课程是人力资源和社会保障部中国就业培训技术指导中心国家高技能人才培训工程3D-CAD培训与认证推荐图书的配套线上课程，是首批国家级一流（线上）本科课程《三维机械设计【3D-CAD】》的配套及系列课程中的卓越工程师提升课程 。

数字样机（DMU，DIGITAL MOCK-UP）可以简单地理解为由计算机呈现的、可替代物理样机功能的虚拟现实。数字样机可以降低，甚至脱离对物理样机的依赖，是现代机械工业领域高端技术的代表，能够运用数字样机技术于复杂工程实践也是当前卓越工程师的基本素养。通过数字样机，设计者可以创建、验证、优化和管理从概念到售后的产品生命周期的全过程，团队成员能够根据协议共享数字资源。数字样机技术以计算机辅助技术CAX（CAD、CAM、CAE、CAPP、CIM、CIMS、CAS、CAT、CAI）和以产品生命周期为范围的设计技术DFX（DFA、DFM、DFC、DFV、DFG、DFL）为基础，以机械系统运动学、动力学、材料学和控制理论为核心，融合虚拟现实、仿真、三维图形等技术，将分散的产品设计、制造与销售等过程有机地集成在一起，极大提高设计验证与运动测试的工作效率。

■ 知识图谱

熟练、准确、规范、灵活、高效  

运用数字样机技术对设计模型进行虚拟运动学测试与验证，使自身专业技能与知识结构适应新形势对卓越人才的素质要求。

■ 课程内容设计

       运动仿真是数字样机的主要功能之一，也是 CATIA 的特色模块，教学团队根据教学目标、学科特点、学生认知规律及教学方式，围绕学科核心概念及教学内容和资源间关系，按照教学单元、专题或模块的框架，合理、有序的设计知识单元和拆分、配置知识点及技能点，针对运动仿真的核心内容，设计、制作了大量涵盖各种运动形式的典型机构模型，详细讲解了运动机构的建立过程以及基于运动仿真的数字样机分析方法，包含面接触运动副（低副）、点线面接触运动副（高副）、关联运动副、基于轴系的运动副、仿真机构的运行与重放、复杂运动机构实例、基于运动仿真的数字样机分析7大模块。课程的结构体系和内容设置既便于读者系统地学习数字样机运动仿真技术，又适合工程技术人员在实际工作中对仿真技术的难点进行求证与查询，全面助力卓越工程师专业素养达成。

■ 课程建设情况

■ 配套系列课程

 团队开发并附赠 3D-CAD 系列、以及基于 3D-CAD 技术高级应用的在线教学资源，供学生及行业工程师知识拓展与能力进阶使用：

三维机械设计【3D-CAD】 (xueyinonline.com) （系列在线课程主门户）

钣金设计基础与工程实践 (xueyinonline.com)

产品外观设计与渲染 (xueyinonline.com)

有限元工程结构分析【CAE】 (xueyinonline.com)

     本课程在资源、内容、场景、模式、评价五个方面进行创新，以能力培养为核心，强化实践与工程应用。

   （1）资源创新——“5G+智慧教育”：虚拟教学，真实落地

      虚拟仿真资源：借助虚拟仿真2.0技术，将1:1复制的各类样机悬浮眼前，可对其进行拆装、分解等操作，进行动力传动系统和结构强度分析以及材料选型等，在虚拟环境中身临其境，快速迭代设计方案，提高设计效率和精确度。
       多媒体资源：课程构建了线上视频、数字教材、机械装备实例等资源，案例均源自科研项目，兼具工程性与系统性。综合运用视频、动画、3D 模型等多媒体形式呈现教学内容，将抽象的概念和复杂操作直观地展示给学生，思政案例与产教融合项目嵌入课程，实现技术与价值观融合。此外，课程创建了虚拟仿真教学资源与测练题库，提升学习体验。
   （2）内容创新——能力导向，逐级提升
      课程由原先按软件功能组织的模式，重构为面接触运动副（低副）、点线面接触运动副（高副）、关联运动副、基于轴系的运动副、仿真机构的运行与重放、复杂运动机构实例、基于运动仿真的数字样机分析7大模块，形成再现、设计、优化的完整技能培养路径。学生在学习过程中逐步从低阶向高阶能力提升，增强自信心和系统应用能力。
    （3）场景创新——以技促练，校企协同
     课程依托三维设计中心、先进制造实验室、VR/MR仿真实验室等校内环境，同时结合企业导师主导的工程实践教学。企业导师教授先进设计与制造技术，并从行业应用角度评估学生作品，弥补高校教师行业经验不足，促进学科交叉融合，增强学生实践能力。
     （4）模式创新——强化应用，项目驱动
     课程采用行业需求导向、能力进阶式教学模式，围绕四个阶段逐步提升学生能力：在线学习培养自学能力；案例训练+阶段考核提升实践能力；机械装备实例训练强化工程应用能力；产教融合项目培养系统设计能力。
课程以综合项目贯穿始终，学生在各阶段完成任务，最终形成完整的工程设计作品。
      （5）评价创新——汇评促优，过程驱动
     课程评价体系对标行业技术能力要求，采用过程性评价+终结性评价：
     过程性评价涵盖讨参与、线上学习、案例训练、阶段考核等方式评估。

     终结性评价考核样机制造与综合设计能力，确保学生具备完整的工程实践能力。

  ◆ 机械与近机械类强调或重视专业技术方案工程化表达的高校学生；

  ◆ 有意愿了解现代工程技术增强自身综合素质的高校其他类专业学生；

  ◆ 机械工程领域具有知识更新、技能辅助，以及岗前培训需求的行业工程师。

■ 配套教材

刘宏新，郭丽峰．CATIA数字样机运动仿真技术（第4版），规划教材，机械工业出版社，2021.10，ISBN：978-7-111-69192-1．

■ 拓展阅读（团队数字化与智能化设计著作）  

  ●  重点书目

【1】刘宏新,解勇涛．CATIA钣金设计基础与工程实践（第2版 / MOOC版），产教融合型专业图书，机械工业出版社，MOOC版，2024.10，68万字．ISBN：978-7-111-76451-9．

【2】刘宏新,郭丽峰．农机装备数字化与智能化设计，科学出版社，2022.04，37.6万字．ISBN：978-7-03-071861-7．

【3】刘宏新,郭丽峰．CATIA数字样机运动仿真技术（第4版 / MOOC版），规划教材，机械工业出版社，021.10，45万字，ISBN：978-7-111-69192-1．

【4】刘宏新,刘招金．CATIA曲面设计基础与工程实践（第2版 / MOOC版），机械工业出版社，2019.12，66万字，ISBN：978-7-111-63954-1．

【5】刘宏新,王登宇．CATIA有限元工程结构分析（CAE），（第2版 / MOOC版），规划教材，机械工业出版社，2019.12，66.3万字，ISBN：978-7-111-64237-4．

   ●  书“序”

■ 课程负责人

刘宏新  -  二级教授 / 工学博士 / 博士生导师

    国家级一流本科（线上）课程主持人，省级慕课名师，全国十佳农机教师。美国伊利诺伊大学（UIUC）访问学者，黑龙江省农业机械工程科学研究院博士后。国家自然科学基金重点项目、重点研发计划项目、科学技术奖同行评议专家，中国科学院学部专家，中国工程院咨询专家；全国高校教师教学创新大赛国赛评委，全国大学生节能减排社会实践与科技竞赛、三维数字化创新（3D）大赛总决赛、机械创新设计大赛、达索系统杯大学生创新设计大赛全国总决赛评委，教育部普通高等学校本科教育教学评估专家；农业机械学报、农业工程学报等一级学报审稿专家。

从事数字化与智能化设计、车辆工程、机械化及其自动化技术与装备等领域的教学和科研工作，学术兼职11项。主持国家自然科学基金面上项目、重点研发计划课题、省部攻关等科研项目10余项，获省部级科技奖励3项；第一作者及通讯作者重要期刊发表学术论文80余篇，EI、SCI收录50余篇；第一发明人发明专利25项；第一作者软件著作权10项；主持制定团体标准1项；于科学出版社、机械工业出版社等国家级出版社出版第一作者学术专著11部、第一主编规划教材10部，主审2部。系列图书和教材由知名高校和社会图书馆收藏近5000馆次；主持教育部卓越人才教育培养计划试点、新工科研究与实践等教改项目11项，获省部级教学成果奖3项；主持建设汽车原理与构造、3D-CAD、DMU、CAE等在线开放课程7门，获国家级、省级各类一流课程6门次。

■ 团队成员

张立伟  博士/讲师

协助主持人完成课程大纲、教案、教学日历等相关教学文档的制定，多媒体资源的建设、课件制作。

杜春光  博士/教授

用户需求分析、学情分析、课程门户的建设、课程思政建设、多媒体教学资源的建设、课件制作。

林   卿  博士/副教授

协助课程主持人完成考核方案的设计、题库、作业库、试卷库的建设等，多媒体资源的建设、课件制作。

张   红  博士/讲师

在线教学管理、课程资料的建设，多媒体资源的建设、课件制作。

      课程团队成员中青年搭配，教学经验丰富，团队成员既各自分工，又团结协作，负责课程讲授、课程教学设计、课程思政建设、助教、及技术支持等工作。是中国第一批在高等院校中开设3D-CAD相关课程的团队，在该领域的规划教材编著、专业图书出版、资质认证、人才培养、社会服务，以及科学研究等诸方面取得了全面均衡的发展，卓有成效，拥有多项相关资质。

■ 团队宗旨

■ 教学日历

■ 课程导学