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逆向设计与快速成型技术课程

1. 课程名称

   本课程申报名称为《逆向设计与快速成型技术》，自2021年开始，该课程按人才培养方案要求更名为《创新设计与3D打印》。

2. 课程类型

   《创新设计与3D打印》是机械设计制造及自动化专业的一门专业选修课。

3. 课程概述

   通过本课程学习，使学生能较系统地掌握机械系统的功能结构、原理方案创新与3D打印技术等方面的基本知识、原理和方法，初步具备以市场需求为出发点，结合专业知识，利用创新思维与创新方法从事设计工作的能力，为机械专业学生提高自身创新能力、设计水平以及将来从事3D打印技术相关领域的工作打下基础。

   

   图1 课程设计结构图

4. 课程建设历程

   （一）课程定位及发展历程

   本课程建设基础：2017年，课程团队获批教育部协同育人项目<面向互联网+3D打印教学内容和课程体系改革>（已结题）。课程负责人作品《FDM-3D打印技术》获辽宁省教育厅教学信息化大赛一等奖，《并联式机构的组合与创新》获一等奖，《反求工程-数据的采集与修复》获二等奖。指导学生的作品《3D打印》获全国计算机设计大赛国赛二等奖等。2018年，我校增材制造技术研究中心成立，也为本课程建设的实施提供了有力的硬件保证。

   

图2 获奖证书

（二）改革的重点与措施

《创新设计与3D打印》课程团队认为创新设计类课程必须培养学生作为设计主导者的基本素质，课程内容必须让他们主动融入其中，真正的去设计，去体会，去总结，才能切实的从创新能力上得以提高。改革过程中，利用实际工程案例，利用课程所学知识解决实际工程问题，同时要注重课程内容的前沿性和教学方法的创新性

（三）课程内容与资源建设及应用

本课程内容主要包含数据扫描知识单元、数模重构知识单元、快速成型知识单元、课程实训单元等几个模块。

资源建设及应用：

1.教学案例库建设。教学案例库采用“任务驱动”的方式，对逆向工程三个单元的工作任务和技能特点进行深刻分析，建设严格按照工作规范开发的课程项目案例。包括各个技能的大量案例和典型案例实训的详细工作步骤。

2.实训硬件平台建设。其建设状况直接反映课程的教学质量与教学水平，本课程全程在实训中心授课。硬件设施目前有激光扫描逆向设备两台、快速成型设备20台、模型后处理工具50套等，能够极大程度的保证学生“学中做，做中学”。

图3 实训中心授课

3.课程实训教学建设。课程实训以动手能力为突破点，以提升为学习目标，以分组带工程任务方式科学设计教学内容。题目选择较为复杂的机电一体化产品，要求学生做出实物。理论结合实践，使学生不仅能够建立相关内容的直观认识，而且可以提高解决实际问题的能力

（四）考核方式方法

实施理论与实践相结合的考核形式。包括笔记、上机操作、基础知识测试、设备使用调试、实践技能应用等。其中，创新性的将学生设计、建模、3D打印、装配成型的实物作品纳入到考核环节。考核内容全面，分布合理，能够全面反映学生对知识点的掌握以及实际应用能力。

图4 学生实训作品

（五）课程效果

通过课程组所设计课程内容、制作教学资源、研究教学方法在课程教学中的使用，明显提高了学生解决复杂问题的综合能力和高级思维，增强了学生工程应用能力、自主学习能力、交流沟通能力及创新实践能力。学生还能主动将本课程学习逆向设计、3D打印等技能应用到毕业设计、大学生创新创业项目及创新竞赛中，并取得了丰硕的成果，增强了本课程的延伸性。

图5 学生毕业设计作品

1. 课程创新与特色

   （一）以实训中心硬件设施建设为依托

   利用我校增材制造实训中心相关设备，授课过程全程在实训室完成。学生每两人一组，一人负责数字模型的采集处理工作，一人负责快速成型设备的参数设置，使用维护等工作，并在一定环节中进行角色互换来达到学生充分学习的目的。

图6 分组式教学

（二）逆向工程与快速成型技术的有机结合

在选择课程讲授案例时体现一体化课程标准，考虑通过案例将将逆向工程与快速成型技术两大模块有效衔接融合。逆向设计环节采集、编辑、后处理好的模型作为快速成型环节制造的零件，让学生体会零件再生的整个过程，提高学生学习兴趣。

（三）任务驱动教学方式

改革采用任务驱动的教学方式，分组教学。每个小组自行确定造型工件，组内成员相互配合，完成零件的造型与快速制造。使得教学效率得到了有效地提升。

（四）课程实训环节建设

采用企业非标设计理念，运用课程所学知识来制造较为复杂的机电一体化产品，购置常用电机、标准件、常用件、型材、控制单元等材料，将逆向成型与快速成型技术有机的融入到产品制造过程，通过实际效果得出，学生主动学习意愿大大加强。

 

 

 

1. 课程团队

   课程负责人：杨志强，副教授，机械工程学院机械制造教研室

   

   图7 课程负责人照片

    

    

课程团队主要成员
序号	姓名	单位	职称	教学任务
1	杨志强	机械工程学院	副教授	课程总体建设
2	黄志东	机械工程学院	教授	课程案例开发
3	杨萃颖	机械工程学院	讲师	设备功能开发与维护
4	王仲	机械工程学院	副教授	实训实践指导教师