基于CDIO的Pro/E教學(xué)改革

郭便

【摘 要】針對三維設(shè)計軟件Pro/E在教學(xué)中存在的問題，將CDIO工程教育理念引用到Pro/E課程教學(xué)中，通過改革教學(xué)方法、優(yōu)化課程體系和教學(xué)內(nèi)容、改革考核方式，讓學(xué)生主動參與項目設(shè)計，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力、團(tuán)隊協(xié)作意識以及工程應(yīng)用能力，提高教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效果。

【關(guān)鍵詞】CDIO；Pro/E；教學(xué)改革；項目教學(xué)法

Pro/E（Pro/ENGINEER）是美國參數(shù)技術(shù)公司（Parametric Technology Corporation，簡稱PTC）推出的新一代CAD/CAM/CAE軟件，它集零件設(shè)計、產(chǎn)品裝配、模具開發(fā)、NC加工、鈑金件設(shè)計、造型設(shè)計、逆向工程、機(jī)構(gòu)模擬等功能于一體，在輕工、電器及其模具設(shè)計制造等中小型制造企業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用，大大縮短了新產(chǎn)品的開發(fā)周期[1]。Pro/E課程是高校結(jié)合機(jī)械類專業(yè)特點和企業(yè)對機(jī)械類專業(yè)人才需求模式，開設(shè)的一門專業(yè)必修課，其教學(xué)目標(biāo)是培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)參數(shù)化建模方法，熟練應(yīng)用Pro/E軟件設(shè)計產(chǎn)品模型，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和工程應(yīng)用能力，增強(qiáng)就業(yè)競爭力。

1 Pro/E教學(xué)中存在的主要問題

1.1 教學(xué)方法不合理

目前大部分高校采用的依舊是“教師講，學(xué)生被動聽”的傳統(tǒng)教學(xué)方法。一般先由教師逐個介紹各項命令的功能和操作方法，學(xué)生按照教師講解或者書本的樣例進(jìn)行操作練習(xí)。這種傳統(tǒng)的教學(xué)方法，教學(xué)過程是以教師和教材為中心，灌輸書本知識，師生之間缺乏互動，同時學(xué)生缺少主動思考問題、解決問題的能力培養(yǎng)，影響教學(xué)效果。

1.2 學(xué)生積極性不高

很多高校的Pro/E軟件教學(xué)過程中，一般是教師以簡單的案例逐步講解，學(xué)生依樣畫瓢似地進(jìn)行練習(xí)，缺乏主動思考的過程，加之案例缺少實踐性，無法調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性；尤其當(dāng)學(xué)生遇到工程實際中的復(fù)雜模型時，無從下手，學(xué)習(xí)過程中無成就感，難以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

1.3 考核方式無法真實反映學(xué)生的工程應(yīng)用能力

考核方式分為理論考試和上機(jī)考試。理論考試主要考察學(xué)生基本知識點的掌握，以選擇題為主；上機(jī)考試考察學(xué)生三維建模能力，一般給出零件二維工程圖，創(chuàng)建三維實體造型。這種考核方式比較單一，無法真實反映學(xué)生的工程應(yīng)用能力。

1.4 學(xué)生所學(xué)軟件知識未能與專業(yè)技術(shù)知識滲透、融合

Pro/E軟件涉及機(jī)械制圖、機(jī)械設(shè)計、機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)等課程的專業(yè)知識，產(chǎn)品設(shè)計過程中既要考慮外形先進(jìn)美觀，又要考慮生產(chǎn)工藝的可行性。由于教學(xué)內(nèi)容實用性不強(qiáng)，加之學(xué)生專業(yè)基礎(chǔ)不牢，軟件操作與專業(yè)技術(shù)知識被割裂在互不相同的環(huán)節(jié)，未能有效滲透與融合，導(dǎo)致學(xué)生分析和解決工程實際問題的能力較弱，無法滿足企業(yè)的人才需求模式。

2 CDIO工程教育理念

CDIO工程教育模式是近年來國際工程教育改革的最新成果[2]。CDIO代表構(gòu)思（Conceive）、設(shè)計（Design）、實現(xiàn)（Implement）和運作（Operate），它以產(chǎn)品研發(fā)到產(chǎn)品運行的生命周期為載體，根據(jù)課程之間的有機(jī)聯(lián)系，培養(yǎng)學(xué)生主動的、實踐的學(xué)習(xí)工程理論與經(jīng)驗技術(shù)的能力[3]。CDIO培養(yǎng)大綱將工程畢業(yè)生的能力分為四個層面，即工程基礎(chǔ)知識、個人能力、人際團(tuán)隊能力和工程系統(tǒng)能力四個層面，要求以綜合的培養(yǎng)方式使學(xué)生在這四個層面達(dá)到預(yù)定目標(biāo)，實現(xiàn)創(chuàng)新的教育思想[4]。

3 基于CDIO的Pro/E課程教學(xué)改革

由于傳統(tǒng)Pro/E教學(xué)模式存在很多弊端，將CDIO工程教育理念引入Pro/E教學(xué)的組織過程中，提倡學(xué)生主動參與、自主創(chuàng)新同時與工程實踐相結(jié)合，注重學(xué)生創(chuàng)造性能力和工程實踐能力的培養(yǎng)，改革教學(xué)方法，優(yōu)化課程體系和教學(xué)內(nèi)容，改革考核方式，提高教學(xué)效果。具體的教學(xué)改革措施如下。

3.1 改革教學(xué)方法

基于CDIO的Pro/E課程的教學(xué)方法將改變“教師講，學(xué)生被動聽”的教學(xué)模式，教學(xué)過程中采用項目教學(xué)法，學(xué)生是主要的參與者，充分調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的自主性、積極性，提高教學(xué)質(zhì)量和效果?；贑DIO工程教育理念，結(jié)合Pro/E軟件中的草繪、零件設(shè)計、曲面設(shè)計、裝配及工程圖等主要模塊，設(shè)計具有典型性、實用性的教學(xué)案例，以項目為導(dǎo)向進(jìn)行教學(xué)。項目可以分為初級、中級和高級，教學(xué)過程中采用初級—中級—高級的順序依次進(jìn)行。初級項目以學(xué)生學(xué)習(xí)掌握Pro/E基本命令為主；中級項目以學(xué)生練習(xí)掌握多個命令之間的聯(lián)系為主，使學(xué)生能綜合應(yīng)用多個命令；高級項目以工程實際項目為主，使學(xué)生能綜合運用相關(guān)知識解決工程實際問題。項目實施過程中，學(xué)生分組以團(tuán)隊形式完成，尤其是高級項目的實施過程中只有學(xué)生之間相互協(xié)作才能很好地完成項目。通過項目分層教學(xué)法，學(xué)生不但能夠掌握基本知識，同時學(xué)生的創(chuàng)新能力、工程實踐能力也會得到很大提升，為以后走上工作崗位奠定良好的基礎(chǔ)。

3.2 優(yōu)化課程體系和教學(xué)內(nèi)容

在開設(shè)Pro/E課程之前，應(yīng)該完成機(jī)械制圖、制圖測繪、機(jī)械設(shè)計等相關(guān)課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生對三維建模具有基本認(rèn)識，便于學(xué)生在學(xué)習(xí)Pro/E軟件過程中，能夠與與相關(guān)專業(yè)知識結(jié)合起來，充分發(fā)揮Pro/E軟件參數(shù)化設(shè)計的優(yōu)勢。同時教師在組織課堂教學(xué)過程中，應(yīng)該注重工程實踐能力的培養(yǎng)，提高學(xué)生解決工程實際問題的能力。教學(xué)過程中應(yīng)該讓學(xué)生主動參與設(shè)計教學(xué)內(nèi)容，發(fā)揮學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性。例如，中級項目的設(shè)計過程中可以讓學(xué)生根據(jù)自己的興趣愛好自己設(shè)計，這樣不但可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，也能充分培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和工程實踐能力。

3.3 考核方式的改革

為了更好地體現(xiàn)學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，基于CDIO工程教育理念，Pro/E課程考核方式應(yīng)該注重學(xué)生創(chuàng)新能力、團(tuán)隊協(xié)作能力和工程實踐能力的考核?？己艘詫W(xué)生分組完成高級項目為主，分組采取學(xué)生自愿組合，但是必須保證每組至少有一名同學(xué)具備較強(qiáng)的學(xué)習(xí)能力，確保項目的順利完成，最終考核成績由團(tuán)隊協(xié)作的程度、設(shè)計的合理性、項目完成的質(zhì)量和美觀程度、學(xué)生解決工程實際問題的能力等方面組成，綜合考評學(xué)生的團(tuán)隊協(xié)作精神和工程實踐應(yīng)用能力[5]。

4 結(jié)束語

將CDIO工程教育理念引入到Pro/E課程教學(xué)中，通過改革教學(xué)方法，優(yōu)化課程體系和教學(xué)內(nèi)容，改革考核方式，加強(qiáng)師資隊伍建設(shè)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，發(fā)揮學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性，同時通過小組合作完成項目的鍛煉，培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊協(xié)作意識、創(chuàng)新意識以及工程實踐能力，提高Pro/E課程的教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效果。

【參考文獻(xiàn)】

[1]鐘日銘.Pro/ENGINEER Wildfire5.0從入門到精通[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2015.

[2]陶勇芳，商存慧.CDIO大綱對高等工科教育創(chuàng)新的啟示[J].中國高教研究，2016（11）：81-83.

[3]周雪峰，王劍，劉萬輝.CDIO教育理念在應(yīng)用型本科院校的UG教學(xué)中的應(yīng)用探索[J].科技視界，2016（14）：79-80.

[4]韓紹程，羅長杰.基于CDIO工程教育理念的電類基礎(chǔ)實驗教學(xué)改革探索[J].實驗室科學(xué)，2011，14（4）：46-47，50.

[5]田美霞.淺談任務(wù)驅(qū)動法在PRO/E教學(xué)中的應(yīng)用[J].科教文匯，2009（10）：136-137.

[責(zé)任編輯：朱麗娜]