高校逆向工程課程教學(xué)現(xiàn)狀分析及對(duì)策研究

楊長(zhǎng)輝

摘要：逆向工程技術(shù)是產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)的重要技術(shù)，逆向工程課程是高校機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)開設(shè)的一門重要課程，該課程涉及到多個(gè)學(xué)科，需要進(jìn)行系統(tǒng)性的教學(xué)設(shè)計(jì)。本文在教學(xué)資源、教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法等方面分析了目前高校逆向工程教學(xué)中存在的問題，在教學(xué)資源建設(shè)、教學(xué)知識(shí)更新以及理論與實(shí)踐教學(xué)方法方面并給出了相應(yīng)的對(duì)策，旨在激發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí)和實(shí)踐創(chuàng)新的能力，提高該課程的教學(xué)質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：逆向工程；教學(xué)改革；教學(xué)方法；對(duì)策

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2018）30-0170-02

逆向工程（Reverse Engineering，RE），也稱反求工程、反向工程、抄數(shù)，指對(duì)存在的模型和零件進(jìn)行實(shí)物測(cè)量，根據(jù)測(cè)量結(jié)果重構(gòu)CAD模型的一個(gè)過程。該模型可以用于分析、修改、制造和檢驗(yàn)等多種目的[1]。

一、目前教學(xué)中存在的問題

當(dāng)前高校逆向工程教學(xué)存在的問題突出表現(xiàn)在教學(xué)材料缺乏、教學(xué)內(nèi)容落后、教學(xué)方法單一，不利于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，制約了學(xué)生創(chuàng)造力的發(fā)揮，嚴(yán)重影響了該課程的教學(xué)效果。

1.課程教學(xué)資源匱乏。（1）目前公開出版的教材缺乏系統(tǒng)性，要么完全注重概念與原理的講述，要么完全是軟件操作，學(xué)生很難系統(tǒng)性了解和掌握逆向工程的全過程，不適宜作為本科教材。（2）缺乏翔實(shí)的多媒體課件和案例、視頻教學(xué)材料，教學(xué)材料碎片化，不能很好地引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行學(xué)習(xí)，束縛了學(xué)生學(xué)習(xí)的自主性。

2.教學(xué)內(nèi)容陳舊。（1）隨著3D打印技術(shù)的快速發(fā)展和成熟，教學(xué)內(nèi)容應(yīng)該與時(shí)俱進(jìn)，教師不能停留在教一教反求軟件，或者簡(jiǎn)介一下基本原理，而應(yīng)該把原理和實(shí)踐結(jié)合起來，設(shè)置理論課和實(shí)踐課，讓學(xué)生能夠?qū)W以致用。（2）教學(xué)用的軟硬件沒有根據(jù)社會(huì)的需求及時(shí)更新，致使培養(yǎng)環(huán)節(jié)與社會(huì)需求脫節(jié)。

3.教學(xué)方法單一。（1）逆向工程這門課程需要學(xué)習(xí)多種軟件，僅靠課堂講授達(dá)不到要求，應(yīng)該在機(jī)房和實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行分組教學(xué)，以實(shí)現(xiàn)邊講邊練的目的。（2）缺乏或者實(shí)踐環(huán)節(jié)訓(xùn)練不夠。目前我校的實(shí)踐課程僅僅是讓學(xué)生學(xué)會(huì)用反求軟件進(jìn)行重構(gòu)，缺少前期的測(cè)量以及后期的原型制作環(huán)節(jié)，影響了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，也影響了教學(xué)質(zhì)量。要讓學(xué)生走出課堂親自動(dòng)手實(shí)踐，包括測(cè)量設(shè)備、反求軟件以及3D打印設(shè)備，完成一件產(chǎn)品的整個(gè)逆向過程。

二、解決問題的對(duì)策

針對(duì)上述問題，分別在教學(xué)資源建設(shè)、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法等方面進(jìn)行探討，給出解決方案和對(duì)策。

1.加強(qiáng)教學(xué)資源建設(shè)。逆向工程涉及的技術(shù)較多，從現(xiàn)實(shí)產(chǎn)品原型到最終形成三維數(shù)字模型以及快速原型一般可分為4個(gè)階段：采用三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)或激光掃描裝置來獲得零件原型表面點(diǎn)的三維坐標(biāo)值；按測(cè)量數(shù)據(jù)的點(diǎn)云數(shù)據(jù)對(duì)其進(jìn)行分割，采用幾何特征匹配與識(shí)別的方法來獲取零件原型所具有的設(shè)計(jì)與加工特征；在三維反求軟件中分別做表面模型的擬合，并通過各表面的求交與拼接獲取零件表面的數(shù)字模型，以及對(duì)模型的改進(jìn)和創(chuàng)新；利用快速成型技術(shù)制作出實(shí)物原型，以進(jìn)行驗(yàn)證分析[2-3]。因此教學(xué)需要的各種資源較多，需要加強(qiáng)建設(shè)。首先，要根據(jù)人才培養(yǎng)方案和課程標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)逆向工程的教學(xué)內(nèi)容開展教學(xué)研究，構(gòu)建以實(shí)用性內(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，編寫符合我校的項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)校本教材，從反求的基本概念，到測(cè)量技術(shù)、重構(gòu)技術(shù)以及快速原型技術(shù)，形成系統(tǒng)的知識(shí)體系結(jié)構(gòu)，穿插具體實(shí)施的項(xiàng)目和案例，并在教學(xué)實(shí)踐中推廣使用，豐富完善。其次，創(chuàng)建學(xué)習(xí)資源庫，創(chuàng)建仿真和模擬教學(xué)；加強(qiáng)教學(xué)硬件建設(shè)，在信息資源平臺(tái)上提升專業(yè)服務(wù)；教師在備課過程中搜集數(shù)字模型、視頻、圖片等，加強(qiáng)案例庫建設(shè)。

2.不斷進(jìn)行知識(shí)更新，適應(yīng)社會(huì)需求。逆向工程技術(shù)的發(fā)展日新月異，學(xué)科也呈綜合化的趨勢(shì)，尤其是3D打印技術(shù)的快速發(fā)展，體現(xiàn)了計(jì)算機(jī)、機(jī)械、電子等各學(xué)科之間互相滲透，學(xué)科聯(lián)系更加緊密。因此，教師要不斷學(xué)習(xí)，不斷淘汰舊的知識(shí)，汲取最新的、最前沿的技術(shù)信息，這樣學(xué)生才能夠做到學(xué)以致用，更好地適應(yīng)社會(huì)需求。進(jìn)行知識(shí)更新不能僅僅靠教師自身努力，需要學(xué)校和教師的共同參與。首先，學(xué)校要利用多種渠道對(duì)教師進(jìn)行培訓(xùn)。鼓勵(lì)和組織教師參加進(jìn)修、學(xué)歷教育等國家和地方的教師培訓(xùn)，規(guī)劃和開展持續(xù)的校本培訓(xùn)；通過案例培訓(xùn)、參與性培訓(xùn)等多種多樣的教師培訓(xùn)模式，持續(xù)提高教師的綜合素養(yǎng)和教學(xué)能力；鼓勵(lì)教師積極參與各級(jí)各類技術(shù)教研活動(dòng)，不斷提高教學(xué)研究能力和自我發(fā)展能力。其次，教師應(yīng)不斷地更新自己的理論知識(shí)和實(shí)踐知識(shí)，提高個(gè)人業(yè)務(wù)水平。教師要充分利用互聯(lián)網(wǎng)資源，了解逆向工程技術(shù)發(fā)展的最新動(dòng)態(tài)，了解相關(guān)的科研項(xiàng)目最新成果，及時(shí)獲得教學(xué)經(jīng)驗(yàn)和教學(xué)研究成果；注重交流與合作，認(rèn)真學(xué)習(xí)、積極思考、虛心請(qǐng)教，并根據(jù)自己所需要獲取的知識(shí)，尋找具有這些知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)的人，建立自己知識(shí)來源的交流圈，這樣可以讓參與交流的人都能獲得分享和滿足。

3.改進(jìn)教學(xué)方法，提高教學(xué)效果。逆向工程課程強(qiáng)調(diào)培養(yǎng)學(xué)生的綜合解決問題的能力，從原始的樣品到點(diǎn)云的采集，到高質(zhì)量的曲面重建，以及模型的改進(jìn)和最終原型的制作，需要學(xué)生具有嫻熟的測(cè)量和原型制作設(shè)備操作能力、熟練的軟件應(yīng)用能力、豐富的聯(lián)想及創(chuàng)新能力，因此教學(xué)過程中應(yīng)該設(shè)計(jì)符合該課程的教學(xué)方法，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行各項(xiàng)能力培養(yǎng)。在課堂教學(xué)方法方面，采用基于自主式項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)教學(xué)方法，根據(jù)教學(xué)內(nèi)容，開發(fā)多種類型的子項(xiàng)目及可自由組合式的綜合實(shí)踐項(xiàng)目，學(xué)生可以自主選擇項(xiàng)目實(shí)施對(duì)象、自主制定項(xiàng)目實(shí)施方案、實(shí)施項(xiàng)目及總結(jié)匯報(bào)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，盡可能地挖掘?qū)W生的創(chuàng)造力。以項(xiàng)目為中心、以培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力為目標(biāo)，創(chuàng)建邊學(xué)邊練、適應(yīng)個(gè)性發(fā)展的教學(xué)模式，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行主動(dòng)性的學(xué)習(xí)；建立學(xué)習(xí)小組，培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神和自我管理能力，同時(shí)學(xué)生個(gè)體的學(xué)習(xí)能力、綜合應(yīng)用能力在項(xiàng)目進(jìn)程中得到加強(qiáng)；以學(xué)生為中心，為學(xué)生提供逆向工程的自主學(xué)習(xí)的軟硬件環(huán)境，保證提高學(xué)生的工程應(yīng)用能力；充分利用互聯(lián)網(wǎng)工具和微博、微信等新媒體平臺(tái)進(jìn)行教學(xué)，把與課程相關(guān)的文本、圖像、動(dòng)畫、視頻進(jìn)行知識(shí)結(jié)構(gòu)化重組，建立專題講解、知識(shí)點(diǎn)復(fù)習(xí)、教師點(diǎn)評(píng)的小型微課，學(xué)生可以利用基于手機(jī)移動(dòng)設(shè)備，充分利用碎片化的時(shí)間進(jìn)行隨時(shí)、隨地學(xué)習(xí)，還可以隨時(shí)跟老師、同學(xué)進(jìn)行在線交流和知識(shí)共享，讓學(xué)習(xí)變得更有趣。

三、結(jié)束語

在教學(xué)資源、教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法等方面分析了目前高校逆向工程課程教學(xué)中存在的問題并給出了相應(yīng)的解決對(duì)策。（1）編寫適應(yīng)逆向工程課程教學(xué)要求的系統(tǒng)的教材，創(chuàng)建豐富的教學(xué)資源庫是做好本課程教學(xué)的基礎(chǔ)。（2）不斷進(jìn)行知識(shí)更新，利用培訓(xùn)及自我學(xué)習(xí)不斷把最新的、前沿的知識(shí)汲取到課程教學(xué)中來，做到與時(shí)俱進(jìn)，以適應(yīng)社會(huì)快速發(fā)展的需求。（3）在理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)方法上創(chuàng)新，以培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力和綜合分析問題、解決問題的能力為核心，提高學(xué)生的團(tuán)隊(duì)意識(shí)和創(chuàng)新思維能力。

參考文獻(xiàn)：

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