應(yīng)用型本科院校Pro/E課程改革與實(shí)踐

　　摘 要：結(jié)合應(yīng)用型本科高校人才培養(yǎng)要求，Pro/E課程在教學(xué)手段、實(shí)驗(yàn)與實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)等方面進(jìn)行改革，并以參加大賽推進(jìn)課程改革，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，推進(jìn)課程建設(shè)水平。實(shí)踐證明，該方法能有效提高應(yīng)用型高校Pro/E課程教學(xué)質(zhì)量。
　　關(guān)鍵詞：應(yīng)用型本科高校；Pro/E；教學(xué)改革；教學(xué)質(zhì)量
　　DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.09.172
　　應(yīng)用型本科教育是以面向社會(huì)、生產(chǎn)、管理、服務(wù)等一線崗位的應(yīng)用復(fù)合型人才為目標(biāo)定位，以培養(yǎng)學(xué)生能力、知識(shí)和素質(zhì)全面協(xié)調(diào)發(fā)展的高等教育[1]。近些年來(lái)，我校作為安徽省應(yīng)用型本科示范高校不斷探索提升教學(xué)質(zhì)量，Pro/E課程的教學(xué)方法隨著改革與實(shí)踐不斷發(fā)展。眾所周知，Pro/E是目前非常流行且使用廣泛的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)及造型設(shè)計(jì)工程軟件之一，它集產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)、分析、制造、運(yùn)動(dòng)仿真等功能于一身，廣泛應(yīng)用在機(jī)械制造、汽車、航天航空、船舶、家電、模具等行業(yè)[2，3]；Pro/E課程的實(shí)踐應(yīng)用性很強(qiáng)，涉及到的操作指令很多，按照教材學(xué)習(xí)，很多學(xué)生反應(yīng)難學(xué)難精，甚至一些同學(xué)反應(yīng)無(wú)從下手。針對(duì)這些情況，筆者結(jié)合在企業(yè)工作的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，與學(xué)校實(shí)際相結(jié)合，在Pro/E課程的教學(xué)手段、內(nèi)容和方法等方面進(jìn)行了有效的改革與實(shí)踐。
　　1 Pro/E在企業(yè)中的應(yīng)用及對(duì)設(shè)計(jì)人員技能要求
　　在機(jī)械產(chǎn)品開(kāi)發(fā)中使用Pro/E軟件能夠提高設(shè)計(jì)效率，縮短設(shè)計(jì)周期，而且產(chǎn)品模型形象、直觀、逼真；操作指令簡(jiǎn)單、人性化及功能強(qiáng)大等優(yōu)點(diǎn)，提高了產(chǎn)品設(shè)計(jì)質(zhì)量，解放了設(shè)計(jì)人員，利于設(shè)計(jì)人員專心創(chuàng)造，使得Pro/E軟件在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)中得到廣泛應(yīng)用。
　　1.1 Pro/E軟件在企業(yè)中的應(yīng)用
　�。�1）產(chǎn)品總體設(shè)計(jì)。企業(yè)在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)中，一般采用自上而下（即Top—down）設(shè)計(jì)方法，需要明確產(chǎn)品中各種要求的主次地位，并把眾多的、彼此有時(shí)相互制約的各種要求集中在一起，使它們和諧地組合在一起，形成先進(jìn)且合理的設(shè)計(jì)方案。它包括總布置設(shè)計(jì)、方案選型、造型設(shè)計(jì)、總布置尺寸確定、人機(jī)工程分析、各系統(tǒng)或總成的性能要求和主要參數(shù)選擇等。企業(yè)總體設(shè)計(jì)工程師使用Pro/E軟件進(jìn)行總體規(guī)劃，然后發(fā)布信息給各系統(tǒng)及零部件工程師，共同協(xié)作完成產(chǎn)品設(shè)計(jì)。
　�。�2）產(chǎn)品總成及零部件設(shè)計(jì)。負(fù)責(zé)各系統(tǒng)及零部件工程師運(yùn)用Pro/E軟件開(kāi)發(fā)產(chǎn)品，把來(lái)自總體設(shè)計(jì)工程師發(fā)布出來(lái)的關(guān)于子系統(tǒng)的發(fā)布幾何進(jìn)行確認(rèn)，在Pro/E工作界面下建立各個(gè)子系統(tǒng)，再在各子系統(tǒng)下把總體設(shè)計(jì)師發(fā)布幾何進(jìn)行確認(rèn)，建立子系統(tǒng)模型下的各零部件的發(fā)布幾何，然后在各零部件下建立并確認(rèn)上一級(jí)發(fā)布幾何，建立各個(gè)零件或發(fā)布幾何，開(kāi)發(fā)人員分工協(xié)作，獨(dú)立完成各自零部件的設(shè)計(jì)。如圖1所示，是筆者使用Pro/E自上而下的設(shè)計(jì)方法完成的某礦用車發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)模型。
　　在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程中，還包括零件的建模、組裝和生成工程圖。零部件設(shè)計(jì)主要包括各個(gè)系統(tǒng)或總成結(jié)構(gòu)形式的選擇、滿足產(chǎn)品整體性能的分析計(jì)算、特殊的運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)或總成的運(yùn)動(dòng)校核等；也包括產(chǎn)品零部件結(jié)構(gòu)的選擇、受力分析、運(yùn)動(dòng)分析、主要參數(shù)和材料的選擇、強(qiáng)度計(jì)算及初步的制造工藝分析等。
　�。�3）產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)及有限元分析。Pro/E軟件將多學(xué)科知識(shí)和計(jì)算機(jī)技術(shù)結(jié)合起來(lái)，具有強(qiáng)大的分析功能。①按運(yùn)動(dòng)關(guān)系進(jìn)行連接裝配體，依據(jù)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)狀況和受力情況，在Pro/E環(huán)境下運(yùn)用運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)方法，對(duì)裝配體進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真等，獲得如位置、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量、速度等物理數(shù)據(jù)；②使用有限元分析，可分析設(shè)計(jì)產(chǎn)品的應(yīng)力、變形量等，在Pro/E環(huán)境下實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)的受力分析、敏感度分析、模態(tài)分析等，對(duì)設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，使開(kāi)發(fā)的產(chǎn)品達(dá)到最優(yōu)效果[4]。
　　1.2 企業(yè)對(duì)設(shè)計(jì)人員技能要求
　　很多企業(yè)把掌握三維軟件作為設(shè)計(jì)人員的基本要求，在機(jī)械領(lǐng)域尤其重視是否擁有Pro/E資質(zhì)證書(shū)。要求設(shè)計(jì)人員能夠熟練進(jìn)行三維數(shù)字建模，完成產(chǎn)品的設(shè)計(jì)方案、產(chǎn)品原圖、草圖和技術(shù)性說(shuō)明及其它技術(shù)圖樣，具體需要掌握：熟練掌握二維草圖繪制；精通零件三維實(shí)體特征造型的基本步驟和技能；熟練運(yùn)用各種空間邏輯約束關(guān)系；能夠獨(dú)立完成零部件的裝配；掌握Pro/E工程圖的生成、尺寸標(biāo)注、編輯等技能；掌握模型與文檔轉(zhuǎn)換方法等[5]。對(duì)進(jìn)行總體設(shè)計(jì)工程師除要求以上技能外還需要熟練掌握基于Pro/E環(huán)境下的自上而下的設(shè)計(jì)方法。
　　2 課程教學(xué)改革與實(shí)踐
　　在工程應(yīng)用中，工程軟件強(qiáng)調(diào)實(shí)踐性和實(shí)用性，采用傳統(tǒng)的教學(xué)方式，很難在有限的課時(shí)內(nèi)培養(yǎng)學(xué)生良好的建模方法和建模思路。筆者及所承擔(dān)Pro/E課程的教師，結(jié)合傳統(tǒng)講授法的優(yōu)點(diǎn)，對(duì)不同教學(xué)內(nèi)容采取不同方式。
　　2.1 強(qiáng)化學(xué)生學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)
　　積極學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)是推動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的內(nèi)部動(dòng)力。結(jié)合企業(yè)要求和參考書(shū)目，先講解Pro/E軟件在企業(yè)中的應(yīng)用與要求，然后演示各種功能，使學(xué)生產(chǎn)生學(xué)習(xí)期望和興奮點(diǎn)，把簡(jiǎn)單三維造型課提前，講解二維平面繪制與傳統(tǒng)AutoCAD的區(qū)別；同時(shí)把二維繪圖操作的講授和練習(xí)與機(jī)械制圖要求結(jié)合起來(lái)。使學(xué)生產(chǎn)生強(qiáng)烈意愿和興趣，注意力集中，使學(xué)生在較短的時(shí)間內(nèi)練習(xí)完成學(xué)習(xí)內(nèi)容，提高學(xué)習(xí)效率，這樣就會(huì)產(chǎn)生積極成功的體驗(yàn)，驅(qū)使自己不斷探索學(xué)習(xí)。
　　2.2 多種教學(xué)方式與實(shí)訓(xùn)、實(shí)踐教學(xué)有機(jī)結(jié)合
　　Pro/E課程要求學(xué)生具有很強(qiáng)的實(shí)踐操作能力，在實(shí)際講授中，可采用案例引導(dǎo)式，啟發(fā)式，情景式，嘗試式等教學(xué)方法[6]。結(jié)合企業(yè)要求和參考書(shū)，講解三維建模思路與方法，實(shí)例操作演示平面草繪、拉伸、旋轉(zhuǎn)、掃描等特征的操作指令，講解注意事項(xiàng)，建一些貼近生活，與企業(yè)生產(chǎn)實(shí)際貼近的模型（如三通管、軸等），使學(xué)生形象、直觀的理解二維與三維的關(guān)系及相互轉(zhuǎn)化過(guò)程，然后進(jìn)行裝配，要求學(xué)生完成指定任務(wù)。目前在教學(xué)過(guò)程中主要采用以下方式：①理實(shí)結(jié)合一體化。是在我院CAD機(jī)房進(jìn)行，采用30人左右小班上課，教學(xué)雙方邊教邊學(xué)邊做，理論與實(shí)操交替進(jìn)行，相互結(jié)合。此方式目前在機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)采用；②少量理論學(xué)時(shí)與大量同步上機(jī)實(shí)驗(yàn)相結(jié)合。精煉Pro/E教學(xué)課件，合理利用多媒體結(jié)合板書(shū)教學(xué)，收集、整理、制作大量教學(xué)視頻、圖片和動(dòng)畫(huà)等，在完成理論教學(xué)后立即安排多學(xué)時(shí)上機(jī)進(jìn)行實(shí)踐。此方式目前在機(jī)械電子工程和機(jī)電技術(shù)教育專業(yè)采用；③實(shí)習(xí)周突擊訓(xùn)練。是依托我校工程訓(xùn)練中心，在學(xué)生完成汽車拆裝實(shí)習(xí)等課程基礎(chǔ)上，學(xué)生分為30人左右小組，通過(guò)學(xué)習(xí)Pro/E完成指定的汽車零部件設(shè)計(jì)，與具體實(shí)物相結(jié)合。此方式目前在車輛工程和汽車服務(wù)工程專業(yè)采用。

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