法。2.重點和難點重點：熟練掌握拉伸命令的使用。難點：創(chuàng)建拉伸特征的步驟及方法。3.教學方法通過多媒體課件和機房實操相結(jié)合，采用邊講解邊練習方式，培養(yǎng)學生實際應用能力。4.學生學習預期成果熟練掌握拉伸創(chuàng)建實體模型基礎特征的步驟、技巧與方法。5.支撐課程目標支撐目標1第四單元旋轉(zhuǎn)特征建模（學時數(shù)：2學時）1.課程主要內(nèi)容通過實例講解三維零件設計中的旋轉(zhuǎn)特征，掌握旋轉(zhuǎn)創(chuàng)建實體模型基礎特征的步驟、技巧與方法。2.重點和難點重點：熟練掌握旋轉(zhuǎn)命令的使用。難點：創(chuàng)建旋轉(zhuǎn)特征的步驟及方法。3.教學方法通過多媒體課件和機房實操相結(jié)合，采用邊講解邊練習方式，培養(yǎng)學生實際應用能力。4.學生學習預期成果熟練掌握旋轉(zhuǎn)創(chuàng)建實體模型基礎特征的步驟、技巧與方法。5.支撐課程目標支撐目標1第五單元參考幾何體及零件建模（學時數(shù)：2學時）1.課程主要內(nèi)容通過實例講解三維零件設計中的基準平面、基準軸、基準點、基準坐標系，以及孔特征，掌握建立參考幾何體和異形孔特征的步驟、技巧與方法。2.重點和難點重點：熟練掌握建立基準平面、基準軸和異形孔特征的使用。難點：具有異形孔特征的復雜實體建模步驟及方法。3.教學方法通過多媒體課件和機房實操相結(jié)合，采用邊講解邊練習方式，培養(yǎng)學生實際應用能力；通過實際案例分析，強調(diào)理論與實踐相結(jié)合，促進學生知識整合，培養(yǎng)學生的反思能力。4.學生學習預期成果熟練掌握基準平面、基準軸、基準點、基準坐標系和異形孔特征操作步驟、技巧與方法。5.支撐課程目標支撐目標1第六單元修飾特征建模（學時數(shù)：2學時）1.課程主要內(nèi)容通過實例講解三維零件設計中的倒角特征、抽殼特征、拔模特征、筋特征，以及鏡像和陣列特征，掌握利用混合特征創(chuàng)建實體模型的步驟、技巧與方法。2.重點和難點重點：熟練使用修飾特征等工具來構建模型。難點：創(chuàng)建修飾特征的技巧。3.教學方法通過多媒體課件和機房實操相結(jié)合，采用邊講解邊練習方式，培養(yǎng)學生實際應用能力；通過實際案例分析，強調(diào)理論與實踐相結(jié)合，促進學生知識整合，培養(yǎng)學生的反思能力。4.學生學習預期成果熟練掌握倒角特征、抽殼特征、拔模特征、筋特征，以及鏡像和陣列特征的操作步驟、技巧與方法。5.支撐課程目標支撐目標1第七單元掃描特征建模（學時數(shù)：2學時）1.課程主要內(nèi)容通過實例講解三維零件設計中的掃描特征，掌握掃描創(chuàng)建實體模型基礎特征的步驟、技巧與方法，同時了解父子特征的基本概念和利用設計樹修改屬性的方法。2.重點和難點重點：熟練使用掃描特征等工具來構建模型。難點：創(chuàng)建掃描特征的技巧。3.教學方法通過多媒體課件和機房實操相結(jié)合，采用邊講解邊練習方式，培養(yǎng)學生實際應用能力；通過實際案例分析，強調(diào)理論與實踐相結(jié)合，促進學生知識整合，培養(yǎng)學生的反思能力。4.學生學習預期成果熟練掌握掃描創(chuàng)建實體模型基礎特征的步驟、技巧與方法。5.支撐課程目標支撐目標1第八單元放樣特征建模（學時數(shù)：2學時）1.課程主要內(nèi)容通過實例講解三維零件設計中的放樣特征，掌握放樣創(chuàng)建實體模型基礎特征的步驟、技巧與方法。2.重點和難點重點：熟練使用放樣特征等工具來構建模型。難點：創(chuàng)建放樣特征的技巧。3.教學方法通過多媒體課件和機房實操相結(jié)合，采用邊講解邊練習方式，培養(yǎng)學生實際應用能力；通過實際案例分析，強調(diào)理論與實踐相結(jié)合，促進學生知識整合，培養(yǎng)學生的反思能力。4.學生學習預期成果熟練掌握放樣創(chuàng)建實體模型基礎特征的步驟、技巧與方法。5.支撐課程目標支撐目標1第九單元標準件設計（學時數(shù)：2學時）1.課程主要內(nèi)容通過實例講解螺栓、螺母、彈簧、齒輪等標準件的設計，以及設計庫的調(diào)用步驟、技巧與方法。2.重點和難點重點：掌握實現(xiàn)齒輪參數(shù)化的步驟方法及應用螺旋掃描特征創(chuàng)建螺紋和彈簧的方法。難點：掌握參數(shù)化方法及螺旋掃描的創(chuàng)建方法3.教學方法通過多媒體課件和機房實操相結(jié)合，采用邊講解邊練習方式，培養(yǎng)學生實際應用能力；通過實際案例分析，強調(diào)理論與實踐相結(jié)合，促進學生知識整合，培養(yǎng)學生的反思能力。4.學生學習預期成果熟練掌握實現(xiàn)齒輪參數(shù)化、螺旋掃描特征的創(chuàng)建步驟、技巧與方法。5.支撐課程目標支撐目標1、2第十單元裝配體自下而上的設計和配合方式（學時數(shù)：2學時）1.課程主要內(nèi)容通過生動實例講解自下而上三維裝配設計的基本思想，掌握標準配合、高級配合和機械配合等零件配合的使用要點，以及三維裝配設計中干涉分析、質(zhì)量和密度屬性分析的基本應用過程和要點。2.重點和難點重點：掌握裝配體自下而上設計的一般流程和零件間裝配配合類型。難點：選擇合理的配合類型和組裝順序。3.教學方法通過多媒體課件和機房實操相結(jié)合，采用邊講解邊練習方式，培養(yǎng)學生實際應用能力；通過實際案例分析，強調(diào)理論與實踐相結(jié)合，促進學生知識整合，培養(yǎng)學生的反思能力。4.學生學習預期成果采用自下而上的設計，熟練掌握對組合件的合理裝配。5.支撐課程目標支撐目標1、2第十一單元裝配體自上而下的設計和爆炸視圖（學時數(shù)：2學時）1.課程主要內(nèi)容通過生動實例講解自上而下三維裝配設計的基本思想和創(chuàng)建方法，掌握爆炸視圖的創(chuàng)建過程和方法及零部件的外觀處理方法。2.重點和難點重點：掌握創(chuàng)建爆炸視圖的一般流程。難點：裝配體自上而下的設計思想構建，合理選擇方法布局裝配體。3.教學方法通過多媒體課件和機房實操相結(jié)合，采用邊講解邊練習方式，培養(yǎng)學生實際應用能力；通過實際案例分析，強調(diào)理論與實踐相結(jié)合，促進學生知識整合，培養(yǎng)學生的反思能力。4.學生學習預期成果熟練掌握對裝配體爆炸視圖和解除爆炸視圖的創(chuàng)建，了解裝配體設計中自上而下設計的思想構建。5.支撐課程目標支撐目標1、2、3第十二單元機構運動分析和仿真（學時數(shù)：2學時）1.課程主要內(nèi)容通過生動實例講解，深刻了解運動算例界面及機構組裝的步驟，并掌握機構運動仿真的一般流程。2.重點和難點重點：掌握機構運動仿真的一般流程。難點：機構運動仿真的過程。3.教學方法通過多媒體課件和機房實操相結(jié)合，采用邊講解邊練習方式，培養(yǎng)學生實際應用能力；通過實際案例分析，強調(diào)理論與實踐相結(jié)合，促進學生知識整合，培養(yǎng)學生的反思能力。4.學生學習預期成果熟練掌握機構運動仿真的一般流程。5.支撐課程目標支撐目標1、2、3第十三單元創(chuàng)建工程圖和工程視圖（學時數(shù)：2學時）1.課程主要內(nèi)容通過本講課的學習，認識工程圖創(chuàng)建界面，掌握創(chuàng)建工程圖的一般流程。通過實例的練習，掌握創(chuàng)建常規(guī)視圖、投影視圖、剖視圖（全剖視圖、半剖視圖和局部視圖）、斜視圖、局部視圖以及斷裂視圖等視圖的創(chuàng)建方法。2.重點和難點重點：掌握創(chuàng)建工程圖的步驟及方法。難點：投影視圖、剖視圖（全剖視圖、半剖視圖和局部視圖）、斜視圖、局部視圖以及斷裂視圖的創(chuàng)建方法。3.教學方法通過多媒體課件和機房實操相結(jié)合，采用邊講解邊練習方式，培養(yǎng)學生實際應用能力；通過實際案例分析，強調(diào)理論與實踐相結(jié)合，促進學生知識整合，培養(yǎng)學生的反思能力。4.學生學習預期成果熟練掌握基于三維模型的工程圖創(chuàng)建的一般流程及方法。5.支撐課程目標支撐目標1、2、3第十四單元標注工程圖（學時數(shù)：2學時）1.課程主要內(nèi)容通過本講課的學習，創(chuàng)建零件圖和裝配圖、創(chuàng)建注釋文本、標注尺寸公差、標注幾何公差、標注表面粗糙度。2.重點和難點重點：掌握標注工程圖的步驟及方法。難點：工程圖標注的過程。3.教學方法通過多媒體課件和機房實操相結(jié)合，采用邊講解邊練習方式，培養(yǎng)學生實際應用能力；通過實際案例分析，強調(diào)理論與實踐相結(jié)合，促進學生知識整合，培養(yǎng)學生的反思能力。4.學生學習預期成果熟練掌握標注工程圖的一般步驟及方法。5.支撐課程目標支撐目標1、2、3第十五單元綜合實訓-基本訓練（學時數(shù)：2學時）1.課程主要內(nèi)容本次內(nèi)容是實現(xiàn)學生綜合應用能力的一次訓練，要求在給定時間內(nèi)完成箱體、支座、軸類，以及標準件等幾個特定零件的建模，并生成能夠表達零件完整結(jié)構的標準工程圖。2.重點和難點重點：利用已學命令創(chuàng)建零件模型，并生成工程圖。難點：創(chuàng)建出表達合理的工程圖。3.教學方法通過實際案例分析，強調(diào)理論與實踐相結(jié)合，促進學生知識整合，培養(yǎng)學生的實際應用能力。4.學生學習預期成果完成三維模型和二維裝配圖。5.支撐課程目標支撐目標1、2、3第十六單元綜合實訓-創(chuàng)新訓練（學時數(shù)：2學時）1.課程主要內(nèi)容本次內(nèi)容是培養(yǎng)學生團隊協(xié)作能力和創(chuàng)新意識的綜合訓練，要求以小組（3-5人）為單位，協(xié)同合作、分工明確、相互檢查、資源共享、共同進步，運用三維軟件自主創(chuàng)新設計一套機械產(chǎn)品（例如運輸工具、農(nóng)用機械，以及日用產(chǎn)品等各種機械設備，具體類型不限），該產(chǎn)品要求不少于20個零件（包括標準件），并且可實現(xiàn)1-2個運動功能，最終要以PPT、動畫等形式作品匯報和答辯。2.重點和難點重點：對預期功能的機械產(chǎn)品能夠?qū)崿F(xiàn)概念性設計。難點：創(chuàng)新性思維和批判性精神的培養(yǎng)。3.教學方法通過小組合作設計，發(fā)展學生的協(xié)作能力和創(chuàng)新設計能力；通過課堂匯報和課堂答辯，強化知識應用意識，練就學生克服困難的勇氣，發(fā)展學生的創(chuàng)新能力和反思能力。4.學生學習預期成果綜合運用Solidworks三維軟件開展上機操作，完成所設計產(chǎn)品的三維模型（零件模型和裝配體模型）、二維裝配圖和至少一個關鍵零件的二維零件圖，并生成展示拆、裝過程的爆炸動畫和工作原理的運動動畫。5.支撐課程目標支撐目標1、2、3（二）課程基本教學內(nèi)容對課程目標的支撐課程教學內(nèi)容教學方法支撐的課程目標學時安排課內(nèi)課外學時比例第一單元軟件入門講授法、案例教學、機房實操課程目標1、2、321：2第二單元草圖繪制講授法、案例教學、機房實操課程目標121：2第三單元拉伸特征建模講授法、案例教學、機房實操課程目標121：2第四單元旋轉(zhuǎn)特征建模講授法、案例教學、機房實操課程目標121：2第五單元參考幾何體及零件建模講授法、案例教學、機房實操課程目標121：2第六單元修飾特征建模講授法、案例教學、機房實操課程目標121：2第七單元掃描特征建模講授法、案例教學、機房實操課程目標121：2第八單元放樣特征建模講授法、案例教學、機房實操課程目標121：2第九單元標準件設計講授法、案例教學、機房實操課程目標1、221：2第十單元裝配體自下而上的設計和配合方式講授法、案例教學、機房實操課程目標1、221：2第十一單元裝配體自上而下的設計和爆炸視圖講授法、案例教學、機房實操課程目標1、2、321：2第十二單元機構運動分析和仿真講授法、案例教學、機房實操課程目標1、2、321：2第十三單元創(chuàng)建工程圖和工程視圖講授法、案例教學、機房實操課程目標1、221：2第十四單元標注工程圖講授法、案例教學、機房實操課程目標1、221：2第十五單元綜合實訓-基本訓練案例教學、課堂匯報課程目標1、2、321：2第十六單元綜合實訓-創(chuàng)新訓練小組實訓、課堂匯報課程目標1、2、321：2合計32五、課程考核及對課程目標的支撐（一）課程考核課程的考核以考核學生能力及培養(yǎng)目標的達成與否為主要目的，以檢查學生對各知識點的掌握程度和應用能力為重要內(nèi)容，包括課上表現(xiàn)、課后作業(yè)和綜合實訓3個環(huán)節(jié)。課程總評成績?yōu)榘俜种疲筛鳝h(huán)節(jié)的成績加權而成，課上表現(xiàn)占比20%，課后作業(yè)占比30%，綜合實訓權重50%。各考核環(huán)節(jié)所占分值比例可根據(jù)具體情況進行調(diào)整，建議值及考核細則如下。課程成績構成（百分制）課程成績構成比例考核環(huán)節(jié)目標分值考核/評價細則課上表現(xiàn)20%課堂表現(xiàn)10課堂聽課態(tài)度、互動狀態(tài)及出勤率等課堂表現(xiàn)。目標分值=0.1*課堂表現(xiàn)平均成績隨堂練習70本門課程12次隨堂練習，主要考核零件、裝配、工程圖創(chuàng)建的相關內(nèi)容。目標分值=0.7*隨堂練習平均成績測驗20本門課程2次課堂測驗，主要考核裝配、工程圖創(chuàng)建的相關內(nèi)容。目標分值=0.2*測驗平均成績課后作業(yè)20%課后作業(yè)100本門課程11次課后作業(yè)，主要考核零件、裝配、工程圖創(chuàng)建的相關內(nèi)容。目標分值=1*作業(yè)平均成績綜合實訓60%基本訓練40該環(huán)節(jié)為專題設計環(huán)節(jié)，主要考核零件構建和標準工程圖的生成。根據(jù)使用所學工具的數(shù)量、清晰復雜程度以及工程圖的表達情況判定環(huán)節(jié)成績。目標分值=0.4*環(huán)節(jié)成績創(chuàng)新訓練60該環(huán)節(jié)為小組合作創(chuàng)新設計環(huán)節(jié)，成績由教師評價、小組互評和小組自評組成，在教師評價中包含答辯成績。目標分值=0.6*（0.5*教師評價成績+0.3小組互評平均成績+0.2*小組自評成績）（二）課程考核對課程目標的支撐教學內(nèi)容考核內(nèi)容考核方式支撐的課程目標第一單元軟件入門1-1Solidworks的基本操作。隨堂練習課程目標1、2、3第二單元草圖繪制2-1二維草繪創(chuàng)建步驟及方法；2-2二維草繪創(chuàng)建過程中欠約束和過約束的解決技巧。隨堂練習，課后作業(yè)課程目標1第三單元拉伸特征建模3-1拉伸特征命令的使用；3-2拉伸特征的步驟及方法。隨堂練習，課后作業(yè)課程目標1第四單元旋轉(zhuǎn)特征建模4-1旋轉(zhuǎn)特征命令的使用；4-2旋轉(zhuǎn)特征的步驟及方法。隨堂練習，課后作業(yè)課程目標1第五單元參考幾何體及零件建模5-1基準特征的使用；5-2異形孔特征的使用。隨堂練習，課后作業(yè)課程目標1第六單元修飾特征建模6-1倒角特征、抽殼特征、拔模特征、筋特征的使用；6-2鏡像和陣列特征的使用。隨堂練習，課后作業(yè)課程目標1第七單元掃描特征建模7-1掃描特征命令的使用；7-2掃描特征的步驟及方法。隨堂練習，課后作業(yè)課程目標1第八單元放樣特征建模8-1放樣特征命令的使用；8-2放樣特征的步驟及方法。隨堂練習，課后作業(yè)課程目標1第九單元標準件設計9-1齒輪參數(shù)化的步驟方法；9-2應用螺旋掃描特征創(chuàng)建螺紋和彈簧的方法。隨堂練習，課后作業(yè)課程目標1、2第十單元裝配體自下而上的設計和配合方式10-1裝配體自下而上設計的一般流程；10-2選擇合理的配合類型和組裝