逆向工程課程教學(xué)改革研究與實(shí)踐

摘 要 本文針對(duì)逆向工程課程的特點(diǎn)，進(jìn)行了該課程的教學(xué)研究。分析了目前該課程的教學(xué)現(xiàn)狀，查找了存在的問(wèn)題。通過(guò)對(duì)各教學(xué)內(nèi)容、教材、教學(xué)課件和教學(xué)模式等方面的分析，提出了對(duì)該課程進(jìn)行教學(xué)改革的實(shí)施方法，并對(duì)課程內(nèi)容、課程文件、課堂教案、教學(xué)方法和實(shí)踐教學(xué)等進(jìn)行了改革，使之更加具有系統(tǒng)性與實(shí)用性，最終構(gòu)建了以學(xué)生為中心的實(shí)踐型、互動(dòng)型和自主學(xué)習(xí)的一體化教學(xué)模式。

關(guān)鍵詞 逆向工程 課程內(nèi)容 教學(xué)改革

中圖分類(lèi)號(hào)：G424 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdkz.2015.06.044

The Research and Practice of the Teaching Reform

of the Reverse Engineering Course

ZHANG Yu

（School of Mechatronics and Automotive Engineering， Chongqing Jiaotong University， Chongqing 400074）

Abstract In this paper， according to the characteristics of the reverse engineering course， the study of the teaching innovation on this course was carried out. The current situation of teaching was analyzed and the problems were discussed. Based on the analysis of teaching contents and teaching model， selection of textbooks and development of teaching resources， the implementation methods of the teaching reform for this course were proposed. The teaching contents were changed in order to make it more systematic and practical. The teaching methods were reformed and the students-oriented integration teaching mode was established which emphasizes practices， interaction and independent learning.

Key words reverse engineering; course contents; teaching reform

1 存在的問(wèn)題

逆向工程是最近十年才發(fā)展起來(lái)并在企業(yè)中開(kāi)始采用的技術(shù)，國(guó)內(nèi)高等院校大多是近幾年才開(kāi)始面向本科生開(kāi)設(shè)該門(mén)課程，還沒(méi)有形成一個(gè)全國(guó)統(tǒng)一的規(guī)范性的教學(xué)大綱，因此教學(xué)上存在以下問(wèn)題：

（1）教學(xué)內(nèi)容缺乏完整性和系統(tǒng)性。逆向工程作為一種新興技術(shù)，一方面在原理層面上還在不斷地有大量研究成果出現(xiàn)，另一方面已成熟的一些技術(shù)已進(jìn)入企業(yè)實(shí)用階段。因此，有必要對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行恰當(dāng)?shù)臍w類(lèi)劃分，將已有的原理和技術(shù)按層次高低區(qū)分為研究型的研究生層次和應(yīng)用型的本科層次。（2）沒(méi)有合適的教材。逆向工程進(jìn)入大學(xué)課堂距今僅6～7年時(shí)間，沒(méi)有成熟的教材。最初是收集學(xué)術(shù)期刊和學(xué)術(shù)會(huì)議方面的論文匯編而成，近幾年有幾部公開(kāi)出版的教材面世。但是基于以上原因，教材內(nèi)容體系連貫性還有所欠缺、原理與應(yīng)用脫節(jié)，要么完全注重概念與原理的講述，要么完全是軟件操作，不適宜作為本科教材使用。（3）課件質(zhì)量低，不能夠滿足教學(xué)要求?，F(xiàn)在使用的課件，只有理論部分的內(nèi)容。而對(duì)于測(cè)量設(shè)備的介紹，還有逆向建模軟件操作的講解等方面，教師沒(méi)有課件可用。所以此次一個(gè)重要任務(wù)的就是制作一套高質(zhì)量的、能夠滿足教學(xué)要求的課件。（4）教學(xué)模式落后。由于逆向工程這門(mén)課程需要學(xué)習(xí)多種軟件，僅靠PPT講授達(dá)不到要求，因此亟需在現(xiàn)有計(jì)算機(jī)房的基礎(chǔ)上進(jìn)行局域網(wǎng)絡(luò)教室的組建，以實(shí)現(xiàn)邊講邊練的目的。

2 現(xiàn)狀分析

逆向工程技術(shù)作為一門(mén)新興的課程，面臨著不少問(wèn)題，因此在教研教改上有著迫切的需要。近年來(lái)一些高校已開(kāi)展了逆向工程方面的教改研究。重慶交通大學(xué)2005年開(kāi)設(shè)該門(mén)課程，張渝等人介紹了在該校開(kāi)設(shè)逆向工程課程以來(lái)經(jīng)歷的三個(gè)教學(xué)階段，分析了多媒體教室和計(jì)算機(jī)房授課的不足。①南京航空航天大學(xué)2007年開(kāi)設(shè)該門(mén)課程，譚昌柏從教學(xué)內(nèi)容、考核方式等方面對(duì)該課程教學(xué)作了探討。②河南科技大學(xué)2008年開(kāi)設(shè)該門(mén)課程，張海英等人結(jié)合教學(xué)案例從課堂教學(xué)的理論環(huán)節(jié)和實(shí)踐環(huán)節(jié)對(duì)該課程的教學(xué)作了分析和探討。③

綜合來(lái)看，對(duì)逆向工程課程當(dāng)前研究中存在的不足主要反映在：④⑤第一，在逆向工程教學(xué)內(nèi)容體系的完整性方面不夠。從整個(gè)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)看，一個(gè)完整的流程應(yīng)該包括逆向測(cè)量→逆向建?！焖俪尚?。而上述研究中沒(méi)有考慮快速成型這部分。第二，重理論輕實(shí)踐，實(shí)踐環(huán)節(jié)訓(xùn)練不夠。在實(shí)際工程應(yīng)用中，逆向工程技術(shù)有近三分之二的工作是應(yīng)用軟件的操作，而現(xiàn)有的研究中都沒(méi)有考慮學(xué)生上機(jī)操作的學(xué)時(shí)。第三，教學(xué)方法陳舊，很少涉及教學(xué)模式的研究。

針對(duì)當(dāng)前的研究現(xiàn)狀，擬借鑒國(guó)際工程教育改革的成果，對(duì)本門(mén)課程進(jìn)行教學(xué)改革。

CDIO工程教育模式強(qiáng)調(diào)構(gòu)思、設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)和操作，是由美國(guó)麻省理工學(xué)院等大學(xué)提出的理念。⑥⑦充分利用高校學(xué)科專(zhuān)業(yè)齊全的條件，以接近工程實(shí)際的綜合設(shè)計(jì)項(xiàng)目為主要載體，結(jié)合專(zhuān)業(yè)核心課程的教學(xué)，使學(xué)生在該工程教育模式的整個(gè)過(guò)程中得到全面的訓(xùn)練和提高，不斷發(fā)展以下四個(gè)方面的能力：工程基礎(chǔ)知識(shí)、個(gè)人能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作和全過(guò)程能力。endprint

3 研究思路與方法

本課程教改基于國(guó)際工程教育理念，以培養(yǎng)具有良好知識(shí)、技能和素質(zhì)的創(chuàng)新型人才為基本目標(biāo)，將實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)貫穿到整個(gè)教學(xué)過(guò)程當(dāng)中，在教學(xué)內(nèi)容體系、教學(xué)組織、教學(xué)方法與手段等方面進(jìn)行改革，形成有利于提高學(xué)生工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力的教學(xué)運(yùn)行新模式。

具體采用對(duì)高校、企業(yè)和學(xué)生問(wèn)卷調(diào)查以及實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容項(xiàng)目設(shè)計(jì)競(jìng)賽等研究方法，教改前期采用調(diào)查法和文獻(xiàn)法，教改過(guò)程中主要采用實(shí)驗(yàn)法以及行動(dòng)研究法。

首先進(jìn)行問(wèn)卷調(diào)查，在教學(xué)活動(dòng)初期，設(shè)計(jì)恰當(dāng)?shù)膯?wèn)卷，在課堂上進(jìn)行調(diào)查，方便即時(shí)與學(xué)生進(jìn)行交流，弄清教學(xué)需求。

所謂文獻(xiàn)法，即是通過(guò)查閱和跟蹤學(xué)習(xí)近年來(lái)一些國(guó)內(nèi)外高水平學(xué)術(shù)研究論文，掌握逆向工程的最新技術(shù)動(dòng)態(tài)，確保教學(xué)和教材內(nèi)容的時(shí)效性。

教改實(shí)驗(yàn)階段，針對(duì)逆向工程軟件的練習(xí)，以幾個(gè)不同的實(shí)例采取不同的教學(xué)模式進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn)，分別進(jìn)行實(shí)驗(yàn)前測(cè)評(píng)、實(shí)驗(yàn)、實(shí)驗(yàn)后測(cè)評(píng)，然后對(duì)學(xué)生的掌握情況進(jìn)行對(duì)比分析，得出結(jié)論。

最后采取計(jì)劃、行動(dòng)、觀察和反思的行動(dòng)研究法，不斷修改和完善教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)模式。

4 改革內(nèi)容

4.1 課程內(nèi)容方面

結(jié)合我校交通行業(yè)特色，對(duì)逆向工程的教學(xué)內(nèi)容開(kāi)展教學(xué)研究，構(gòu)建以實(shí)用性?xún)?nèi)容為主的、培養(yǎng)學(xué)生工程應(yīng)用能力的課程內(nèi)容體系。該一體化的課程內(nèi)容體系包含1個(gè)一級(jí)團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)項(xiàng)目、12個(gè)二級(jí)團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)項(xiàng)目。整個(gè)教學(xué)班共用1個(gè)一級(jí)設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目、每5名學(xué)生共用1個(gè)二級(jí)團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)項(xiàng)目。一級(jí)項(xiàng)目貫穿于課程的整個(gè)教學(xué)階段，通常為一個(gè)完整產(chǎn)品的裝配體，包含了本課程的核心知識(shí)點(diǎn)和能力要求。針對(duì)該裝配體，將分解所得的每個(gè)零件作為12個(gè)二級(jí)項(xiàng)目。二級(jí)項(xiàng)目以單項(xiàng)操作為基礎(chǔ)，根據(jù)課程教學(xué)進(jìn)程的需要設(shè)計(jì)的實(shí)踐項(xiàng)目，具有規(guī)模小、成本低、學(xué)時(shí)短的特點(diǎn)，目的在于加深和強(qiáng)化同學(xué)對(duì)課程內(nèi)容的理解與應(yīng)用。在此基礎(chǔ)上，制定了具有本校特色的逆向工程教學(xué)大綱，體現(xiàn)了我院本科人才培養(yǎng)的定位和因材施教的原則。

4.2 課程文件方面

以建立課程檔案為核心，設(shè)計(jì)課程文件，明確每一章節(jié)的具體要求。每一章節(jié)課程內(nèi)容均需要設(shè)計(jì)出能夠體現(xiàn)核心知識(shí)和能力培養(yǎng)目標(biāo)的小規(guī)模、低成本、短學(xué)時(shí)的二級(jí)項(xiàng)目，并且要編制出詳細(xì)的項(xiàng)目指導(dǎo)書(shū)。項(xiàng)目指導(dǎo)書(shū)主要針對(duì)該章節(jié)的知識(shí)點(diǎn)和要求，制定出項(xiàng)目的完成要求、本章節(jié)的學(xué)習(xí)目標(biāo)、設(shè)計(jì)小組的組織與管理、成績(jī)?cè)u(píng)定方法、所提供的教學(xué)資源、具體的操作步驟以及與小組同學(xué)的討論等。進(jìn)行教材編寫(xiě)、上機(jī)練習(xí)指導(dǎo)編寫(xiě)、實(shí)驗(yàn)講義編寫(xiě)。

4.3 課堂教案方面

課堂教案以2個(gè)學(xué)時(shí)為單位，制定出這門(mén)課程在該上課時(shí)段的教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容、知識(shí)點(diǎn)和工程技術(shù)能力等，并且還針對(duì)每個(gè)重點(diǎn)、難點(diǎn)，分別制定出詳細(xì)的授課方法與策略，并指明所需要的教輔資料。最終，以此教案作為藍(lán)本，精心制作配套的課程教學(xué)PPT。開(kāi)發(fā)實(shí)驗(yàn)視頻資源和多媒體教學(xué)課件，實(shí)現(xiàn)教學(xué)資源的電子化。

4.4 教學(xué)方法方面

在課堂教學(xué)方法方面，采用新型的基于項(xiàng)目和案例的一體化教學(xué)方法，著重強(qiáng)調(diào)學(xué)生的探索和參與。構(gòu)建以項(xiàng)目為中心、以培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力為目標(biāo)的學(xué)習(xí)模式，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行主動(dòng)性的學(xué)習(xí)。學(xué)生在項(xiàng)目進(jìn)程中培養(yǎng)起較強(qiáng)的學(xué)習(xí)能力、綜合應(yīng)用能力，同時(shí)還鍛煉出團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神、基本的項(xiàng)目組織管理能力。創(chuàng)建邊學(xué)邊練、適應(yīng)個(gè)性發(fā)展的教學(xué)模式。以計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)，以學(xué)生為中心，為學(xué)生提供逆向建模的自主學(xué)習(xí)環(huán)境，保證提高學(xué)生的工程應(yīng)用能力。

4.5 實(shí)踐教學(xué)方面

以往實(shí)驗(yàn)過(guò)程中只運(yùn)用單方面課程知識(shí)，以驗(yàn)證為目的，沒(méi)有創(chuàng)新。為了適應(yīng)創(chuàng)新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的需求，構(gòu)建新型的實(shí)踐教學(xué)體系，以及該體系下的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目評(píng)價(jià)要素、評(píng)價(jià)方法和運(yùn)行機(jī)制等，突出與設(shè)計(jì)項(xiàng)目密切相關(guān)的交叉學(xué)科的多層次交流合作。注重基礎(chǔ)，強(qiáng)調(diào)學(xué)生親自操作測(cè)量設(shè)備，目的是幫助學(xué)生加深對(duì)理論教學(xué)內(nèi)容的理解;在此基礎(chǔ)上，重點(diǎn)訓(xùn)練學(xué)生掌握測(cè)量設(shè)備的測(cè)量方法，能夠獨(dú)立地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)儀器的操作，并且掌握實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的基本處理。整個(gè)實(shí)踐環(huán)節(jié)，其目的是培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力、創(chuàng)新能力和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。

5 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)對(duì)逆向工程課程的教學(xué)改革與實(shí)踐，構(gòu)建了以學(xué)生為中心的，以應(yīng)用能力培養(yǎng)為目標(biāo)的，以現(xiàn)代教育技術(shù)為支撐，多媒體課堂教學(xué)與網(wǎng)絡(luò)教學(xué)相結(jié)合的學(xué)習(xí)環(huán)境。

（1）教學(xué)模式方面：構(gòu)建了一體化教學(xué)模式。為了克服傳統(tǒng)教學(xué)手段的不足，改善當(dāng)前的教學(xué)方法，基于計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)，運(yùn)用軟件技術(shù)在現(xiàn)有計(jì)算機(jī)機(jī)房的基礎(chǔ)上，組建網(wǎng)絡(luò)教室。實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)、理論與上機(jī)無(wú)縫集成的一體化教學(xué)。形成“理論、實(shí)驗(yàn)與上機(jī)”集成的一體化教學(xué)特色，以學(xué)生為中心的實(shí)踐型、互動(dòng)型和自主學(xué)習(xí)的教學(xué)模式，突出培養(yǎng)學(xué)生的工程應(yīng)用能力。（2）教學(xué)內(nèi)容方面：注重系統(tǒng)性與實(shí)用性。以當(dāng)前企業(yè)需求為導(dǎo)向，確保教學(xué)的系統(tǒng)性與實(shí)用性，從逆向工程流程的全局出發(fā)，注重學(xué)習(xí)新型測(cè)量設(shè)備的使用、數(shù)據(jù)處理軟件的使用、逆向建模軟件的使用和快速成型設(shè)備的操作。全面掌握逆向工程整個(gè)流程所需知識(shí)，充分利用實(shí)驗(yàn)設(shè)備著重工程實(shí)際應(yīng)用能力的培養(yǎng)。

注釋

① 張渝，安治國(guó)，胡啟國(guó).基于NetOp School的《逆向工程》課程教學(xué)優(yōu)化[J].中國(guó)科技信息，2010（2）：251-252.

② 譚昌柏.《逆向工程技術(shù)》課程教學(xué)探討[J].中國(guó)科技信息，2008（18）：276-277.

③ 張海英，郭光立，劉萬(wàn)強(qiáng).《逆向工程技術(shù)》課程設(shè)置的教學(xué)改革探索與實(shí)踐[J].中國(guó)科教創(chuàng)新導(dǎo)刊，2009（22）：177-178.

④ 吳兵.基于逆向工程設(shè)計(jì)創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)[J].實(shí)驗(yàn)室科學(xué)，2010.13（2）：63-66.

⑤ 余冠洲，鄧海祥.三坐標(biāo)測(cè)量工程訓(xùn)練模式的實(shí)踐與探索[J].廣東工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)（社會(huì)科學(xué)版），2010.10（B07）： 220-222.

⑥ 林藝真.CDIO高等工程教育模式探析[J].哈爾濱學(xué)院學(xué)報(bào)，2008.4.l29（4）：137-140.

⑦ 張慧平，戴波，劉娜等.基于CDIO教育理念的自動(dòng)化課程的改革與實(shí)踐[J].電氣電子教學(xué)學(xué)報(bào)，2009.9：138-141.endprint