Pro/E三維造型設(shè)計案例教學(xué)法

許冬梅

（福建信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院，福建福州350003）

Pro/ENGINEER軟件是以參數(shù)化為基礎(chǔ)、以三維造型為設(shè)計模式的CAD/CAE/CAM集成軟件，具有造型設(shè)計、零件和裝配設(shè)計、二維工程圖制作、運動仿真等多項功能。該軟件在工業(yè)設(shè)計，尤其是機(jī)械設(shè)計與制造行業(yè)中，有著廣泛應(yīng)用。Pro/ENGINEER（Pro/E）軟件的三維造型設(shè)計，就是應(yīng)用該軟件創(chuàng)建三維實體模型，真實地反映零件的形狀，并且系統(tǒng)能將三維模型轉(zhuǎn)化為工程圖，還能完成產(chǎn)品的裝配。大部分高職院校均有開設(shè)此課程，其教學(xué)目標(biāo)是能夠應(yīng)用Pro/E進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計。Pro/ENGINEER軟件的三維造型設(shè)計，與其他課程不同，其最大特點是實踐性強(qiáng)。課程目標(biāo)是要求能夠應(yīng)用該軟件進(jìn)行零件設(shè)計和裝配。對于這個功能強(qiáng)大、應(yīng)用廣泛的軟件，如何進(jìn)行課程教學(xué)、實現(xiàn)課程目標(biāo)，是個值得探討的問題。筆者在教學(xué)過程中采用案例教學(xué)法取得良好的教學(xué)效果。

1 Pro/E三維造型設(shè)計案例教學(xué)法的優(yōu)勢

當(dāng)今的社會需求，迫使教育教學(xué)從過去的知識積累轉(zhuǎn)變?yōu)殚_發(fā)學(xué)生的智力潛能，尤其是激發(fā)學(xué)生的思維能力，強(qiáng)化實踐能力。實踐證明，案例教學(xué)法能適應(yīng)社會的需求。近年來案例教學(xué)法逐漸被應(yīng)用于一些課程的教學(xué)之中，其可行性和教學(xué)效果在實踐中得到了認(rèn)可。Pro/E三維造型設(shè)計（以下簡稱Pro/E三維造型）案例教學(xué)法的優(yōu)勢，主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

1.1 教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)目標(biāo)相一致

Pro/E三維造型設(shè)計案例教學(xué)法，是指在教學(xué)過程中采用具有典型特征的實際案例進(jìn)行教學(xué)，是一種理論與實踐相結(jié)合的教學(xué)方法。精選實際案例，把相關(guān)的原理和技能運用到特殊案例中，通過案例教學(xué)導(dǎo)向教學(xué)目標(biāo)。案例中涵蓋教學(xué)內(nèi)容，使得創(chuàng)建三維實體案例的過程，便是教師引導(dǎo)學(xué)生達(dá)到學(xué)習(xí)目標(biāo)的過程。傳統(tǒng)教學(xué)方法，是逐個介紹各項命令的功能和操作方法，然后才學(xué)習(xí)如何應(yīng)用各項命令進(jìn)行三維造型，往往是到課程教學(xué)后期，才開始進(jìn)行綜合應(yīng)用訓(xùn)練。這樣，理論與實踐相脫離，知識及技能構(gòu)建周期較長，教學(xué)過程是以教師和教材為中心，灌輸書本知識，教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)目標(biāo)相脫節(jié)，影響教學(xué)效果。

1.2 培養(yǎng)應(yīng)用能力

Pro/E三維造型案例教學(xué)法，是有利于學(xué)生掌握學(xué)習(xí)知識的方法。這是社會對人們能力的基本要求，可以強(qiáng)化知識應(yīng)用能力。采用案例教學(xué)，把學(xué)生置于特定的意境中，在不充分信息的條件下，對復(fù)雜形體獨立做出判斷和決策。在這過程中，需要學(xué)生靈活運用知識，同一個機(jī)件采用多種方法進(jìn)行三維造型設(shè)計，既訓(xùn)練了分析問題和解決問題的能力，又培養(yǎng)了知識應(yīng)用能力，學(xué)習(xí)汲取知識的方法，挖掘智力潛能。這種教學(xué)方法，與高職教育培養(yǎng)目標(biāo)一致，即培養(yǎng)高級應(yīng)用型人才。傳統(tǒng)的教學(xué)方法是注入式的，注重理論知識的系統(tǒng)性性，容易使學(xué)生形成思維定勢，缺少思維的空間和自由發(fā)揮的余地，制約了學(xué)生思維能力和應(yīng)用能力的培養(yǎng)，而案例教學(xué)，是學(xué)生在教師的引導(dǎo)下進(jìn)行開放式的學(xué)習(xí)，教學(xué)過程是動態(tài)的，有利于激發(fā)學(xué)生積極思維，主動學(xué)習(xí)，實現(xiàn)培養(yǎng)目標(biāo)。

1.3 培養(yǎng)溝通協(xié)作能力

案例教學(xué)需要團(tuán)隊合作和彼此的溝通。Pro/E三維造型案例教學(xué)，是以學(xué)生為主體，以小組為學(xué)習(xí)單元，圍繞案例展開討論，分析案例，擬定創(chuàng)建三維實體的最佳方案，完成案例，并在自我評價的基礎(chǔ)上，由教師進(jìn)行評價。在學(xué)習(xí)過程中，訓(xùn)練小組成員之間溝通表達(dá)能力，培養(yǎng)學(xué)生善于傾聽他人意見和說服別人的能力，增強(qiáng)團(tuán)隊協(xié)作精神。這也是培養(yǎng)學(xué)生就業(yè)能力、提升職業(yè)素質(zhì)的一個方面。傳統(tǒng)教學(xué)方法是教師講課學(xué)生聽，教師是主體，學(xué)生被動接收知識，成了理論知識的存儲器，教與學(xué)缺乏互動，學(xué)生之間交流少，影響教學(xué)效果，不利于人才培養(yǎng)。

1.4 激發(fā)學(xué)習(xí)積極性

興趣是推動人們認(rèn)識事物、探求事物發(fā)展規(guī)律的一種動力，是積極性的來源。一個好的案例，在一定程度上傳遞了教師對學(xué)生的學(xué)習(xí)期望信息，使學(xué)生對相關(guān)知識產(chǎn)生新的認(rèn)識、需要和興趣[4]。選擇具有代表性、針對性的生產(chǎn)實例進(jìn)行教學(xué)，即案例就是產(chǎn)品、機(jī)件，通過Pro/E軟件創(chuàng)建出其三維實體，這對學(xué)生來說很有成就感，是對自己的心理肯定，由此激發(fā)學(xué)習(xí)熱情，調(diào)動積極性。

2 案例教學(xué)法的實踐

案例教學(xué)法本身并沒有統(tǒng)一的模式，不同課程，其案例教學(xué)法的設(shè)計也不同。Pro/E三維造型案例教學(xué)法，主要是根據(jù)該軟件的功能特點以及與職業(yè)崗位需求相一致的教學(xué)目標(biāo)來組織實施的。

2.1 選擇案例

根據(jù)教學(xué)進(jìn)程和課堂教學(xué)目標(biāo)，選擇策劃案例，通過案例驅(qū)動教學(xué)，這是案例教學(xué)法的首要環(huán)節(jié)。所選擇的案例應(yīng)滿足3個基本條件：

一是所選案例要導(dǎo)向教學(xué)目標(biāo)，也就是說通過這個案例教學(xué)，能夠?qū)崿F(xiàn)課堂教學(xué)目標(biāo)。

二是案例要從簡單到復(fù)雜、由易到難。

三是選用生產(chǎn)實際案例，貼近職業(yè)崗位需求。

以高職數(shù)控應(yīng)用技術(shù)專業(yè)學(xué)生的Pro/E三維造型案例教學(xué)為例，在初學(xué)三維實體創(chuàng)建方法時，可選擇較為簡單的案例，如磁帶盒（如圖1所示），其導(dǎo)向教學(xué)目標(biāo)是拉伸、挖空（切減材料）、復(fù)制、鏡像、倒圓角等命令的操作方法和實際應(yīng)用，以及創(chuàng)建實體過程中所涉及到的相關(guān)基礎(chǔ)知識。如圖2所示案例：機(jī)件，其導(dǎo)向教學(xué)目標(biāo)是：陣列、基準(zhǔn)面（傾斜）等命令的操作方法和實際應(yīng)用，由于機(jī)件上開了半個斜孔，結(jié)構(gòu)形狀較前一個案例復(fù)雜，思維更活躍，解決問題的方法有多個，可訓(xùn)練知識應(yīng)用能力，利于拓寬學(xué)生的思路。這兩個案例均為實例。

圖1 磁帶盒

圖2 機(jī)件

2.2 實施案例教學(xué)

要實現(xiàn)Pro/E案例教學(xué)法的優(yōu)勢，關(guān)鍵在于案例教學(xué)的組織與實施。下面以部件殼體（如圖3所示）為例，闡述Pro/E三維造型案例教學(xué)法的組織與實施。這是一個典型、難度適中、結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜的生產(chǎn)實例，是在學(xué)習(xí)了較為簡單的案例的基礎(chǔ)上，進(jìn)行這個案例教學(xué)的。

（1）布置案例，明確學(xué)習(xí)目標(biāo)。這個環(huán)節(jié)學(xué)生要明確兩點：任務(wù)和目標(biāo)。將課前準(zhǔn)備好的的案例（紙質(zhì)圖）、完成案例所要達(dá)到的要求、教學(xué)目標(biāo)一并下達(dá)給學(xué)生，要求按圖紙尺寸完成殼體的三維實體造型，該案例導(dǎo)向的教學(xué)目標(biāo)是：“旋轉(zhuǎn)”，“抽殼”，“拉伸”，“基準(zhǔn)面”，“螺紋孔”，“光孔”，“筋板”，“倒圓角”，通過精確創(chuàng)建殼體，掌握相關(guān)命令的功能、操作方法及應(yīng)用。劃分學(xué)習(xí)小組（4人一組），以小組為單位進(jìn)行討論、學(xué)習(xí)，直至完成任務(wù)。

圖3 殼體

（2）分析案例，創(chuàng)建三維實體。這是案例組織實施的重要環(huán)節(jié)，該環(huán)節(jié)主要培養(yǎng)學(xué)生5種能力：分析問題、判斷是非的能力，知識應(yīng)用能力，決策能力，溝通協(xié)作能力，創(chuàng)造能力。以小組為單位，分析殼體的結(jié)構(gòu)特點，靈活運用所學(xué)知識，擬定殼體的創(chuàng)建方法和步驟，引導(dǎo)學(xué)生采用多種方法創(chuàng)建殼體，并比較各種方法的優(yōu)劣勢，得出最佳創(chuàng)建方法。比如，殼體主體部分是回轉(zhuǎn)體，支撐部分是平面體?；剞D(zhuǎn)部分可采用“旋轉(zhuǎn)”或“拉伸”方法創(chuàng)建，孔的創(chuàng)建可以采用“拉伸”“減材料”或“簡單”、或“草繪”等多種方法實現(xiàn)。

在完成案例的過程中，最關(guān)鍵的一環(huán)是小組討論，教師引導(dǎo)學(xué)生圍繞案例展開學(xué)習(xí)、討論，從案例分析、創(chuàng)建方法和步驟的擬定，到完成殼體創(chuàng)建，都必須經(jīng)過充分討論。在討論過程中，教師不要表明自己的觀點，以免抑制學(xué)生的思想，如果學(xué)生的分析判斷出現(xiàn)錯誤，教師也不必急于糾正，讓學(xué)生通過討論發(fā)現(xiàn)問題，弄清錯在哪里，并尋求解決問題的方法和途徑，培養(yǎng)分析判斷能力。在討論中激發(fā)思維，訓(xùn)練思維能力，拓寬思路，掌握相關(guān)知識和技能。同時，學(xué)會聆聽其他同學(xué)的觀點，表達(dá)自己的意見，理清思路，綜合得出合理可行的決策。

（3）案例評價。經(jīng)過獨立思考和小組合作完成殼體創(chuàng)建后，以小組為單位做自我評價，然后教師再對整個案例實施過程和結(jié)果進(jìn)行總結(jié)、評價。此總結(jié)并非公布標(biāo)準(zhǔn)答案，案例教學(xué)的特點是沒有絕對的標(biāo)準(zhǔn)答案，只有合理的、最佳的答案?？偨Y(jié)時要做到：

一是幫助學(xué)生理清思路，對一些好的設(shè)計方案以及一些獨到的見解進(jìn)行肯定；

二是對案例討論不夠深入的問題加以分析，強(qiáng)調(diào)重點，確保達(dá)到學(xué)習(xí)目標(biāo)；

三是指出在殼體創(chuàng)建過程中存在的問題及不足。

最后對殼體創(chuàng)建情況按學(xué)習(xí)小組進(jìn)行評價，評價的依據(jù)包括三個方面：

一是小組成員參與程度，擬定的創(chuàng)建方案數(shù)量；

二是殼體創(chuàng)建的結(jié)果；

三是完成任務(wù)的速度。

將此成績作為平時學(xué)習(xí)成績，最后納入期末總評成績。

3 采用案例教學(xué)法應(yīng)注意的問題

Pro/E三維造型案例教學(xué)法，盡管有許多優(yōu)點，但如果應(yīng)用不當(dāng)，將影響教學(xué)效果。所以Pro/E三維造型設(shè)計采用案例教學(xué)，要注意以下幾方面問題。

3.1 教師的教學(xué)能力與水平

案例教學(xué)法是一種駕馭和超越知識的教育模式，要求教師具有較高的教學(xué)能力和水平。Pro/E三維造型案例教學(xué)法，要求教師在熟練掌握該軟件功能操作的基礎(chǔ)上，具有軟件應(yīng)用領(lǐng)域的實踐知識和技能，熟悉該軟件在行業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用范圍和使用效果，積累一定的實際典型案例，并將其信息、知識融入到案例教學(xué)中，實現(xiàn)案例與生產(chǎn)實際零距離。案例教學(xué)法要求教師具有敏銳的洞察力。在案例教學(xué)的組織實施過程中，及時了解、掌握學(xué)生的動態(tài)，分析學(xué)生學(xué)習(xí)討論過程中傳遞出來的信息，及時作出正確判斷，并加以引導(dǎo)，實現(xiàn)案例教學(xué)的目的。要完成一堂較高質(zhì)量的案例教學(xué)課，教師必需付出更多的時間和精力。

3.2 教師與學(xué)生在教學(xué)中的關(guān)系

在傳統(tǒng)教學(xué)中，教師是教學(xué)的主體，教學(xué)的過程是向?qū)W生灌輸系統(tǒng)知識、學(xué)生積累知識的過程。在學(xué)生心目中，教師是知識和管理的權(quán)威，教師的思想、理念和價值取向在一定程度上制約了學(xué)生認(rèn)知程度和思維發(fā)展。學(xué)生只是被動接受知識，忽視了對學(xué)習(xí)潛能的開發(fā)，導(dǎo)致教學(xué)理論與實踐脫節(jié)。Pro/E三維造型案例教學(xué)法，使得教師與學(xué)生在教學(xué)中的關(guān)系有了很大改變，教師是引導(dǎo)者和組織者，教師引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)、主動學(xué)習(xí)，學(xué)生是學(xué)習(xí)的主體，是探究知識、尋求真理的主角。

3.3 把握案例的難易程度

Pro/E三維造型案例的難易程度把握不好，會影響教學(xué)效果。如果案例過于簡單，所導(dǎo)向的教學(xué)目標(biāo)過于簡單，不能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，達(dá)不到訓(xùn)練學(xué)生思維能力、分析和判斷能力的目的，失去案例教學(xué)的意義。如果案例過于復(fù)雜，難度太大，涵蓋的知識點多，導(dǎo)向的課堂教學(xué)目標(biāo)過大，超過學(xué)生的接受能力，同樣達(dá)不到案例教學(xué)的效果，影響教學(xué)進(jìn)程。

4 教學(xué)效果

Pro/E三維造型實施案例教學(xué)法，符合學(xué)生認(rèn)知規(guī)律，與傳統(tǒng)教學(xué)法相比，縮短了知識構(gòu)建周期，大大調(diào)動了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，激發(fā)求知欲，教學(xué)效果良好。自2006年學(xué)生參加全國三維數(shù)字建模大賽以來，多次取得與此相關(guān)的技能大賽一等獎、二等獎和三等獎等優(yōu)異成績。畢業(yè)生跟蹤調(diào)查表明，學(xué)生在相關(guān)的職業(yè)崗位上，充分發(fā)揮作用，職業(yè)能力較強(qiáng)，得到企業(yè)的認(rèn)可。

5 結(jié)束語

Pro/E三維造型設(shè)計案例教學(xué)的實踐表明，該課程適合采用案例教學(xué)。案例教學(xué)不僅能讓學(xué)生掌握Pro/E軟件三維造型設(shè)計的方法和技能，而且還能培養(yǎng)學(xué)生的綜合應(yīng)用能力、獵取知識的能力，有利于開發(fā)大腦思維能力。案例教學(xué)縮短了教學(xué)與職業(yè)崗位的距離，是一種教、學(xué)、做相結(jié)合的有效教學(xué)方法，尤其適合高職院校教學(xué)，與培養(yǎng)目標(biāo)相一致，符合職業(yè)崗位需求。

[1]黃忠耀，李冬梅，潘尚峰.Pro/ENGINEER（野火版）基礎(chǔ)與實用教程[M].北京：清華大學(xué)出版社，2005.

[2]何 剛.Pro/ENGINEER設(shè)計與應(yīng)用[M].北京：電子工業(yè)出版社，2003.

[3]賴興余，鄢春艷.案例教學(xué)法在Pro/E模具設(shè)計教學(xué)中的應(yīng)用[J].職業(yè)教育研究，2009，（6）：82-84..

[4]許冬梅.計算機(jī)繪圖案例教學(xué)法[J].裝備制造技術(shù)，2006，（4）：166-168.