逆向工程技術(shù)在高職模具專業(yè)創(chuàng)新能力培養(yǎng)中的應(yīng)用

單志　胡曉岳　戴護(hù)民　王波群

【摘 要】本文針對(duì)當(dāng)前高職模具專業(yè)人才培養(yǎng)存在的問(wèn)題，提出了結(jié)合教學(xué)任務(wù)法將逆向工程技術(shù)應(yīng)用到教學(xué)中，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高了學(xué)生的創(chuàng)新能力。并以實(shí)際教學(xué)案例為例，驗(yàn)證了逆向工程技術(shù)在培養(yǎng)高職模具專業(yè)創(chuàng)新能力中的有效性。

【關(guān)鍵詞】人才培養(yǎng)；創(chuàng)新能力；逆向工程；模具專業(yè)

The Application of Reverse Engineering Technology in training Innovative Ability for Model Specialty

SHAN Zhi HU Xiao-yue DAI Hu-min WANG Bo-qun

（Guangdong Vocationaland Technical College of Mechanical & Electrical Technology， Guangzhou Guangdong 510515， China）

【Abstract】Accordance with the existing problems in talent training of Mold Major Students in Higher Vocational Schools， proposed reverse engineering applied to teaching with Task-based approach. It Stimulated student interest and improved students ability to innovate. At the last teaching case as an example to verify the effectiveness of reverse engineering technology in the cultivation of innovative ability.

【Key words】Talent training； Creative ability； Reverse engineering； Model specialty

0 前言

在提出“中國(guó)制造2025”的時(shí)代背景下，廣東加快轉(zhuǎn)型升級(jí)對(duì)人才的專業(yè)技能和技術(shù)綜合應(yīng)用能力要求也就更高。傳統(tǒng)的技能人才已經(jīng)不能適應(yīng)其創(chuàng)新發(fā)展的需要，而創(chuàng)新型高技能人才則是高科技制造企業(yè)發(fā)展的核心競(jìng)爭(zhēng)力。在這種形式下國(guó)家中長(zhǎng)期教育改革和發(fā)展規(guī)劃提出對(duì)教育教學(xué)進(jìn)行大膽探索和改革，以適應(yīng)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)技能型人才的需求。在設(shè)置專業(yè)上，要不斷的站在行業(yè)的前沿進(jìn)行專業(yè)的調(diào)整，緊跟國(guó)家智能制造戰(zhàn)略的步伐。然而傳統(tǒng)的高職模具專業(yè)課程如機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)、塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì)、機(jī)械制圖等理論知識(shí)太多，學(xué)生比較厭學(xué)，效果較差，培養(yǎng)出來(lái)的學(xué)生創(chuàng)新能力也較差[1]。

創(chuàng)新是利用現(xiàn)有知識(shí)和物質(zhì)進(jìn)行改進(jìn)的事物或者方法。逆向工程技術(shù)是一種產(chǎn)品設(shè)計(jì)技術(shù)再現(xiàn)過(guò)程，即對(duì)一項(xiàng)目標(biāo)產(chǎn)品進(jìn)行逆向分析及研究，從而演繹并得出該產(chǎn)品的處理流程、組織結(jié)構(gòu)、功能特性及技術(shù)規(guī)格等設(shè)計(jì)要素，以制作出功能相近，但又不完全一樣的產(chǎn)品[2]。隨著逆向工程技術(shù)的不斷發(fā)展，逆向工程已經(jīng)成為聯(lián)系新產(chǎn)品開發(fā)過(guò)程中各種先進(jìn)技術(shù)的紐帶，被廣泛應(yīng)用于家用電器、汽車、摩托車、飛機(jī)、模具等產(chǎn)品的改型與創(chuàng)新設(shè)計(jì)[3]。在高職模具專業(yè)核心課程中增加逆向工程技術(shù)，不僅能提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，而且能促進(jìn)學(xué)生的創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力。

1 逆向工程技術(shù)在教學(xué)中的實(shí)施

逆向工程技術(shù)是一個(gè)“實(shí)物原型一還原實(shí)物一新產(chǎn)品”的過(guò)程，也是一種綜合運(yùn)用多種先進(jìn)技術(shù)，以實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新、提高產(chǎn)品設(shè)計(jì)品質(zhì)新的設(shè)計(jì)方法[4-5]。本文以一案例結(jié)合任務(wù)教學(xué)法闡述逆向工程技術(shù)在教學(xué)中的應(yīng)用。

1.1 教學(xué)方法

圖1 教師、學(xué)生、任務(wù)角色關(guān)系圖

采用任務(wù)教學(xué)法（task-basedapproach）是一種建立在“構(gòu)建主義”（constructivism）理論基礎(chǔ)上的教學(xué)法，其原則是：學(xué)生的學(xué)習(xí)活動(dòng)與任務(wù)相結(jié)合，以探索問(wèn)題來(lái)引導(dǎo)和維持學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，通過(guò)創(chuàng)建真實(shí)的教學(xué)環(huán)境，讓學(xué)生帶著任務(wù)去學(xué)習(xí)，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性[6]。教師對(duì)學(xué)習(xí)過(guò)程進(jìn)行引導(dǎo)和激勵(lì)，使學(xué)生真正掌握所學(xué)內(nèi)容。學(xué)生一直處于主體地位，是學(xué)習(xí)活動(dòng)的中心；教師處于主導(dǎo)地位，是學(xué)習(xí)活動(dòng)的引導(dǎo)者。在任教學(xué)法中，任務(wù)、教師、學(xué)生的角色關(guān)系如圖1所示[7]。

基于任務(wù)教學(xué)法和Janewillis提出的理論框架，整個(gè)教學(xué)活動(dòng)可分為任務(wù)準(zhǔn)備階段、任務(wù)過(guò)程階段、任務(wù)總結(jié)階段3個(gè)環(huán)節(jié)，各個(gè)階段中教師和學(xué)生的活動(dòng)如表1所示[8]。

1.2 教學(xué)實(shí)例

1.2.1 任務(wù)準(zhǔn)備階段

修復(fù)一個(gè)殘損回轉(zhuǎn)體零件的任務(wù)，中間過(guò)程盡量添加自己的創(chuàng)意設(shè)計(jì)（圖2）。

1.2.2 任務(wù)過(guò)程階段

以某一學(xué)生實(shí)際創(chuàng)意設(shè)計(jì)過(guò)程為例，回轉(zhuǎn)體零件逆向創(chuàng)新設(shè)計(jì)示意流程如圖3所示。

1）創(chuàng)建回轉(zhuǎn)體中心軸

創(chuàng)建點(diǎn)云數(shù)據(jù)模型的回轉(zhuǎn)軸，充分發(fā)揮學(xué)生的想象力，以多種方式粗略創(chuàng)建回轉(zhuǎn)體的中心軸，如圖4所示。

2）轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)復(fù)制點(diǎn)云數(shù)據(jù)

因?yàn)槭菤埲睌?shù)據(jù)，所以需要利用已有的點(diǎn)云數(shù)據(jù)克隆出其他部分?jǐn)?shù)據(jù)，形成完整的零件模型，如圖5所示。

3）生成三角面片（圖6）

4）擬合平面和圓柱面

該零件有兩處平面以及四處圓柱面的表面不太理想，利用擬合命令進(jìn)行處理，如圖7（a）、圖7（b）、圖7（c）所示。

5）閉合模型

三角模型上下有開放的空洞，需要閉合，根據(jù)已有數(shù)據(jù)再現(xiàn)零件原模型，如圖8（a）和圖8（b）所示。

6）增加設(shè)計(jì)

在原模型的基礎(chǔ)上進(jìn)行增加一些創(chuàng)意設(shè)計(jì)。如圖9添加了學(xué)校文字雕刻。

圖9 添加雕刻

1.2.3 任務(wù)總結(jié)階段

在學(xué)生完成教學(xué)任務(wù)過(guò)程中，教師對(duì)學(xué)生的再設(shè)計(jì)進(jìn)行指導(dǎo)，在步驟1）、步驟5）學(xué)生根據(jù)自己的創(chuàng)意選擇不同的方法進(jìn)行模型重建，而最后再設(shè)計(jì)的模型也是各有特色，并不會(huì)出現(xiàn)千篇一律的情況。最后對(duì)學(xué)生的作品進(jìn)行評(píng)價(jià)，鼓勵(lì)學(xué)生發(fā)揮自己的想象力，逆向再設(shè)計(jì)出更好的作品。

2 結(jié)論

逆向工程技術(shù)課程的實(shí)施，改變了以教師授課為中心的教學(xué)模式，使學(xué)生多了自由發(fā)揮的空間，少了許多思維上限制，促進(jìn)了學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力。

【參考文獻(xiàn)】

[1]馮楊，白歡.CAE技術(shù)在高職模具專業(yè)創(chuàng)新能力培養(yǎng)中的應(yīng)用[J].職業(yè)教育，2013（8）：130-131.

[2]劉昌華.機(jī)械產(chǎn)品裝配結(jié)構(gòu)的基因模型研究[D].北京郵電大學(xué)，2012.

[3]袁鋒.逆向工程與產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)[J].科技信息，2009（5）：196.

[4]周小東，成思源，楊雪榮.面向創(chuàng)新設(shè)計(jì)的逆向工程技術(shù)研究[J].機(jī)床與液壓，2015，43（19）：25-28.

[5]劉丹，錢應(yīng)平，易國(guó)鋒，等.逆向工程中點(diǎn)云處理及擬合新方法的研究[J].機(jī)械設(shè)計(jì)與制造，2015（3）：55-57.

[6]鄭紅偉，張艷蕊，馬玉瓊，等.基于創(chuàng)新能力培養(yǎng)的3D打印實(shí)驗(yàn)室開放模式研究與探索[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2015，32（11）：159-162.

[7]秦四年.自主創(chuàng)新學(xué)習(xí)的課堂教學(xué)模式初探[J].教育探索，2001（5）：39-40.

[8]趙錦凌.任務(wù)型教學(xué)法在英語(yǔ)課堂教學(xué)中應(yīng)用的分析[J].電大理工，2010（2）：50-51.