机器人产业学院结合常州市产业实际状况及常州大学人才培养实际,打破传统学科专业界限,实施全程项目化教学。通过推进“引企入教”,推进启发式、探究式等教学方法改革和合作式、任务式、项目式、企业实操教学等培养模式综合改革,促进课程内容与技术发展衔接、教学过程与生产过程对接、人才培养与产业需求融合。《有限元基本原理及应用》课程正是基于机器人产业学院全程项目化教学的理念和背景,通过重构教学内容、设计项目化教学等方式进行课程教学改革。
为解决实际工业技术要求与基础教育的脱节现象,以《有限元基本原理及应用》课程为媒介,探索以项目任务为驱动的课程改革方式。围绕实际工程应用开发的技术要求,定制教学内容,探索便于学生理解的有限元分析及应用开发的教学方法,激发学生的求知欲与探索精神,帮助学生理解有限元基本原理,培养学生的工程应用开发能力,提高学生掌握知识的综合运用能力。
《有限元基本原理及应用》课程采用线上线下混合式教学方式,首先面向全体学生讲授有限元基本原理和工程实际常用工具Ansys的基本模块和功能。其次,针对机械方向同学设计了静力学、动力学分析等教学内容;针对电控方向同学,设计了电子散热分析教学内容;针对软件方向同学,设计了有限元程序设计教学内容。最后,通过结合工程定量分析原理和项目管理设计综合项目“数控机床主轴温度误差补偿”,让各方向的同学进行协作,完成基于有限元基本理论和框架的课程项目。从而培养复合应用型人才,满足实际产业需求。
1. 知识与技能目标
(1)深刻理解本门课程的基本知识、基本概念和基本理论,掌握由此导出的重要有限元法定理和计算公式,了解处理简单机构受力分析问题的思路和方法;
(2)能对简单的结构及构件进行有限元计算和仿真分析;
(3)能对理解有限元程序设计方法,完成有限元计算程序的开发。
2. 过程与方法目标
保留了传统教学手段“粉笔+黑板+模型”的合理内核,帮助学时系统化地学习有限元法的理论知识,同时积极开发、利用网络教学资源,形成全方位的立体化的教学手段,及时向学生传达学科的最新进展和相关案例,从而达到“增趣”、“提智”、“扩能”的教学目标。
3. 情感、态度与价值观发展目标
有限元分析理论性强,与各类工程技术有着密切的联系,因此处理工程问题的能力是学习课程学生的必备素质。学生应重视本课程在素质培养中的作用,本着对自己、对社会高度负责的态度搞好课程学习。体现在学习中,具体要做到:明确学习目标,端正学习态度,培养学习兴趣,认真完成每个学习环节。同时,积极落实人才培养计划,使自己成为出色的、受社会所欢迎的工程技术人才。
《有限元基本原理及应用》是一门理论与实践深度融合的课程,扎实的理论知识能在实践过程中起到良好的促进作用,而真实的实践项目能提升学生理论知识的掌握程度。如何来衡量并量化学生理论知识的掌握程度和实践项目的动手能力,本课程将通过过程性评价和结果性评价相结合的方式,突出学生能力大程度的综合评价模式。
本课程的学生最终成绩将通过过程性考核(上课情况、作业完成情况和项目管理的阶段性成果)结果性评价(期末考试、样机验收、项目研制报告、项目汇报和答辩等)的方式来综合评价。
学生成绩=(上课情况+个人作业完成情况)×20%+项目管理的阶段性成果×10%+期末考试×30%+样机验收×20%+项目研制报告×10%+项目汇报和答辩×10%。
高等数学、大学物理、线性代数、机械原理、机械设计、工程力学与分析
1.选用教材:
尹飞鸿编,《有限元法基本原理及应用》,高等教育出版社,2018
2.参考资料:
(1)有限元分析与ANSYS实践教程,刘超,机械工业出版社,2016
(2)中国仿真技术论坛:https://www.cncaetech.com/
(3)ANSYS中文社区:https://www.ANSYSchina.cn/