Pro/E三維造型設計案例教學法

許冬梅

（福建信息職業技術學院，福建福州350003）

Pro/ENGINEER軟件是以參數化為基礎、以三維造型為設計模式的CAD/CAE/CAM集成軟件，具有造型設計、零件和裝配設計、二維工程圖制作、運動仿真等多項功能。該軟件在工業設計，尤其是機械設計與制造行業中，有著廣泛應用。Pro/ENGINEER（Pro/E）軟件的三維造型設計，就是應用該軟件創建三維實體模型，真實地反映零件的形狀，并且系統能將三維模型轉化為工程圖，還能完成產品的裝配。大部分高職院校均有開設此課程，其教學目標是能夠應用Pro/E進行產品設計。Pro/ENGINEER軟件的三維造型設計，與其他課程不同，其最大特點是實踐性強。課程目標是要求能夠應用該軟件進行零件設計和裝配。對于這個功能強大、應用廣泛的軟件，如何進行課程教學、實現課程目標，是個值得探討的問題。筆者在教學過程中采用案例教學法取得良好的教學效果。

1 Pro/E三維造型設計案例教學法的優勢

當今的社會需求，迫使教育教學從過去的知識積累轉變為開發學生的智力潛能，尤其是激發學生的思維能力，強化實踐能力。實踐證明，案例教學法能適應社會的需求。近年來案例教學法逐漸被應用于一些課程的教學之中，其可行性和教學效果在實踐中得到了認可。Pro/E三維造型設計（以下簡稱Pro/E三維造型）案例教學法的優勢，主要體現在以下幾個方面：

1.1 教學內容與教學目標相一致

Pro/E三維造型設計案例教學法，是指在教學過程中采用具有典型特征的實際案例進行教學，是一種理論與實踐相結合的教學方法。精選實際案例，把相關的原理和技能運用到特殊案例中，通過案例教學導向教學目標。案例中涵蓋教學內容，使得創建三維實體案例的過程，便是教師引導學生達到學習目標的過程。傳統教學方法，是逐個介紹各項命令的功能和操作方法，然后才學習如何應用各項命令進行三維造型，往往是到課程教學后期，才開始進行綜合應用訓練。這樣，理論與實踐相脫離，知識及技能構建周期較長，教學過程是以教師和教材為中心，灌輸書本知識，教學內容與教學目標相脫節，影響教學效果。

1.2 培養應用能力

Pro/E三維造型案例教學法，是有利于學生掌握學習知識的方法。這是社會對人們能力的基本要求，可以強化知識應用能力。采用案例教學，把學生置于特定的意境中，在不充分信息的條件下，對復雜形體獨立做出判斷和決策。在這過程中，需要學生靈活運用知識，同一個機件采用多種方法進行三維造型設計，既訓練了分析問題和解決問題的能力，又培養了知識應用能力，學習汲取知識的方法，挖掘智力潛能。這種教學方法，與高職教育培養目標一致，即培養高級應用型人才。傳統的教學方法是注入式的，注重理論知識的系統性性，容易使學生形成思維定勢，缺少思維的空間和自由發揮的余地，制約了學生思維能力和應用能力的培養，而案例教學，是學生在教師的引導下進行開放式的學習，教學過程是動態的，有利于激發學生積極思維，主動學習，實現培養目標。

1.3 培養溝通協作能力

案例教學需要團隊合作和彼此的溝通。Pro/E三維造型案例教學，是以學生為主體，以小組為學習單元，圍繞案例展開討論，分析案例，擬定創建三維實體的最佳方案，完成案例，并在自我評價的基礎上，由教師進行評價。在學習過程中，訓練小組成員之間溝通表達能力，培養學生善于傾聽他人意見和說服別人的能力，增強團隊協作精神。這也是培養學生就業能力、提升職業素質的一個方面。傳統教學方法是教師講課學生聽，教師是主體，學生被動接收知識，成了理論知識的存儲器，教與學缺乏互動，學生之間交流少，影響教學效果，不利于人才培養。

1.4 激發學習積極性

興趣是推動人們認識事物、探求事物發展規律的一種動力，是積極性的來源。一個好的案例，在一定程度上傳遞了教師對學生的學習期望信息，使學生對相關知識產生新的認識、需要和興趣[4]。選擇具有代表性、針對性的生產實例進行教學，即案例就是產品、機件，通過Pro/E軟件創建出其三維實體，這對學生來說很有成就感，是對自己的心理肯定，由此激發學習熱情，調動積極性。

2 案例教學法的實踐

案例教學法本身并沒有統一的模式，不同課程，其案例教學法的設計也不同。Pro/E三維造型案例教學法，主要是根據該軟件的功能特點以及與職業崗位需求相一致的教學目標來組織實施的。

2.1 選擇案例

根據教學進程和課堂教學目標，選擇策劃案例，通過案例驅動教學，這是案例教學法的首要環節。所選擇的案例應滿足3個基本條件：

一是所選案例要導向教學目標，也就是說通過這個案例教學，能夠實現課堂教學目標。

二是案例要從簡單到復雜、由易到難。

三是選用生產實際案例，貼近職業崗位需求。

以高職數控應用技術專業學生的Pro/E三維造型案例教學為例，在初學三維實體創建方法時，可選擇較為簡單的案例，如磁帶盒（如圖1所示），其導向教學目標是拉伸、挖空（切減材料）、復制、鏡像、倒圓角等命令的操作方法和實際應用，以及創建實體過程中所涉及到的相關基礎知識。如圖2所示案例：機件，其導向教學目標是：陣列、基準面（傾斜）等命令的操作方法和實際應用，由于機件上開了半個斜孔，結構形狀較前一個案例復雜，思維更活躍，解決問題的方法有多個，可訓練知識應用能力，利于拓寬學生的思路。這兩個案例均為實例。

圖1 磁帶盒

圖2 機件

2.2 實施案例教學

要實現Pro/E案例教學法的優勢，關鍵在于案例教學的組織與實施。下面以部件殼體（如圖3所示）為例，闡述Pro/E三維造型案例教學法的組織與實施。這是一個典型、難度適中、結構較為復雜的生產實例，是在學習了較為簡單的案例的基礎上，進行這個案例教學的。

（1）布置案例，明確學習目標。這個環節學生要明確兩點：任務和目標。將課前準備好的的案例（紙質圖）、完成案例所要達到的要求、教學目標一并下達給學生，要求按圖紙尺寸完成殼體的三維實體造型，該案例導向的教學目標是：“旋轉”，“抽殼”，“拉伸”，“基準面”，“螺紋孔”，“光孔”，“筋板”，“倒圓角”，通過精確創建殼體，掌握相關命令的功能、操作方法及應用。劃分學習小組（4人一組），以小組為單位進行討論、學習，直至完成任務。

圖3 殼體

（2）分析案例，創建三維實體。這是案例組織實施的重要環節，該環節主要培養學生5種能力：分析問題、判斷是非的能力，知識應用能力，決策能力，溝通協作能力，創造能力。以小組為單位，分析殼體的結構特點，靈活運用所學知識，擬定殼體的創建方法和步驟，引導學生采用多種方法創建殼體，并比較各種方法的優劣勢，得出最佳創建方法。比如，殼體主體部分是回轉體，支撐部分是平面體。回轉部分可采用“旋轉”或“拉伸”方法創建，孔的創建可以采用“拉伸”“減材料”或“簡單”、或“草繪”等多種方法實現。

在完成案例的過程中，最關鍵的一環是小組討論，教師引導學生圍繞案例展開學習、討論，從案例分析、創建方法和步驟的擬定，到完成殼體創建，都必須經過充分討論。在討論過程中，教師不要表明自己的觀點，以免抑制學生的思想，如果學生的分析判斷出現錯誤，教師也不必急于糾正，讓學生通過討論發現問題，弄清錯在哪里，并尋求解決問題的方法和途徑，培養分析判斷能力。在討論中激發思維，訓練思維能力，拓寬思路，掌握相關知識和技能。同時，學會聆聽其他同學的觀點，表達自己的意見，理清思路，綜合得出合理可行的決策。

（3）案例評價。經過獨立思考和小組合作完成殼體創建后，以小組為單位做自我評價，然后教師再對整個案例實施過程和結果進行總結、評價。此總結并非公布標準答案，案例教學的特點是沒有絕對的標準答案，只有合理的、最佳的答案。總結時要做到：

一是幫助學生理清思路，對一些好的設計方案以及一些獨到的見解進行肯定；

二是對案例討論不夠深入的問題加以分析，強調重點，確保達到學習目標；

三是指出在殼體創建過程中存在的問題及不足。

最后對殼體創建情況按學習小組進行評價，評價的依據包括三個方面：

一是小組成員參與程度，擬定的創建方案數量；

二是殼體創建的結果；

三是完成任務的速度。

將此成績作為平時學習成績，最后納入期末總評成績。

3 采用案例教學法應注意的問題

Pro/E三維造型案例教學法，盡管有許多優點，但如果應用不當，將影響教學效果。所以Pro/E三維造型設計采用案例教學，要注意以下幾方面問題。

3.1 教師的教學能力與水平

案例教學法是一種駕馭和超越知識的教育模式，要求教師具有較高的教學能力和水平。Pro/E三維造型案例教學法，要求教師在熟練掌握該軟件功能操作的基礎上，具有軟件應用領域的實踐知識和技能，熟悉該軟件在行業生產中的應用范圍和使用效果，積累一定的實際典型案例，并將其信息、知識融入到案例教學中，實現案例與生產實際零距離。案例教學法要求教師具有敏銳的洞察力。在案例教學的組織實施過程中，及時了解、掌握學生的動態，分析學生學習討論過程中傳遞出來的信息，及時作出正確判斷，并加以引導，實現案例教學的目的。要完成一堂較高質量的案例教學課，教師必需付出更多的時間和精力。

3.2 教師與學生在教學中的關系

在傳統教學中，教師是教學的主體，教學的過程是向學生灌輸系統知識、學生積累知識的過程。在學生心目中，教師是知識和管理的權威，教師的思想、理念和價值取向在一定程度上制約了學生認知程度和思維發展。學生只是被動接受知識，忽視了對學習潛能的開發，導致教學理論與實踐脫節。Pro/E三維造型案例教學法，使得教師與學生在教學中的關系有了很大改變，教師是引導者和組織者，教師引導學生自主學習、主動學習，學生是學習的主體，是探究知識、尋求真理的主角。

3.3 把握案例的難易程度

Pro/E三維造型案例的難易程度把握不好，會影響教學效果。如果案例過于簡單，所導向的教學目標過于簡單，不能激發學生的學習積極性，達不到訓練學生思維能力、分析和判斷能力的目的，失去案例教學的意義。如果案例過于復雜，難度太大，涵蓋的知識點多，導向的課堂教學目標過大，超過學生的接受能力，同樣達不到案例教學的效果，影響教學進程。

4 教學效果

Pro/E三維造型實施案例教學法，符合學生認知規律，與傳統教學法相比，縮短了知識構建周期，大大調動了學生學習的積極性，激發求知欲，教學效果良好。自2006年學生參加全國三維數字建模大賽以來，多次取得與此相關的技能大賽一等獎、二等獎和三等獎等優異成績。畢業生跟蹤調查表明，學生在相關的職業崗位上，充分發揮作用，職業能力較強，得到企業的認可。

5 結束語

Pro/E三維造型設計案例教學的實踐表明，該課程適合采用案例教學。案例教學不僅能讓學生掌握Pro/E軟件三維造型設計的方法和技能，而且還能培養學生的綜合應用能力、獵取知識的能力，有利于開發大腦思維能力。案例教學縮短了教學與職業崗位的距離，是一種教、學、做相結合的有效教學方法，尤其適合高職院校教學，與培養目標相一致，符合職業崗位需求。

[1]黃忠耀，李冬梅，潘尚峰.Pro/ENGINEER（野火版）基礎與實用教程[M].北京：清華大學出版社，2005.

[2]何 剛.Pro/ENGINEER設計與應用[M].北京：電子工業出版社，2003.

[3]賴興余，鄢春艷.案例教學法在Pro/E模具設計教學中的應用[J].職業教育研究，2009，（6）：82-84..

[4]許冬梅.計算機繪圖案例教學法[J].裝備制造技術，2006，（4）：166-168.