《微机械电子系统》课程教学设计[范文]

第一篇：《微机械电子系统》课程教学设计[范文]

《微机械电子系统》课程教学设计

（一）基本描述

课程名称：微机械电子系统

英文译名：Micro Electrom Mechanical System 总学时：16 讲课学时：16

实验学时：0

上机学时：0 适用专业：机电工程学院机械设计制造及其动化专业、其它相关专业 开课教研室：机电工程学院机械制造及自动化系 课程要求：选修 开课时间：第七学期

先修课程：大学数学、大学物理、大学化学、机械制造技术基础、电工电子学

教材与主要参考书：

刘广玉，樊尚春，周浩敏.《微机械电子系其应用》.北京航空航天大学出版社 2003年2月

徐泰然（著），王小浩等（译），周兆英等（较）.《MEMS和微系统-设计与制造》.机械工业出版社 2004年1月

李德胜，王东红，孙金玮，金鹏.《MEMS技术及其应用》.哈尔滨工业大学出版社 2002年3月

（二）课程的性质、研究对象及任务

《微机械电子系统》是一门关于微机械电子系统的概述课程。本课程的主要内容包括：MEMS的组成与应用、MEMS功能材料、微机械制造技术、微机械执行器及微机械传感器等五部分。通过对本课程的学习，学生将了解MEMS的基本概念、基本原理、主要加工工艺及基本的系统设计理念，拓展对机电系统设计制造的认识，并为将来从事MEMS的相关领域的研究打下基础。

（三）教材的选择与分析

针对机械制造及其自动化专业对本科生培养计划的要求，本课程将以现有教材为主，结合当今MEMS领域的最新技术资料，力争使学生在了解MEMS设计和制造方面的基本知识的同时，能了解MEMS技术的最前沿的发展状况及发展趋势。现在关于微机械电子系统的书籍主要有刘广玉等编写的《微机械电子系统及其应用》（北京航空航天大学出版社），（机械工业出版社），（哈尔滨工业大学出版社）等。这三本书分别面向不同的对象，在涵盖了本课程所要求的主要研究内容的基础上，又各有不同的侧重点。其中，1)刘广玉等编写的《微机械电子系统及其应用》一书，介绍了当今微机电系统的核心内容及其发展，重点放在微机电系统和器件的工作原理、结构形式、设计参数、制造技术、输入到输出的微弱信号检测、使用特性及应用场合等方面。这本教材是面向检测与控制等电类专业的，教材用了相当篇幅来讲述各种接口和信号处理电路，不适合作为面向机械制造及其自动化专业本科生课程的主要教材。

2)徐泰然著的《MEMS与微系统 – 设计及制造》一书，在介绍了MEMS的基本概念、组成及工作原理、功能材料、制造方法等内容的基础上，更加侧重于MEMS相关的科学理论的介绍，如物质的分子理论、量子物理、电化学、工程力学、流体力学、尺寸效应等。同时，本书提供了大量的MEMS元器件的设计实例。这是一本理论性和实践性均非常强的优秀的MEMS领域的教材，可以作为本课程首选的参考书籍，但是由于其大部分内容超出了本选修课的教学要求，故不选其作为主要教材。3)李德胜等编著的《MEMS技术及应用》一书，在概述微机电技术(MEMS)的发展背景、现状及应用前景的基础上，介绍了MEMS基本理论，对MEMS相关工艺做了详尽的讲述,作为MEMS应用,分别介绍了数种典型的物理量传感器和化学量传感器的工作原理及制造工艺，对各类微操作器(执行器)、微机械零件及微机电系统也做了比较详细的论述。本教材很好地兼顾了所涵盖内容的深度和广度，适合机械制造及其自动化专业的本科生教学要求。

因此，选用李德胜等编著的《MEMS技术及应用》作为本课程的主要教材。

（四）本课程各章的主要内容与基本要求、重点与难点、学时分配 第一章

微机械电子系统的基本概念及应用（讲课2学时）了解MEMS的概念、发展现状。熟悉几种典型的MEMS产品及其应用

第二章

微机电系统功能材料（讲课2学时）

了解常用的微机械电子系统功能材料的基本物理、化学性质，掌握针对特定功能的微型元器件设计时的功能材料选择方法。第三章 微机械制造技术（讲课4学时）

了解微机械制造技术，包括硅微机械加工技术（化学腐蚀、离子刻蚀、薄膜生成技术等）、LIGA技术（LIGA技术、SLIGA技术）、特种精密加工技术、固相键合技术等。第四章

微机械执行器（讲课3学时）

了解微电机、微泵和微阀以及微驱动器的特点、作用原理、设计制造以及应用前景。

第五章

微传感器（讲课3学时）

了解微传感器的基本物理效应，掌握压力微传感器、加速度微传感器、角速度微传感器（微陀螺）及热式温度微传感器等的基本工作原理及应用。

第六章

微机电系统设计实例（讲课2学时）

了解微系统的设计依据：设计约束、材料选择、制造工艺选择、信号变幻和转换、机电设计及封装。

以微压力传感器硅芯片的设计为例，对微机电系统的设计有初步的认识。

（五）教学环节

教学主要是课堂讲授。

1)根据教学大纲，认真备课，做好教案，熟练掌握课程的基本内容。

2)课堂讲授表达要准确，板书要整齐，书写要符合规范，并注意运用直观形象教学。教学手段要完备，根据教学内容的要求，恰当运用图片、挂图、CAI课件和多媒体等，采用多种形式的教学手段和方法，调动学习积极性。注重提高学生的自学能力。3)教书育人，为人师表，上课精神饱满，以人格的魅力和精神气质激发学生的求知欲和思维活动。

4)讲课思路要清晰，包括：问题的提出、解决问题的条件、建立模型、分析解决问题的思路、解题和总结等；概念要准确，重点要突出。

5)采用启发式教学，引导学生在完成本课程学习的同时，通过互联网等相关渠道，了解MEMS技术的最新进展和发展趋势。注意理论联系实际，教学内容尽量与实际应用背景相结合，使教与学均有更明确的针对性，提高学生的学习兴趣。

（六）信息交流，教学相长 学内容要做到与学生沟通，授课中及时了解到学生的兴趣，并根据学生的掌握情况，把握教学的重点。鼓励并要求学生积极查阅有关文献，及时了解最新技术进展，积极参与课堂教学活动,配合完成教学任务。

（七）考核方法 1．考试方法：

考试成绩评定采用累加式，总成绩由二部分构成：平时测验：开卷，不限时，成绩占30%； 期末考试：开卷，命题，限时，成绩占70%； 2．考核成绩只记“合格”或“不合格”。

第二篇：电子系统设计 课程总结

一、论述题：

1.电子系统设计用到的软件？

SPICE/PSPICE、protel或者dxpmultisim10dsp、Matlab、Keil C51、Proteus、DspBuilder、Modelsim、quartus、外壳设计(AutoCAD）。

电原理图绘制、印制电路板设计、数字电路仿真、可编程逻辑器件设计等功能

2.电子设计要注意哪些事项？

1、搭接电路方面：

（1）总体布局，在安放集成电路时要考虑整体的布局，应尽量让电流的流向合理，接线尽量短。

（2）应充分利用板子上的电源条，所有的正极、负极电源线都连成一个网，不要混用。

（3）电源和地之间要接个大的电解电容作滤波。

（4）当一个电子系统有多个电路单元组成时，每搭接成一个单元时，一定要进行检测，确认正确后再进行后路电路的设计。

（5）CMOS电路的输入端、控制端不能悬空。因MOS管的栅极对地的电阻式无穷大的，如有感应电荷就泄放不掉。

2、调试电路方面：

（1）首先检查使用仪器（示波器、万用表）是否正常。

（2）要考虑到仪器对电路的影响。

二、简析题：

1、设计电路地线怎么搞？有什么准则？

地线定义为：信号流回源的低阻抗路径。

在低频电路中，信号的工作频率小于1MHz，它的布线和器件间的电感影响较小，而接地电路形成的环流对干扰影响较大，因而应采用一点接地。当信号工作频率大于10MHz时，地线阻抗变得很大，此时应尽量降低地线阻抗，应采用就近多点接地。工作频率介于1MHz~10MHz, 的电路采用混合接地式。如果采用一点接地，其地线长度不应超过波长的1-20，否则应采用多点接地法。悬浮接地是系统的地与大地不直接连接，而是通过变压器耦合或者直接不连接，处于悬浮状态。

地线造成电磁干扰的主要原因是地线存在阻抗，当电流流过地线时，会在地线上产生电压，这就是地线噪声。在这个电压的驱动下，会产生地线环路电流，形成地环路干扰。当两个电路共用一段地线时，会形成公共阻抗耦合。解决地环路干扰的方法有切断地环路，增加地环路的阻抗，使用平衡电路等。解决公共阻抗耦合的方法是减小公共地线部分的阻抗，或采用并联单点接地，彻底消除公共阻抗。

接地1．地线的共阻抗干扰 电路图上的地线表示电路中的零电位，并用作电路中其它各点的公共参考点，在实际电路中由于地线（铜膜线）阻抗的存在，必然会带来共阻抗干扰，因此在布线时，不能将具有地线符号的点随便连接在一起，这可能引起有害的耦合而影响电路的正常工作。2．如何连接地线 通常在一个电子系统中，地线分为系统地、机壳地（屏蔽地）、数字地（逻辑地）和模拟地等几种，在连接地线时应该注意以下几点：1）正确选择单点接地与多点接地。在低频电路中，信号频率小于 1MHz，布线和元件之间的电感可以忽略，而地线电路电阻上产生的压降对电路影响较大，所以应该采用单点接地法。当信号的频率大于 10MHz 时，地线电感的影响较大，所以宜采用就近接地的多点接地法。当信号频率在 1~10MHz 之间时，如果采用单点接地法，地线长度不应

该超过波长的 1/20，否则应该采用多点接地。2）数字地和模拟地分开。电路板上既有数字电路，又有模拟电路，应该使它们尽量分开，而且地线不能混接，应分别与电源的地线端连接（最好电源端也分别连接）。要尽量加大线性电路的面积。一般数字电路的抗干扰能力强，TTL 电路的噪声容限为 0.4~0.6V，CMOS 数字电路的噪声容限为电源电压的 0.3~0.45 倍，而模拟电路部分只要有微伏级的噪声，就足以使其工作不正常。所以两类电路应该分开布局和布线。3）尽量加粗地线。若地线很细，接地电位会随电流的变化而变化，导致电子系统的信号受到干扰，特别是模拟电路部分，因此地线应该尽量宽，一般以大于 3mm 为宜。4）将接地线构成闭环。当电路板上只有数字电路时，应该使地线形成环路，这样可以明显提高抗干扰能力，这是因为当电路板上有很多集成电路时，若地线很细，会引起较大的接地电位差，而环形地线可以减少接地电阻，从而减小接地电位差。5）同一级电路的接地点应该尽可能靠近，并且本级电路的电源滤波电容也应该接在本级的接地点上。6）总地线的接法。总地线必须严格按照高频、中频、低频的顺序一级级地从弱电到强电连接。高频部分最好采用大面积包围式地线，以保证有好的屏蔽效果。

2、什么时候用屏蔽？

屏蔽体具有减弱干扰的功能。

（1）当干扰电磁场的频率较高时，利用低电阻率的金属材料中产生的涡流，形成对外来电磁波的抵消作用，从而达到屏蔽的效果。

（2）当干扰电磁波的频率较低时，要采用高导磁率的材料，从而使磁力线限制在屏蔽体内部，防止扩散到屏蔽的空间去。

（3）在某些场合下，如果要求对高频和低频电磁场都具有良好的屏蔽效果时，往往采用不同的金属材料组成多层屏蔽体。

3、开关电源有哪些优点？

开关电源的主要优点：

体积小、重量轻（体积和重量只有线性电源的20～30%）、效率高（一般为60～70%，而线性电源只有30～40%）、自身抗干扰性强、输出电压范围宽、模块化。

开关电源的主要缺点：

由于逆变电路中会产生高频电压，对周围设备有一定的干扰。需要良好的屏蔽及接地

开关电源就是用通过电路控制开关管进行高速的道通与截止．将直流电转化为高频率的交流电提供给变压器进行变压，从而产生所需要的一组或多组电压！转华为高频交流电的原因是高频交流在变压器变压电路中的效率要比50Hz高很多．所以开关变压器可以做的很小，而且工作时不是很热！成本很低．如果不将50Hz变为高频那开关电源就没有意义！开关变压器也不神秘．就是一个普通的变压器！这就是开关电源。

4、电路模块间怎么耦合？

耦合是指两个或两个以上的电路元件或电网络的输入与输出之间存在紧密配合与相互影响，并通过相互作用从一侧向另一侧传输能量的现象；概括的说耦合就是指两个或两个以上的实体相互依赖于对方的一个量度

非直接耦合：两个模块之间没有直接关系，它们之间的联系完全是通过主模块的控制和调用来实现的数据耦合：一个模块访问另一个模块时，彼此之间是通过简单数据参数(不是控制参数、公共数据结构或外部变量)来交换输入、输出信息的。

标记耦合 ：一组模块通过参数表传递记录信息，就是标记耦合。这个记录是某一数据结构的子结构，而不是简单变量。

控制耦合：如果一个模块通过传送开关、标志、名字等控制信息，明显地控制选择另一模块的功能，就是控制耦合。

外部耦合：一组模块都访问同一全局简单变量而不是同一全局数据结构，而且不是通过参数表传递该全局变量的信息，则称之为外部耦合。

公共耦合：若一组模块都访问同一个公共数据环境，则它们之间的耦合就称为公共耦合。公共的数据环境可以是全局数据结构、共享的通信区、内存的公共覆盖区等。

内容耦合：如果发生下列情形，两个模块之间就发生了内容耦合(1)一个模块直接访问另一个模块的内部数据;

(2)一个模块不通过正常入口转到另一模块内部;

(3)两个模块有一部分程序代码重迭(只可能出现在汇编语言中);

(4)一个模块有多个入口。

三、分析题：

1、用什么办法解决温室大棚中测温度、湿度的仪器，温度、湿度传感器被淋湿后出现故障，不能正常工作的问题（传感器的构造选择防水的、位置）？

答：

2、高压杀虫器装置为了提供便携高压可变，会产生高压脉冲导致单片机不能正常工作怎么办（滤波、看门狗、稳压、屏蔽）？答：

四、填空题：

1、带宽？

2、运算放大器为什么有运放?

运算放大器能够应用到各种运算电路中的 有集成的放大电路为了实现输出电压与输入电压的某种运算关系

3、单片机为什么要有中断？

没有中断CPU效率低提高CPU的并行运行的效率

4、什么是直流、交流、功率放大器？

直接耦合就是直流放大器阻容耦合的就是交流放大能够向负载提供足够的信号功率的放大电路是功率放大器

5、负载大指什么？

大负载就是能产生大电流的设备负载，如110KW的直流电机就是大负载，20KW的直流电机就是小负载，负载的大小决定于其电流的大小。

所谓带负载能力，是说电路的输出电阻的大小，和电压源（电流源）中的内阻是一个意思

6、什么是脉宽？

脉冲宽度调制是一种模拟控制方式，其根据相应载荷的变化来调制晶体管栅极或基极的偏置，来实现开关稳压电源输出晶体管或晶体管导通时间的改变，这种方式能使电源的输出电压在工作条件变化时保持恒定，是利用微处理器的数字输出来对模拟电路进行控制的一种非常有效的技术。

7、怎么控制单片机的正反？

用同一个IO来控制两个不同的位口，延时的时间一定要一致，两台电机同时转（同时输出相同电平信号高或低），一台正转同时另一台反转（同时输出相反电平8、9、主频过高会出现什么情况？

产生射频信号会造成干扰。

10、每个IC系统的电源滤波怎么放置？

在电子设备或系统内安装滤波器或放置滤波电路时要注意的是：在捆扎设备电缆时，千万不能把滤波器输入端的电缆和滤波器输出端的电缆捆扎在一起；PCB布线时，千万不能把滤波器输入端的倍号线和滤波器输出端的信号线布置在一起，因为这无疑加剧了滤波器输入输出端之间的电磁耦合，形成串扰（关于如何防止串扰在第7章中进行描述），严重破坏滤波器和设备屏蔽对干扰信号的抑制能力。

另外，要求滤波器的外壳或滤波电路中共模滤波电容（有时也叫Y电容）与系统大地之间有良好的低阻抗电气连接，也就是说，要处理好滤波器的接地

11、要解决的问题就是针对“公共地阻抗耦合”和“低频地环路”,12、高频电路设计时要考虑哪些问题？

高频电路设计注意哪些问题

1、元器件选用适合用于高频电路的，介质损耗要小

2、注意交流信号和直流信号屏蔽，走线尽量不要平行走线，电源线要略宽过交流信号线。

3、大面积接地，接地线尽量宽。

4、高频器件大多很脆弱，注意防静电和防过压。

5、直流源要干净，用大电容对电源纹波过滤好的电容耦合掉电源的高频干扰

13、PCB做振动试验的原因？

振动试验是评定元器件、零部件及整机在预期的运输及使用环境中的抵抗能力.物体或质点相对于平衡位置所作的往复运动叫振动。

14、为什么要用无铅焊锡呢？

主要原因是为了环保铅属于重金属，确实对人体是有害的。

15、单面板无法完成时怎么办？（用少量的飞线）

第三篇：机械电子工程专业设计课程教学大纲

《机械电子工程专业课程设计》指导书

学时/学分： 3周 /

3适用对象：机械工程及自动化专业

课程类型：学科专业必修课

先修课程：电工电子技术、微机原理与接口技术、测试技术、液压传动、机电传动控制、PLC控制

技术、机电一体化系统设计

机电控制方向课程设计/ Mechatronic Speciality Project

先修课程:1.机械设计；2.控制技术（1）（2）（3）3.检测技术；4.控制理论基础；

5.伺服动力元件及系统推荐修读学期:6课程简介：本课程是机械与动力工程学院机电控制专业方向本科学生的一门必修专业课，其主要任务是使学生通过一级倒立摆机电控制系统的设计，综合运用机械设计、伺服动力驱动、检测技术、控制理论、计算机软硬件等方面的知识，培养机电系统的分析与设计能力，初步掌握机电系统的设计过程和方法。本课程着重培养学生灵活运用各种理论基础和专业知识的能力，为培养机电控制系统的综合设计能力打下良好基础。It’s a compulsory course for the mechanical electronic undergraduates of in the School of Mechanical and Power Engineering.It focuses on the designing of mechanism, servo power driving, sensing and control system of inverse pendulum with the fires order, the familiarizing of the design procedure and design methods for the mechatronic system.The course emphasizes the training of the abilities of synthetic designing mechatronic control system.一、教学目的通过课程设计培养学生综合运用所学知识和技能、提高分析和解决实际问题能力的一个重要环节，专业课程设计是建立在专业基础课和专业方向课的基础上的，是学生根据所学课程进行的工程基本训练，课程设计的目的在于：

1、培养学生综合运用所学的基础理论和专业知识，独立进行机电控制系统(产品)的初步设计工作，并结合设计或试验研究课题进一步巩固和扩大知识领域。

2、培养学生搜集、阅读和综合分析参考资料，运用各种标准和工具书籍以及编写技术文件的能力，提高计算、绘图等基本技能。

3、培养学生掌握机电产品设计的一般程序和方法，进行工程师基本素质的训练。

4、树立正确的设计思想及严肃认真的工作作风。

二、教学内容及基本要求：

设计内容为机电控制系统（典型机电产品）设计，其主要内容包括：1）机械传动结构设计；2）电气测控系统；

课程设计题目如下：

1． 机电传动单向数控平台设计；

2． 液压油缸的压力和速度控制；

课程设计的基本要求：

1）方案设计：根据课程设计任务的要求，在搜集、归纳、分析资料的基础上，明确系统的主要功能，确定实现系统主要功能的原理方案，并对各种方案进行分析和评价，进行方案选优。

2）总体设计：针对具体的原理方案，通过对动力和总体参数的选择和计算，进行总体设计，最后给出机械系统的控制原理图或主要部件图（A2一张）。

3）根据控制功能要求，完成电气控制设计，给处电气控制电路原理图（A3图一张）。

4）课程设计的成果最后集中表现在课程设计说明书和所绘制的设计图纸上，每个学生应独立完成课程设计说明书一份，字数为5000字以上，设计图纸不少于两张。

5）用计算机绘图或手工绘图，打印说明书。

6）设计选题分组进行，每位同学采用不同方案（或参数）独立完成；

三、课程设计时间安排及设计过程的相关环节

课程设计共3周，各阶段的任务和时间安排建议如下：

1．查阅资料及系统方案选择设计(5天)

根据课程设计任务的要求在搜集、归纳、分析资料的基础上，将设计要求具体实施，确定系统设计方案，并完成初步计算，具体步骤如下：

1)根据设计要求，尽可能的多构想一些原理方案，并通过技术、性能与经济合理型比较，寻求可行的设计方案；

2)对可行的设计方案进行分析计算或实验验证，考查所提原理方案能否满足设计要求，并确定最终设计方案；

2．机械系统图和电气控制原理的设计阶段（5天）

1）根据所选设计方案，通过较详细的分析计算，完成机械传动系统及主要部件的结构设计画出的图纸；

2）根据系统检测控制要求，完成电气控制部件的选型与控制电路图的设计；

3．课程设计说明书的编写（3天）

根据系统方案设计的分析、计算内容，写出设计说明，要求其内容密切结合设计课题，重点突出，用自己的语言认真书写，文字通顺流畅，要防止不加分析地长篇引用教科书，抄袭其它著作中的阐述。

说明书的具体内容由学生根据课题内容进行编写，—般应包括下列内容：

封面：（见附录）

目录：（章节）

内容（参考）：

1设计任务

1.1设计任务介绍及意义

1.2设计任务明细

2总体方案设计

2.1 设计的基本依据

2.2 可行性方案的比较

2.3 总体方案的确定

3机械传动系统设计

3.1机械传动装置的组成及原理

3.2主要部件的结构设计计算

4电气控制系统设计

4.1 控制系统的基本组成4.2 电器元件的选型计算

4.3 电气控制电路的设计

4.4 控制程序的设计及说明结论

参考书目

4．设计总结与答辩（2天）

学生在规定的时间内完成设计任务后，对设计方案的选择依据、设计内容的分析计算、主要设

计成果以及设计中存在的问题进行总结，然后申请答辩。

四、课程设计成绩的评定及考核方式

课程设计的最终成绩，是根据平时设计情况及答辩进行综合评价，评价内容为:

1、学生的出勤情况

2、学生的设计态度

3、设计方案的情况

4、图面质量

5、设计说明书论述质量

成绩的评定：平时占20％、设计完成质量及答辩占80%；最终成绩按优、良、中、及格和不及格五级评定。

五、设计题目说明

1机电传动单向数控平台设计；

1.1 电机驱动方式：步进电机、直流伺服电机、交流伺服电机、同步电机；

1.2 机械传动方式：螺旋丝杆、滚珠丝杆、同步皮带、链传动等；

1.3 电气控制方式：单片微机控制、PLC控制；

1.4 功能控制要求：速度控制、位置控制；

1.5 主要设计参数：

单向工作行程——800、500、300 mm；

移动负载质量——100、50 kg；

负载移动阻力——50、100 N；

移动速度控制——0.2、0.5 m/s；

控制精度要求：速度/位置均为1/1000

机械图包括：电机—（减速器）--传动部件—负载---（包括它们的安装底座+联轴器+支承部件+导向装置）；

包括以上部件的选型设计；

电气部件选型设计；流程图+程序

2气压传动两维运动机械手；

2.1 执行元件：气动气缸；

2.2 运动方式：直角坐标、圆柱坐标；

2.3 控制方式：单片微机控制、PLC控制；

2.4 控制要求：速度控制、位置控制；

2.5 主要设计参数：

气缸工作行程——400、300 mm；

移动负载质量——100、50 kg；

移动速度控制——0.2、0.5 m/s；

3液压油缸的压力和速度控制；

3.1 执行元件：液压油缸；

3.2 传动方式：电液比例控制；

3.3 控制方式：单片微机控制、PLC控制；

3.4 控制要求：速度控制、推力控制；

3.5 主要设计参数：

油缸工作行程——600、800 mm；

额定工作油压——6.5MPa；

移动负载质量——1000、2000 kg；

负载移动阻力——5000、10000 N；

移动速度控制——0.2、0.5 m/s；

控制精度要求：力/速度/位置均为1/100

机械图包括：电机—（减速器）--泵—阀块---（包括它们的油箱+联轴器+电液控制元件）； 包括以上部件的选型设计；

电气部件选型设计；流程图+程序

主要参考书：

1． 机械原理与机械设计； 6． PLC控制技术；

2． 微机原理与接口技术； 7． 机电一体化系统设计；

3． 测试技术； 8． 机电控制及自动化；

4． 机电传动控制； 9． 机械设计手册；

5． 液压与气压传动； 10． 机电一体化技术手册；

机械工程及自动化系

2010年12月24日

第四篇：《我爸爸》微课程教学设计

《我爸爸》微课程应用教学设计

教学目标：

1、通过绘本微课程让孩子自学掌握绘本阅读的一般方法和注意的事项，掌握简单的读书方法。

2、体会爸爸对子女的爱，同时也表达出子女也爱爸爸。

3、在听故事过程中培养学生概括人物特点的能力。教学重难点：

在读故事过程中培养学生的想象力和语言表达能力；体会父子之间浓浓的爱意并学会珍惜。教学方法：

想象表达法；图画观察法 教学准备：

《我爸爸》ppt及绘本书、微课程 教学过程：

一、谈话导入、结合微课程进行自学小展示。

1、感恩节导入，进入课题。

2、板书课题。

3、出示绘本，交流如何阅读绘本。

4、观看微课程，交流绘本是什么，以及绘本阅读的三个小游戏。

5、运动微课程所学，自己使用绘本阅读猜猜猜的方式阅读绘本，并进行全班交流。

6、引入绘本作者：安东尼·布朗，曾获得过安徒生童话大奖。

二、亲近文体 观察想象

1、交流我爸爸怎么样？说说你的发现。

2、观看微课程第二段，自学绘本阅读的几个注意事项：文字上没说，图画上画出来了；文字上说了，图画上没画出来；文字的排列。

3、交流你的新发现：睡衣。总是穿着睡衣的爸爸你觉得他酷吗？

4、你觉得爸爸有什么特点？交流：勇敢、力大无穷。

5、交流跑步的爸爸：这一页上你有什么伟大额发现？爸爸累的汗都变成了云朵了。

6、仿写训练：爸爸好酷啊，爸他像——一样——。

7、小结：嘿嘿，这就是我爸爸，这么搞笑的，这么温柔的爸爸，心里好开心啊，这时候我心里又情不自禁的发出感叹：这是我爸爸，他真的很酷。

8、主题升华：同学们，在最后，我们的作者还有一句悄悄话要告诉我们，但需要大家安安静静地去听：这就是我爸爸，我爱他，而且你知道吗？ 他也爱我！永远爱我！是啊，我们每个人都是那么的爱我们的爸爸，同时，我们的爸爸也是那么的爱我们，而且是永远爱我们！

三、交流感受，传授方法

师：同学们，我们书看完了，回到第一页，不知不觉中我们已经看了那么多了，不知不觉中就像在脑子中形成了一个网，等到你们慢慢长大后你就可以用这样的方法来看课外书。

师：同学们，书看完后 当然你不可能在脑子里把书上的每一个画面都记住，但是一定能给你留下印象最深的地方，现在我就请同学们来说说哪幅图给你留下的印象最深刻。（生：交流印象最深刻的画面）

师：也许还有很多同学想跟老师交流你的感受，那我们等到课外再交流，也希望同学们在平时能多看课外书、爱看课外书。

四、回顾微课程，重温绘本学习方法。

五、绘本推荐，绘本制作。

第五篇：机械结构有限元分析课程教学设计

《机械结构有限元分析》课程教学设计

（一）基本描述

课程名称：机械结构有限元分析

英文译名：FINITE ELEMENT METHOD OF MECHANICAL

STRUCTURE

课程学时：30 讲课：26实验：4

适用专业：机电工程学院机械设计制造及其自动化专业 开课单位：机电工程学院机械制造及自动化系

开课时间：第七学期

先修课程：材料力学

主要教材及参考书：

1、“有限元素法及其应用讲义”（自编）

2、王新荣主编《有限元素法》，中国台北出版社，1997年

3、王守信主编《有限元法教程》，哈工大出版社，1994年

（二）课程的性质、研究对象及任务

本课程是为机械设计制造及其自动化专业本科生开设的一门专业选修课，重点介绍有限元法的基本原理和方法、一些成熟的有限元软件功能和简单的分析步骤，同时结合工程实际，为他们进一步学习或实际应用及参加科研工作开辟道路。其任务是通过先修课程中所学知识的综合运用和新知识的获取，使学生初步掌握现代设计中的一种重要方法，开阔视野，提高能力，以适应科学技术发展的要求。具体的教学目的如下：

1、了解有限元方法的应用范围和目前的发展状况；

2、掌握有限元分析的基本原理和方法；

3、初步掌握一些成熟的有限元软件功能和简单的分析步骤，结合上机和实验，使学生能够利用现有软件对实际结构进行有限元分析，为进一步学习或实际应用及参加科研工作打下基础。

（三）教材的选择与分析

“有限元素法及其应用”讲义是以王新荣主编的《有限元素法》为基础，并增加了有限元分析软件应用的内容。自20世纪80年代起，哈尔滨工业大学对理工科专业的本科生和研究生开设了有关“有限元分析”的课程，在多年教学和科研的基础上，相继出版了《机械结构有限元分析》、《有限元法教程》和《有限元素法》等教材。该讲义主要针对高等院校各理工科专业本科生的需要而编写，同时也考虑了在职工程技术人员学习和未修过有限元课程的研究生自学的要求。编写上注意由浅入深、通俗易懂，以便具有一定力学知识和工程技术基础知识的高年级大学生和在职工程技术人员学习使用。

（四）本课程各章的主要内容与基本要求、重点与难点、学时分配

第一章概论（讲课2学时）

有限元法的基本概念、思路和发展过程，有限元法的应用领域，单元特性矩阵的导出方法以及常用单元的类型。

重点：有限元法中单元特性矩阵的导出方法。

第二章弹性力学的基本方程式（讲课2学时）

变形体的描述与变量定义、弹性体的基本假设和研究的基本技巧；应力及其分量、力的平衡微分方程、位移和应变以及位移和应变的关系（几何方程和物理方程）、虚功方程。

重点：应力及其分量、力的平衡微分方程、位移和应变以及位移和应变的关系。

难点：虚功方程。

第三章杆、梁单元的有限元法（讲课4学时）

建立计算模型、局部坐标系中杆单元的刚度矩阵、坐标变换、统一坐标系中杆单元的刚度矩阵、杆单元的应用举例和总刚阵的组集方法、平面梁单元的刚度矩阵和应用举例。

重点：建立计算模型，求出杆单元的刚度矩阵。

难点：坐标变换。

第四章平面问题的有限元法（讲课4学时）

平面矩形板单元的刚度矩阵和应用举例、形状函数、平面高次板单元的刚度矩阵、平面等参数单元的刚度矩阵、结构总刚阵的特点和组集方法、边界条件处理、载荷移置。

重点：板单元刚度矩阵。

难点：形状函数。

第五章薄板弯曲问题及板、梁组合问题的有限元法（讲课2学时）角形薄板单元的有限元法、板和梁单元的组合问题、坐标变换。重点：板和梁单元的组合问题。

难点：对薄板弯曲问题的理解。

第六章轴对称问题的有限元法（讲课2学时）

弹性力学轴对称问题的基本方程式、三角形截面形状单元的刚度矩阵、轴对称问题的载荷移置、轴对称问题的有限元解法。

重点：轴对称问题的有限元解法。

第七章三维实体单元的有限元法（讲课2学时）

四面体单元的刚度矩阵、六面体单元的刚度矩阵以及三维等参数单元。

第八章结构动力学的有限元方法（讲课4学时）

结构系统的动力学方程、单元质量矩阵、单元阻尼矩阵、求解自由振动问题简例。

重点：用有限元法求解动力学问题。

难点：动力学方程的推导。

第九章 有限元软件（讲课4学时）

介绍ANSYS有限元软件的使用，包括建模、边界条件处理等。

（五）教学环节

1．课堂讲授（26学时）

任课教师必须做到下面几点：

1）认真备课，做好教案，熟练掌握课程的基本内容。

2）以学生为中心，采用启发式等教学方法，注意调动学生的学习积极性和主动性，培养学生的逻辑思维能力、分析问题和解决问题能力。

3）讲课的思路要清晰，概念要准确，重点要突出，要理论联系实际，多举一些实例，要适时反映本学科发展的状态；

4）教学手段要完备，根据教学内容的要求，恰当运用多媒体教学手段。

5）上课精神饱满，教书育人，为人师表，以人格魅力和精神气质，激发学生的求知欲和思维活力，在潜移默化中影响学生。

2．作业

为引导学生主动探索、理解与掌握知识，培养运用知识解决问题的能力，在各主要章的课后都留有习题作业，教师认真批阅，评出成绩。

3．实验（4学时）

本课程是一门理论性、应用性都很强的专业课，实验教学是培养学生的动手能力和巩固所学知识的重要教学环节。共安排了4学时3个必作实验。具体的实验如下：

①固有频率测试实验（1学时）；

②静态变形测试实验（1学时）；

③上机实验（2学时）；

实验有实验指导书。

实验时每组人数2-4人，每个教师指导的人数一般不超过15人。任课教师要指导实验，并且要批改至少一个小班的实验报告，写出评语，评出成绩。

（六）信息交流，教学相长

1.所有的教学环节、教学内容、教学文件都要与学生沟通，使学生了解学什么？怎样学？掌握那些基本内容，调动学生的主动性和积极性；

2.通过作业讲评，教师了解学生的学习情况，指出存在的问题，提出要求，引导学生端正学习态度，掌握正确的学习方法；

3.定期进行问卷调查，认真听取学生对教学工作的反映，教师要积极的、有的放矢地改进教学。

（七）考核办法

采用累加式的考核方法，即课程的总成绩由以下几部分构成。平时成绩占20﹪（听课、作业），实验上机占10﹪，期末考试成绩占70﹪。