正版新书]新工科创新教育与实践主编:刘莉莉,副主编:董作霖,

第1篇数学逻辑思维创新

第1章从兔子到黄金分割——神奇的斐波那契数列3

1.1兔子问题和斐波那契数列3

1.1.1兔子问题3

1.1.2斐波那契数列3

1.1.3相关的问题3

1.2黄金分割5

1.2.1定义5

1.2.2黄金分割尺规作图5

1.2.3黄金分割的美5

1.2.4优选法6

1.2.5数学的统一美6

习题7

第2章从一元方程求根到MATLAB编程8

2.1一元方程近似解算法介绍8

2.2MATLAB入门8

2.2.1MATLAB概述8

2.2.2MATLAB的特点与功能9

2.2.3MATLAB的窗口9

2.2.4MATLAB的帮助功能12

2.2.5MATLAB常用命令及数据操作12

2.2.6MATLAB的基本运算13

2.2.7符号运算功能15

2.2.8M文件编程16

2.3一元方程近似解的MATLAB编程19

习题20

第3章从数列极限到MATLAB绘图21

3.1数列极限的定义21

3.2MATLAB绘图初步21

3.2.1plot二维曲线绘图21

3.2.2plot3三维曲线绘图25

3.2.3其他图形绘制26

3.3数列极限的MATLAB可视化30

习题33

第4章从身高说起——看线性回归模型34

4.1问题引入34

4.1.1什么是回归分析34

4.1.2回归模型的基本形式35

4.1.3回归模型的用途36

4.2一元线性回归模型36

4.2.1回归系数的估计36

4.2.2检验、预测与控制37

4.2.3回归分析命令39

4.2.4身高问题40

4.3多元线性回归模型42

4.3.1回归系数的估计42

4.3.2检验与预测43

4.3.3回归分析命令44

4.3.4牙膏销量问题44

习题47

第5章如何决策——了解数学规划模型49

5.1数学规划概述49

5.1.1引例1——超市大赢家49

5.1.2引例2——如何选课50

5.201规划问题的MATLAB求解52

5.301规划模型55

5.3.1选课策略55

5.3.2指派问题56

习题58

第6章如何预测——看传染病模型60

6.1研究背景60录

6.2传染病模型61

6.2.1模型1——I模型62

6.2.2模型2——SI模型62

6.2.3模型3——SIS模型63

6.2.4模型4——SIR模型64

6.2.5模型5——参数时变的SIR模型65

习题65

第7章如何选择——层次分析法66

7.1很好工作选择问题66

7.2层次分析法的一般方66

7.2.1建立层次结构图67

7.2.2构造比较矩阵68

7.2.3确定权重向量和一致性检验69

7.2.4确定权重组合向量和组合一致性检验71

习题73

第8章从路径规划到图论初步74

8.1哥尼斯堡七桥问题74

8.2七桥问题的解决方案75

8.3从七桥问题看图论的本源思想与文化内涵77

8.3.1图论的本源思想77

8.3.2图论的文化内涵78

习题80

第9章神奇的圆周率——蒙特卡罗模拟81

9.1圆周率的计算历史81

9.1.1实验时期81

9.1.2几何算法时期82

9.1.3分析方法时期83

9.1.4电子计算机时期83

9.2圆周率的常见计算方法84

9.2.1数值积分法84

9.2.2Taylor级数法(无穷级数法)85

9.2.3蒙特卡罗法86

9.3科学计算其他无理数88

习题91

第10章竞争中的数学——博弈论92

10.1新课引入92

10.1.1游戏1——随机写整数92

10.1.2游戏2——拍卖100元钞票92

10.1.3游戏3——囚徒困境93

10.2博弈论的产生和发展94

10.3博弈论研究的假设95

10.4博弈类型95

10.5纳什均衡96

10.5.1案例1——三国中的博弈:联吴抗魏96

10.5.2案例2——智猪博弈97

习题98

第2篇电子设计创新

第1章电子创新零基础也行101

1.1电子产品设计制作的一般过程101

1.2电子产品制作要用到的工具和仪表102

1.2.1数字式万用表102

1.2.2电烙铁106

1.2.3烙铁架107

1.2.4焊锡丝107

1.2.5助焊剂(松香)108

1.2.6吸锡器108

1.2.7镊子109

1.2.8斜口钳和尖嘴钳109

1.2.9螺丝刀110

1.2.10热熔胶110

1.2.11工具包111

1.3电子设计创新制作实例111

1.3.1“俄罗斯方块游戏机”的设计制作111

1.3.2“音乐霹雳灯”的设计制作114

1.3.3“两管调频发射机”的设计制作115

1.3.4“多路抢答器”的设计制作116录

1.3.5“脉搏测试仪”的设计制作116

习题119

第2章常用电子元器件120

2.1电阻器120

2.1.1电阻器的相关概念120

2.1.2电阻器的种类120

2.1.3电阻器的主要参数121

2.1.4电阻器的标注方法122

2.1.5常用电阻器124

2.1.6电阻器的合理选用和质量判断128

2.2电容器129

2.2.1电容器的基本知识129

2.2.2电容器的种类129

2.2.3电容器的主要参数132

2.2.4电容器的标识方法133

2.2.5电容器的合理选用133

2.2.6电容器的检测134

2.3晶体二极管136

2.3.1概述136

2.3.2二极管的主要参数136

2.3.3二极管的类型137

2.3.4二极管的检测139

2.4LED数码管140

2.4.1LED数码管的分类140

2.4.2LED数码管的构成和显示原理141

2.4.3LED数码管的性能特点142

2.4.4LED数码管的检测142

2.5集成电路142

2.5.1概述142

2.5.2集成电路的命名143

2.5.3集成电路的选用与检测146

习题148

第3章电路原理图是怎么来的149

3.1AltiumDesigner10简介149

3.1.1菜单栏150

3.1.2工具栏150

3.1.3面板150

3.1.4状态栏151

3.1.5语言选择151

3.2PCB工程的创建153

3.2.1创建PCB工程153

3.2.2添加设计文档154

3.3原理图的绘制156

3.3.1原理图编辑环境介绍156

3.3.2放置元器件160

3.4绘制原理图符号164

3.5绘制PCB封装169

3.5.1使用封装向导创建封装169

3.5.2手工绘制PCB封装172

3.5.3原理图符号关联PCB封装174

3.6连接元器件176

3.6.1绘制导线176

3.6.2添加网络标签177

3.7电气规则检查178

3.8原理图到PCB的信息转移180

习题182

第4章熟悉而又陌生的电路板183

4.1印制电路板设计准备183

4.1.1PCB编辑环境183

4.1.2板形绘制186

4.1.3禁止布线区域设置188

4.1.4板层堆栈189

4.1.5规则设置190

4.2印制电路板布局194

4.2.1布局的基本原则194

4.2.2元件布局195

4.3印制电路板布线200

4.3.1布线的基本原则200

4.3.2自动布线202录

4.3.3交互式布线205

4.3.4检查输出209

习题211

第5章我也可以DIY电路板212

5.1印制电路板的分类212

5.1.1按照基材的性质分类212

5.1.2按照布线层数分类213

5.2印制电路板的功能213

5.3印制电路板的制作213

5.3.1加成法制造印制电路板213

5.3.2减成法制造印制电路板214

习题220

第6章焊接技术221

6.1焊接的基础知识221

6.1.1焊接与锡焊221

6.1.2焊接工具223

6.2焊接材料227

6.2.1焊料227

6.2.2助焊剂与阻焊剂228

6.3手工焊接技术230

6.3.1手工焊接的过程230

6.3.2焊接的质量检验234

6.3.3手工拆焊技术237

习题239

第7章会检测和调试电路才是高手240

7.1电子产品焊接后的检测240

7.1.1电子产品的“目测”240

7.1.2电子产品的“表测”240

7.1.3电子产品的“电测”241

7.2电子产品的通电调试241

7.2.1可调直流稳压电源的使用242

7.2.2电子产品调试的一般过程246

习题248

第3篇机械设计创新

第1章绪论251

1.1机械创新设计概述251

1.1.1创新251

1.1.2创新设计252

1.1.3机械创新设计252

1.1.4机械创新设计的特点253

1.2创新教育与创新能力的培养253

1.2.1创新教育253

1.2.2创新能力的培养254

1.3机械创新设计对社会发展的影响256

第2章扳拧工具258

2.1常用创新原理258

2.2案例分析259

第3章注塑件分离装置260

3.1类比创新法260

3.2案例分析261

3.2.1背景261

3.2.2结构原理261

3.2.3创新点及应用262

3.3其他案例分析262

第4章绘图仪内容264

4.1凸轮机构的运动规律264

4.1.1凸轮机构的组成264

4.1.2凸轮与从动杆的运动关系264

4.1.3从动件的常用运动规律264

4.2平面四杆机构266

4.2.1基本概念266

4.2.2铰链四杆机构267

4.3机构组合创新270

4.4案例分析270目录

4.4.1背景270

4.4.2结构原理270

4.4.3创新点及应用271

4.5知识拓展272

4.5.1运动仿真介绍272

4.5.2运动仿真的意义272

4.5.3实例讲解272

第5章送料机275

5.1送料原理275

5.2送料机构276

5.2.1曲柄滑块送料机构276

5.2.2间歇转动送料机构276

5.2.3电池底盖送料机构277

5.2.4由凸轮连杆组成的供料机构277

5.2.5由连杆构成的步进供料机构278

5.2.6由齿轮和连杆构成的步进供料机构279

5.3案例分析279

5.3.1背景279

5.3.2功能分解与工艺动作分解279

5.3.3方案选择280

5.3.4方案分析与评价281

5.4知识拓展282

第6章仿生机械283

6.1仿生机械学中的注意事项283

6.2案例分析283

6.2.1背景283

6.2.2结构原理284

6.2.3腿机构的设计285

第7章摘果器290

7.1联想创新法290

7.2移植创新法290

7.3组合创新法291

7.4案例分析292

新工科创新教育与实践

7.4.1背景292

7.4.2结构原理292

7.4.3创新点及应用293

7.5其他案例294

第8章破障钳295

8.1全国大学生机械创新设计大赛295

8.1.1大赛的缘起与发展295

8.1.2大赛的目的及持续开展的意义295

8.2增力机构297

8.3机构的组合应用299

8.4破障钳创新设计302

第9章无碳小车304

9.1学情分析304

9.2教学过程304

9.2.1情景导入304

9.2.2知识建构304

第10章创新实例与分析310

10.1多功能齿动平口钳310

10.2省力变速双向驱动车用驱动机构的设计311

10.2.1设计背景311

10.2.2设计思路312

10.2.3工作原理与方案312

10.3机器螃蟹的机械运动方案设计314

10.3.1设计要求314

10.3.2设计构思与设计过程314

10.3.3设计方案与设计点评318

10.4新型内燃机的开发319

参考文献325

刘莉莉，教授，博士生导师，“百千万人才工程人选”、“国务院政府特殊津贴专家”、“河南省高层次B类人才”、“河南省优秀专家”，高校教学评估专家，河南省机械类专业指导委员会副主任，河南省高校职称评审专家委员等。长期以来从事教学科研及管理工作，主持完成省教育科学“十三五”规划重点课题、省教育综合改革重点项目、省高等教育改革研究与实践项目等10余项，获省教学成果奖、省教育信息化优秀成果等6项；主持完成省教学质量工程项目4项，出版著作教材6部。

本书是河南工学院新工科教育创新改革系列丛书之一,全书共分三篇。第1篇数学逻辑思维创新,以培养能力为核心,采用案例驱动法教学。各章节相对独立,内容涵盖斐波那契数列、MATLAB编程、MATLAB绘图、线性回归、数学规划、传染病模型、层次分析法、图论初步、蒙特卡罗模拟以及博弈论,其中MATLAB是基础,本课程问题的求解均是在MATLAB平台完成的。第2篇电子设计创新,以电子产品创新设计的全过程为主线,讲述了常见电子元器件的识别和检测、电路原理图和电路板图的绘制、印制电路板的制作、元器件的焊接技术、常用工具和仪表的使用、电子产品的检测和调试等知识。第3篇机械设计创新,引入了机械创新设计大赛、全国3D大赛和工程训练综合能力竞赛中的优秀作品,以案例贯穿创造学、设计方法学和各种创新理论。

本教材可供高校工科专业师生使用,也可以作为相关专业技术人员的参考资料。