袁雷池
武汉工程大学
张欣
武汉工程大学
曾曦
武汉工程大学
桂宇晖
武汉工程大学
王雅溪
武汉工程大学
韩军
武汉工程大学
省一流本科课程，面向工业设计和产品设计，48学时，线上16学时，线下32学时。内容三个模块：理论知识（结构设计概述、金属件工艺、塑料件工艺、材料）；计算机辅助结构设计（案例结构CAD、小组自选产品结构设计）；模型制作（3D打印、模型后期处理）。秉承以学生为中心的理念，以培养学生的人生观、价值观为导向，以训练学生创新思维能力为目的，以知识、能力、素质全面提升的教学目标。
体验式教学：线上学习采用“理论学习+研究实践”相结合，学生在线上学习理论知识，完成习题，分组完成结构研究作业。参与式教学，激发学生学习兴趣。实验授课采用“实验实操+分组做项目”，结构CAD、3D打印模型制作示范授课，学生上机实操练习。小组讨论项目产品结构设计、制作模型，制作微视频、撰写实验报告。参与式实验教学，调动了学生学习积极性。
小组项目制教学：小组项目制贯穿课程教学。学生负责项目全程及每一个环节。首先，在教师的指导下，各小组确定项目选题，可以是现有产品的结构设计重构与改良，也可以是新产品的结构设计。其次，进行产结构研究、造型设计与结构设计。最后，制作模型，完成结构设计评测。主动式、参与式的教学，提高了学生学习的主动性、创造性、积极性。
结构设计与模型制作课程教学大纲
一．课程基本信息
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课程代码 |
07B30871 |
课程名称 |
结构设计与模型制作 |
|
英文名称 |
Product Structure Design and Model Making |
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|
课程类别 |
专业必修课程 |
课程性质 |
必修 |
|
学时/学分 |
48学时/3学分 |
学时分配 |
理论：12学时 实验36学时 |
|
课程负责人 |
袁雷池 |
职称 |
副教授 |
|
适用专业 |
工业设计 |
授课学院 |
艺术学院 |
|
先修课程 |
计算机辅助工业设计Ⅱ、工程制图 |
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教材及主要参考书 |
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教材
参考书 [1] 周可爱著. 钣金成型类产品结构设计[M].华南理工大学出版社.2019. [2] 张莹、王逸钢、谌禹西，产品结构设计[M].清华大学出版社出版，2023. [3] 陈智勇等编，3D建模和3D打印技术[M].西安电子科技大学出版社.2021. [4] 繆元吉等编，产品结构设计——结构活动形产品[M].中国轻工业出版社.2023. [5] 王展著.计算机辅助产品造型与结构设计[M].电子工业出版社.2019. 网站： https://www.ulearning.cn/course/37497 |
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二．课程目标
课程目标1：知识目标：(1)了解结构设计的基本原则；(2)了解金属与塑料产品的生产工艺；(3)掌握塑料结构设计要点：料厚、螺纹、脱模等知识。(4) 掌握常见的产品加工工艺，能在设计时，学会思考产品结构与工艺。
课程目标2：能力目标：(1)具备对工业设计结果进行初步的结构设计评估的能力；(2)能够在工作中和其他人员具有较好的合作，具有较强的团队合作意识； (3)掌握计算机辅助结构设计的常用方法与技巧；具备使用计算机辅助结构设计进行简单产品结构设计的能力； (4)掌握3D打印模型制作的方法与技巧，以及模型后期处理工艺知识等，具备3D打印制作模型的能力。
课程目标3：思政目标：（1）加强学生坚定文化自信，弘扬优秀传统文化；（2）培养学生严谨的工匠精神，与民族自豪感；（3）行国家创新发展理念，提高学生的设计创新思维能力，为创新型国家培养优秀的设计师人才；(4)培养学生良好的职业素养，较强的敬业精神。
本课程目标对应毕业要求情况：
毕业要求1.4：能将科学知识、工程基础知识和专业知识综合应用于复杂工业产品的设计和开发。
毕业要求3.1： 能根据工业设计领域的技术规范、标准以及管理条例， 正确设计 各类工业产品外观构造以及内部构造等的零部件和机械结构；
毕业要求5.2：能利用现代工程软件对工业设计领域系统进行外观设计、结构设计、动画仿真以及虚拟现实应用，并在实践过程中领会软件的局限性；
毕业要求8.3：在工业产品设计实践中，自觉遵守职业道德和工程伦理，履行专业职责。
毕业要求9.2：工业产品设计相关多学科背景下进行团队管理与合作，具备一定的组织、管理与协调能力，能有效完成团队合作任务。
课程目标与毕业要求对应关系如表1所示：
表1 课程目标与毕业要求对应关系表
|
毕业要求 课程目标 |
毕业要求1.4 |
毕业要3.1 |
毕业要求5.2 |
毕业要求8.3 |
毕业要求9.2 |
|
课程目标 1 |
√ |
|
|
|
|
|
课程目标 2 |
|
√ |
√ |
|
|
|
课程目标 3 |
|
|
|
√ |
√ |
三．课程内容、教学方法与教学安排
1.理论教学
表2 教学内容与课程目标对应关系表
|
序号 |
知识单元 |
教学内容 |
学时 |
教学方法 |
学习要求 |
对应课程目标 |
|
1 |
产品结构设计简述 |
①产品结构设计的概念及分类； ②新产品开发流程； ③结构设计原则与要素。 |
4 |
线上自学 课后习题 小组讨论研究 |
①了解什么是结构设计 ②认识结构设计的重要性 ③认识结构设计与工业设计的关系 |
课程目标1 课程目标3 |
|
2 |
金属结构设计工艺 |
①铸造工艺； ②冲压工艺。 |
4 |
线上自学 课后习题 小组讨论研究 |
①了解金属铸造工艺及应用范围 ②了解金属冲压工艺及应用范围 ③掌握的冲压结构设计关注点 |
课程目标1 课程目标3 |
|
3 |
塑料产品结构设计 |
① 注塑工艺 ② 塑料产品设计要点 |
4 |
线上自学 课后习题 小组讨论研究 |
①认识注塑机与模具 ②掌握注塑工艺流程 ③认掌握塑料件结构设计的要点 |
课程目标1 课程目标3 |
|
4 |
材料与运动机构 （选学、不计成绩） |
①木材塑料金属硅胶等材料 ②运动机构 |
|
线上自学 课后习题 |
①掌握材料特性，了解相关工艺 ②认识运动机构 |
课程目标1 课程目标3 |
2.实验教学
表3 实验教学与课程目标对应关系表
|
序号 |
项目名称 |
实验内容 |
学时 |
实验类型 |
学习要求 |
对应课程目标 |
|
1 |
计算机辅助结构设计 |
①塑料产品结构设计案例； ②小组项目产品结构设计。 |
20 |
综合性实验 验证性实验 |
①理解分型面概念，学会创建分型面 ②掌握使用主控件完成壳体的连接与固定 ③小组产品结构设计分析与设计 |
课程目标2 课程目标3 |
|
2 |
结构设计产品模型制作 |
①3D打印数模处理及格式转换 ②3D打印机基本操作，打印零件 ③零件后期处理打磨抛光、喷涂等 ④产品装配、模型评测 |
16 |
综合性实验 验证性实验 |
①学会使用软件完成数模制作、分件； ②学会使用3D打印机打印产品零件； ③掌握零件的后期处理方法； ④验证装配产品与数模的差异性。 |
课程目标2 课程目标3 |
四．基本要求
1.教学要求
1.1教学重点：掌握特产品的材料合理选择，结构合理分析与设计；掌握产品零件装配工艺性设计原则与方法；掌握通过产品结构图爆炸图，分析零件之间的装配关系是否合理，是否存在干涉显现，分析各个部件的载荷强度；掌握计算机辅助结构设计完成常见塑料产品的设计方法；掌握打印基础知识、机操作方法与技巧等。
1.2教学难点：结构设计与工业设计/产品设计的关系；产品结构设计的要素；注塑产品的脱模与脱模斜度；结构设计理论知识在计算机辅助产品结构设计中的运用；3D打印模型对数模的验证与对比。
1.3教学建议及注意事项：课下多练习建构各类产品结构模型，并渲染制作爆炸图，以增加熟练度，提高对产品结构的理解；关注一些与产品结构设计有关的网站，如iCAx开思网等；在网上观看其它相关的教学视频或视频公开课；关注优学院《产品结构设计》校级一流课程内容更新，持续学习。
1.4课程思政：引导学践行职业精神和职业规范，增强职业责任感；引导学生深刻理解中华优秀传统文化，传承中华文脉，加强学生坚定文化自信；引导学生认识中国设计与中国制造，加强民族自豪感的建立；培养学生严谨的工匠精神，精工精神与质量意识；行国家创新发展理念，提高学生的设计创新思维能力，为创新型国家培养优秀的设计师人才。
2.辅导与交流
2.1辅导答疑：开通实时线上答疑，通过微信QQ等软件及时解答学生简单疑难；通过向日葵等远程控制软件解决一些较大疑难；每周安排一次课后线下答疑，面对面解决复杂疑难。
2.2座谈：在授课期间，安排1-2次师生交流座谈，就学习过程中存在的问题、学习方法等内容进行沟通。
五．课程考核
1.考核方式与课程目标的对应关系
总成绩由线上学习(6%)、线上作业（12%）、课堂表现（2%）、实验成绩（40%）和期末考试成绩（40%）五个考核环节构成。考核方式与课程目标的关系如表4所示。
表4 考核方式与课程目标对应关系表
|
课程目标 |
考核方式在总成绩中比例（%） |
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|
平时成绩20% |
实验环节 40% |
考试作业 40% |
|||
|
线上学习 |
研究作业 |
课堂表现 |
|||
|
课程目标 1 |
6 |
10 |
1 |
/ |
/ |
|
课程目标 2 |
/ |
/ |
1 |
36 |
40 |
|
课程目标 3 |
/ |
2 |
/ |
4 |
/ |
|
合计 |
6 |
12 |
2 |
40 |
40 |
2. 评分标准
（1）线上学习
线上学习成绩由优学院计算得出，由线上课件学习情况与章节练习题组成。
（2）研究作业
表5 线上研究作业评分标准
|
课程目标 |
评分标准 |
|||
|
<60 |
60～75 |
75～90 |
90～100 |
|
|
课程目标1 |
拆解产品结构分析不合理； 传统铸造工艺简图不合理； 塑料产品要点研究不准确。 |
拆解产品结构分析基本合理； 传统铸造工艺简图基本合理； 塑料产品要点研究基本准确。 |
拆解产品结构分析十分合理； 传统铸造工艺简图很合理； 塑料产品要点研究很准确。 |
拆解产品结构分析透彻； 传统铸造工艺简图完善； 塑料产品要点研究非常详细。 |
|
课程目标3 |
研究过程缺乏质量意识、精工精神、设计创新思维能力 |
研究过程有一定的质量意识、精工精神、设计创新思维能力 |
研究过程有较好的质量意识、精工精神、设计创新思维能力 |
研究过程有较强的质量意识、精工精神、设计创新思维能力 |
（3）考试作业评分标准
表6 考试作业评分标准
|
课程目标 |
评分标准 |
|||
|
<60 |
60～75 |
75～90 |
90～100 |
|
|
课程目标2 |
不能完成案例产品的造型设计与结构设计，模型比例不准确，结构设计不合理，细节处理不完整。 |
完成案例产品的造型设计与结构设计，模型比例基本准确，结构设计基本合理，细节处理基本完整。 |
完成案例产品的造型设计与结构设计，模型比例准确，结构设计合理，细节处理完整。 |
完成案例产品的造型设计与结构设计，模型比例精准，结构设计合理，细节处理完善。 |
（4）实验成绩评分标准
3D打印模型制作实验共计1个实验，4次课程。成绩由平时表现（理论知识与动手能力20%）、视频方案（结构设计与模型制作流程30%）、模型质量（20%）、实验报告（30%）四个部分组成。总评后按比例折算成相应分数，占总成绩的40%。
表7 实验评分标准
|
课程 目标 |
实验 内容 |
基本要求 |
评价标准 |
成绩比例（%） |
||
|
90～100 |
60～89 |
0～59 |
||||
|
课程目标2 |
3D打印模型制作 |
①掌握理论知识、实验步骤与操作，能完成实验项目。 ②流程视频内容完整，剪辑精良。 ③实验报告内容完整，能正确表述实验步骤、实验流程及工艺等，总结合理，图文并茂。 ④完成实物模型制作完整。 |
①熟练掌握理论知识、实验步骤与操作，完成实验项目优。 ②流程视频内容完整，剪辑精良。 ③实验报告内容完整，能正确表述实验步骤、实验流程及工艺等，总结合理，图文并茂。 ④完成实物模型，制作精细。 |
①基本掌握理论知识、实验步骤与操作，能完成实验项目。 ②流程视频内容与剪辑完整。 ③实验报告内容合理，能表述实验步骤、实验流程及工艺等，总结有一定的合理性。 ④完成实物模型，制作完整。 |
①不能掌握理论知识，不能能完成实验项目。 ②流程视频内容与剪辑不完整。 ③实验报告内容不合理。 ④不能完成实物模型。 |
36 |
|
课程目标3 |
3D打印模型制作 |
①模型制作过程需有质量意识、精工精神、设计创新思维能力。 ②实验报告具有科学性与逻辑性，无不正当言论 |
①模型制作过程有较强的质量意识、精工精神、设计创新思维能力 ②实验报告具有较强的科学性与逻辑性，无不正当言论 |
①模型制作过程有较好的质量意识、精工精神、设计创新思维能力 ②实验报告具有一定的科学性与逻辑性，无不正当言论。 |
①研模型制作过程缺乏质量意识、精工精神、设计创新思维能力 ②实验报告缺乏逻辑，有不正当言论。 |
4 |
2025年版
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