《机械创新设计实训》实验教学纲要.doc

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1、机械创新设计实训实验教学纲要实验课程名称：机械创新设计实训实验室名称： 机械设计制造实验室 实验课程编号：061288007适用专业： 机械设计制造及其自动化开设实验项目数： 5个实验对象实验要求必 修实验总学时20本科生选 修专科生一、实验教学目标与要求本课程实验是机械制造技术学科的创新性实验，是发挥学生个人想象力的开放性实验。通过学生自己动手进行各种相关实验的设计和创新，一方面获得基本实验技能的训练, 培养学生独立思考和操作的能力，另一方面培养学生分析和解决实际问题的能力，同时还能激发学生的创新潜能。为学生在毕业设计以及今后从事生产技术工作打下良好的基础。二、实验主要配套仪器设备及台套数慧

2、鱼系列创新设计模具（10套）、“能力风暴”智能机器人本体，及其相关的传感和控制器（10套）、机械原理传动机构创新组合套件（4套）。实验项目内容与学时分配序号实验项目名称学时内容提要（目的、内容、方法）实验类型（验证、演示、综合设计）1机器人运动控制3本实验是在“能力风暴”智能机器人行走系统设计实验的基础之上进一步控制其运动的设计性实验，目的在于充分利用机器人所配置的各种传感器，使机器人在运动过程中具有对周围环境判断和决策的能力，使其“智能化”。该实验需要充分了解各种传感元件的工作原理和控制方式，利用其可视化开发软件VJC1.0编写出复杂的控制程序。最终以实现多个机器的协同运动控制。设计2机器人

3、行走与识别系统3本实验目的在于了解“能力风暴”智能机器人的整体结构，包括其机械运动系统，如传动机构，驱动机构；控制系统，如微控制器M68HC11E1的控制原理；以及各种传感器的功能和分布。通过对其具体功能结构的了解，利用其开发工具VJC1.0对其进行行走控制，实现预定路径的行走，多任务并行发生等相关的实验内容。设计3工程机械结构设计与构造4本实验以国际著名的“慧鱼”创新设计模具为实验素材，将其组装成各种工程机械的模型。通过本实验可以充分发挥实验者的想象力，构造出自己所设想的模型。实验过程中需要熟悉慧鱼模型的各个模块功能和连接方式；了解所要构造工程机械基本结构，能够运用计算机进行LLWin软件编

4、程，通过接口模块合理控制该机械实现相关的运动。综合4生产传输系统设计与构造4本实验以前一个实验为基础，进一步利用“慧鱼”模具组装出多个机械协同动作的生产传输系统。通过该实验可以建立一个模拟的车间生产环境，有助于理解相关的理论知识。实验过程中需要熟悉慧鱼模型的各个模块功能和连接方式；了解所有构造相关设备的基本结构以及传输方式，能够运用计算机进行LLWin软件编程，通过接口模块合理地控制各个机构的相关运动。综合5机械原理传动机构设计与构造6本实验利用传动机构创新组合套件，可以构造出多种机械传动机构，包含机械原理课程中的相关传动机构，如牛头刨床的运动机构，加料小车的传动机构等等。实验过程中可以先验证

5、已有的传动机构，以熟悉该套件的功能；然后在设计出可以实现某种运动的机构，利用该套件进行拼装试验。通过该实验可以迅速从原理上实现某种机构动作的机构设计。综合三、实验教科书、参考书1. 慧鱼创新模具使用手册 2. 能力风暴系列使用手册3. 机械原理传动模型使用手册4新实践指导书附录： 机械创新设计实训课程教学纲要一、课程概述（一）课程学时与学分课程代码：0601 开课专业：机械设计制造及自动化专业 开课学期：第5学期； 课程总学时: 40学时（理论讲授学时：20学时；实验学时:20学时）。学分：1.5学分。（二）课程的性质、机械创新设计是一门培养学生创新能力的专业课。通过本课程的学习，使学生树立创

6、新意识、锻炼创新思维、掌握创新方法，提高学生创新能力。使学生的综合素质、从业能力和工作效率得到一定程度的提高。（三）目的与任务通过机械创新设计教学活动，使学生树立创新意识，掌握创新的基本理论，通过课堂训练和模拟练习，使学生掌握创新思维和创新技法。通过学习和训练最终使学生将所学知识灵活运用于实践中，提高其创新能力并在工作、生活和学习中有所发明、创造和创新。（四）本课程与其他课程的联系与分工本课程是高等工科院校机械设计制造及自动化专业本科生必修的专业课。修研本课程前须学习机械制图、理论力学、机械设计、等相关基础课程。二、课程的内容与基本要求（一）理论教学内容、要求与学时分配第一篇 创新基础知识第一

7、章 感受创新（1学时）1、教学内容创新案例。 2、教学要求通过本章的学习使学生树立创新的信心，培养创新的意识。 3、教学重点机械创新设计个案的评价。第二章 创新的概念和原理（1学时） 1、教学内容第一节 创新学的基本概念第二节 创新能力的智力要素第三节 创新能力的非智力要素2、教学要求通过本章的教学使学生掌握创新的基本概念、创新学的产生和与创新有关的概念：创新与发明；创新与市场；创新与技术；创新与研发。3、教学重点1）、创新能力的智力要素。2）、创新能力的非智力要素。第二篇 思维创新第一章 突破思维障碍（2学时） 1、教学内容第一节 常见的思维障碍第二节 扩展思维视角2、教学要求了解常见的思维

8、障碍，掌握扩展思维视角的方法。3、教学重点常用扩展思维视角的方法。第二章 发现创新点（2学时） 1、教学内容第一节 需求拉动创新第二节 技术促进创新第三节 竞争驱动创新第四节 利用技法寻找创新点2、教学要求了解“需要”是创新的源泉，掌握寻找创新点的基本方法。3、教学重点 寻找创新点的思路和方法第三章 发散思维与收敛思维（2学时） 1、教学内容第一节 发散思维特征与作用第二节 发散思维训练第三节 收敛思维特征与作用第四节 收敛思维训练2、教学要求了解创造性思维的基本概念和一般过程，掌握联想、想象、灵感、直觉、多向思维、横向思维、逆向思维等创造性思维的基本特征和运用。3、教学重点创造性思维的应用。

9、第三篇 创新技法第一章 创新技法概述（1学时） 1、教学内容第一节 方法就是力量第二节 定义第三节 作用 2、教学要求 了解创新技法的概念及应用。第二章 设问检查型技法（3学时） 1、教学内容第一节 设问法的特点与适用范围第二节 奥斯本核检表法第三节 运用核检表法创新实例第四节 5W1H (6W2H) 法 2、教学要求 掌握奥斯本检核表法、5W1H提问法、专项问题检核表法等检核提示型创造技法的技法原理和运用要点，使学生明确该技法是通过提问促使人们思考的方法，大量的思考和有序的检核，有可能产生新的设想或创意。 3、教学重点 奥斯本检核表法的技法原理和运用要点。第三章 组合型技法（2学时）1、教学

10、内容第一节 组合法的特点与适应范围第二节 组合的基本类型第三节 主体附加法第四节 二元坐标法第五节 焦点法第六节 形态分析法2、教学要求掌握主体添加法、同物组合法、异类组合法、重组组合法、信息交合法等组合型创造技法的技法原理和运用要点，使学生明确该技法是将已知事物合二为一，使新组合的事物在性能和服务功能等方面发生变化，以产生新的价值。3、教学重点主体添加法、异类组合法的技法原理和运用要点。第四章 逆向转换型技法（2学时）1、教学内容第一节 原理与特点第二节 逆向反转法第三节 重点转移与问题逆转法 第四节 还原分析法第五节 缺点（祸害）逆用法2、教学要求掌握逆向反转法、重点转移与问题逆转法、还原

11、分析法、缺点（祸害）逆用法等逆向转换型技法的技法原理和运用要点，使学生明确该技法是采用逆向思维 将已知事物反转，使之产生在性能和服务功能等方面发生变化，以产生新的价值。3、教学重点逆向反转法、缺点（祸害）逆用法的技法原理和运用要点。第五章 分析列举型技法（2学时）1、教学内容第一节 方法与类型第二节 特性列举法第三节 缺点列举法 第四节 希望点列举法2、教学要求掌握缺点列举法、希望点列举法、特性列举法、信息列举法等列举分析型创造技法的技法原理和运用要点，使学生明确该技法是把复杂的事物分解为简单要素，有利于抓住问题的主要方面进行有的放矢的创造性思维。3、教学重点缺点列举法、希望点列举法的技法原理

12、和运用要点第六章 联想类比型技法（1学时）1、教学内容第一节 类比概述第二节 综摄法第三节 移植法2、教学要求掌握类比法、移植法、归纳法、演绎法等创造技法的技法原理和运用要点，使学生明确该技法是揭示事物的相关关系或因果关系，使创造从模糊走向精确。3、教学重点类比法、移植法的技法原理和运用要点。第七章 头脑风暴法（1学时）1、教学内容第一节 理论依据第二节 基本原则第三节 实施步骤2、教学要求掌握奥氏智力激励法、改进型智力激励法、函询智力激励法等智力激励型创造技法的技法原理和运用要点，使学生明确该技法是集体操作型创造技法，通过贯彻若干基本原则和规定来营造与会成员之间的智力互激和思维共振，以获取量

13、大面广质高的新设想。 3、教学重点奥氏智力激励法的技法原理和运用要点。第八章 卡片整理型技法（2学时）1、教学内容第一节 KJ法第二节 中山正和法NM法（关键词法）第三节 特斐尔法第四节 ZK法第五节 情报收集法2、教学要求掌握KJ法、NM法、归纳法、ZK法、情报收集法等创造技法的技法原理和运用要点，使学生明确各技法是揭示事物的相关关系的途径，使创造由广入深。3、教学重点KJ法、情报收集法的技法原理和运用要点。（二）实验课教学内容与要求1、实验教学目标与要求本课程实验是机械制造技术学科的创新性实验，是发挥学生个人想象力的开放性实验。通过学生自己动手进行各种相关实验的设计和创新，一方面获得基本实

14、验技能的训练, 培养学生独立思考和操作的能力，另一方面培养学生分析和解决实际问题的能力，同时还能激发学生的创新潜能。为学生在毕业设计以及今后从事生产技术工作打下良好的基础。2、实验主要配套仪器设备及台套数慧鱼系列创新设计模具（10套）、能力风暴”智能机器人本体，及其相关的传感和控制器（10套）、机械原理传动机构创新组合套件（4套）。3、实验项目内容与学时分配1）、机器人运动控制（3学时）本实验是在“能力风暴”智能机器人行走系统设计实验的基础之上进一步控制其运动的设计性实验，目的在于充分利用机器人所配置的各种传感器，使机器人在运动过程中具有对周围环境判断和决策的能力，使其“智能化”。该实验需要充

15、分了解各种传感元件的工作原理和控制方式，利用其可视化开发软件VJC1.0编写出复杂的控制程序。最终以实现多个机器的协同运动控制。2）机器人行走与识别系统（3学时）本实验目的在于了解“能力风暴”智能机器人的整体结构，包括其机械运动系统，如传动机构，驱动机构；控制系统，如微控制器M68HC11E1的控制原理；以及各种传感器的功能和分布。通过对其具体功能结构的了解，利用其开发工具VJC1.0对其进行行走控制，实现预定路径的行走，多任务并行发生等相关的实验内容。3）、工程机械结构设计与构造（4学时）本实验以国际著名的“慧鱼”创新设计模具为实验素材，将其组装成各种工程机械的模型。通过本实验可以充分发挥实

16、验者的想象力，构造出自己所设想的模型。实验过程中需要熟悉慧鱼模型的各个模块功能和连接方式；了解所要构造工程机械基本结构，能够运用计算机进行LLWin软件编程，通过接口模块合理控制该机械实现相关的运动。4）生产传输系统设计与构造（4学时）本实验以前一个实验为基础，进一步利用“慧鱼”模具组装出多个机械协同动作的生产传输系统。通过该实验可以建立一个模拟的车间生产环境，有助于理解相关的理论知识。实验过程中需要熟悉慧鱼模型的各个模块功能和连接方式；了解所要构造相关设备的基本结构以及传输方式，能够运用计算机进行LLWin软件编程，通过接口模块合理地控制各个机构的相关运动。5）、机械原理传动机构设计与构造（

17、6学时）本实验利用传动机构创新组合套件，可以构造出多种机械传动机构，包含机械原理课程中的相关传动机构，如牛头刨床的运动机构，加料小车的传动机构等等。实验过程中可以先验证已有的传动机构，以熟悉该套件的功能；然后在设计出可以实现某种运动的机构，利用该套件进行拼装试验。通过该实验可以迅速从原理上实现某种机构动作的机构设计。三、教学方式与方法本课程具有知识面广、内容量大的特点，因此必须采用现代化教学手段-多媒体教学；因此在教学中应采取以下方法和手段：1自我测评：通过学生自测，确认自己实际具有的创新能力水平，对教学活动有的放矢的提供依据。2课堂讲授：课堂讲授应运用讲解、讨论和答疑等多种形式对学生进行培训

18、。课堂教学中要做到：讲课有热情、精神饱满；有感染力；对所讲内容要熟练、能运用自如；内容充实、信息量大；问题阐述要简练、深入浅出；准确、重点突出、思路清晰；能调动学生情绪、活跃课堂气氛；能给予学生思考、联想、创新的空间；教学内容能反映学科发展的新思想、新成果。 3案例教学：为了增强实践性，教师可结合课程内容，选择不同的案例进行教学（包括精心挑选案例、分析、讲解案例等），案例教学是本课程一个非常重要的教学手段。 4讨论、辩论式学习：为了使学生的思维活跃、增强学习的主动性，本课程内容要以学生讨论为主，鼓励学生积极发言，营造一个主动创造思考的环境。 5加强实训：包括思维训练、工程设计实践（机械创新设计

19、） ,以巩固所学知识和培养学生自觉创新的能力。四、成绩考核方式与要求 成绩考核主要依据是产品创新设计（要求达到能针对生产或生活中的实际需要设计出有创新性的机械产品获得专利）、实验报告、作业情况、课堂听课。在完成课堂听课和完成实验及平时作业的前提下，一般产品创新设计占 60% ，试验成绩占30%平时学习表现占 10% 。成绩考核按百分制计入，凡是达到 60 分以上者，可以获得相应的学分。 五、课程使用的教材及教学参考资料（一）教材：机械制造装备设计，冯辛安主编，机械工业出版社，1999年10月（二）参考资料：机械制造装备设计. 王启义主编. 冶金工业出版社，2002机械制造装备黄鹤汀主编, 北京：机械工业出版社