机械优化设计教学大纲.doc

机械优化设计

（OptimizationofMechanicalDesign）

课程基本信息

课程编号：课程总学时：32 实验学时：6学时

课程性质：选修课程属性:专业类开设学期：第6学期

适用专业：机制

对先修的要求：掌握求导和求极值，朗格朗日函数的知识点和相关计算的能力及素质基础，向量，等值线簇，函数正定负定，二次型函数的知识点和相关计算的能力及素质基础，先修的主要课程有高等数学，线性代数

对后续的支撑：对后续机械制造装备设计，机器人概论等课程提供设计方案优化的知识点及相关能力和素质的支撑

一、课程的性质、地位和任务

???本课程是机械设计制造及其自动化专业学生的选修课，属于专业课程，在培养目标中承担了使其具有扎实的优化相关理论基础和应用能力，较强的工程实践和研究能力，具有国际化视野、创新精神和终身学习能力，并且了解本学科的前沿发展现状和趋势的任务，在人才培养过程中的具有重要的地位及作用。课程介绍机械优化设计方法的基本理论、方法和应用，是对学生所学基础课和专业基础课的综合运用和提高。本课程主要培养学生以数学规划为基础，以电子计算机为工具，初步掌握寻求机械设计中最优设计参数的优化方法，并学会解决一些机械设计中简单的优化问题。主要采用面授课程结合线上部分和实验和课程设计的教学方法。

讲授绪论时结合本专业以及中国政府的“制造业强国战略”，引导学生树立远大理想和爱国主义情怀，树立正确的世界观、人生观、价值观，勇敢地肩负起时代赋予的光荣使命，全面提高学生思想政治素质。最终培养出来德智体美劳全面发展的复合应用型为主的高级工程技术人才。

二、课程教学的基本要求

???1、理论知识方面：学会对简单的机械设计问题，建立合理的优化设计数学模型；了解常用优化方法的基本原理，能结合设计问题选择合适的优化方法；

2、实验技能方面：学会常见优化程序的编写，应用。

三、课程的教学设计

通过不同形式的探究活动、自主学习，体验科技发现和创造的历程，发展抽象思维和辨证逻辑思维。认识本课程的研究学习的基本方法，逐步学会从不同的角度提出问题，解决问题，并能初步学会运用所学知识和技能解决问题，发展应用意识。养成严谨求实的科学态度以及质疑和独立思考的学习习惯。

1.课堂讲授

本课程属专业课，涉及较多的数学知识，在讲课的过程中应尽可能联系生活和工程实际，尽量避免复杂的理论推导。通过讲述二次差值法，黄金分割法，鲍威尔法等优化方法的迭代步步骤以及使用方法，培养学生分析问题解决问题，选用恰当优化方的能力，同时培养学生的将优化方法进行实际编程能力，发挥其它课程不可替代的综合素质教育作用。

2.课后自学

为了培养学生整理归纳，综合分析和解决问题的能力，每章都安排一部分内容，教师只给出自学提纲，不作详细讲解，课后学生自学。

3.课堂讨论

课堂讨论的目的是活跃学习气氛，开拓思路。教师应认真组织，安排重点发言，充分调动每一名同学的学习积极性，做好总结。

4.习题课

习题课以典型例题分析为主，并适当安排开阔思路及综合性的练习及讨论。

5.课外作业

课外作业的内容，培养学生选择对基本理论的理解，综合计算和分析、判断的能力以及充分利用图书馆资源及互联网资源的能力。

6.实验

实验以掌握各种优化原理为先导，然后将其进行编程，进而测试相应需要优化的题目。

7.答疑

充分利用互联网资源，针对课程的重点、难点以及学生提出的问题进行答疑，及时解答学生学习及生活中碰到的问题。

四、理论教学内容及学时分配（26学时）

第一章绪论?学时数：1

教学目标：了解优化设计概述，发展状况。

教学重点和难点：明确本课程的基本内容和性质，掌握学习本课程的基本要求。

主要教学内容及要求：

了解：优化设计概述，发展状况。

理解：本课程的基本内容和性质，掌握学习本课程的基本要求。

教学组织与实施：通过线上线下相结合，以授课为主，并采用不同形式的探究活动、引导学生自主学习，鼓励学生寻找问题，发现问题，培养学生知难而进的意志和毅力，提高学生的主动能动性。

????第二章?????机械优化设计的基本术语和数学模型????????????????????学时数：2

教学目标：学会对简单的机械设计问题的分析，建立合理的优化设计数学模型

教学重点和难点：设计变量，目标函数，约束条件，数学模型及其几何意义等

主要教学内容及要求：

理解：简单的机械设计问题的分析。

掌握：建立合理的优化设计数学模型

熟练掌握：设计变量，目标函数，约束条件，数学模型

教学组织与实施：通过线上线下相结合，以授课为主，并采用不同形式的探究活