基于Pro/E構建機械設計基礎生態課堂教學研究

李國芹+石巖+張鵬程

摘 要 文章針對高職院校機械設計基礎課堂傳統教學存在的問題，從生態學的角度審視課堂教學，提出了基于Pro/E軟件構建生態課堂的思路，并指出了構建機械設計基礎生態課堂的具體方法。

關鍵詞 Pro/E 機械設計基礎 生態課堂

中圖分類號：G424 文獻標識碼：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdkx.2015.08.039

Study on Ecological Classroom Teaching Basic Mechanical

Design Construction Based on Pro/E

LI Guoqin， SHI Yan， ZHANG Pengcheng

（Hebei Engineering and Technical College， Cangzhou， Hebei 061001）

Abstract In the basis of mechanical design in Higher Vocational College Classroom， aiming at the existing problem of the traditional teaching， examine the classroom teaching from the perspective of ecology， the construction of ecological classroom is proposed based on Pro/E software， and points out the concrete method of constructing basic mechanical design of ecological classroom.

Key words Pro/E; basis of mechanical designing; ecological classroom

0 概述

機械設計基礎是工科院校歷史悠久的傳統專業基礎課程，但大多數學校教育教學觀念較落后，部分教師實踐經歷較少，新的教育教學理念缺乏，與企業行業標準脫軌，知識技能得不到更新，與當今機電行業的飛速發展產生了嚴重脫節;教學方法以講授為主，形式單一，導致學生的學習興趣低，動手能力差，覺得這門課太難學了，甚至有部分學生到課程的后半部分失去學習的信心，進入得過且過的狀態。機械設計基礎課程傳統教學具體現狀如下：

現在大部分學校機械設計基礎課程的課堂教學以老師的講授為主，學生主要作被動的傾聽者，老師與學生在課堂上的地位不平等，課堂的舞臺基本都被老師占用;課堂教學的輔助手段陳舊、不靈活，比如在講解各類機械零件、部件、運動機構組成、結構特點及工作原理時，老師主要借助實物教學模型或掛圖，加上現在高職高專的學生基礎差，實踐少，三維想象力差，識圖能力低，老師需要花費大量時間和精力，講解零件圖、裝配圖和原理圖，并且很多圖并不能完整地表達機械部件、機構的所有結構，給學生的看圖、理解帶來很大困難。學生一旦跟不上，就失去信心，懈怠下來，教學效果可想而知;實物教學模型存在很多不足，一是上課老師攜帶來、放回去麻煩，二是一些機構內部的很難看到或觀察不清楚，給分析機構運動特性帶來困難，三是做不到現場方便的拆裝，因拆裝需要時間長，課堂時間不足用，學生沒法看零件結構、機構連接、組件的裝配組合，老師只是作運動演示和運動分析，學生觀看，聽個一知半解，打擊了學生對課程的學習興趣，另外在拆裝的過程中難免損壞零件，零件損壞后影響裝配合使用;四是大多數學校很難配齊機械設計基礎所涉及到的所有實物模型，模型不可能做到及時更新，因成本太大，所有的實物模型需要管理、存放，也得需要成本，損壞的模型影響使用，過時的模型沒有了使用價值，造成資源浪費。

從目前的課堂教學現狀來看，很難培養出具有實踐能力和開拓創新能力的技術實用型人才，面對社會需求的變化和教育改革的不斷深化，必須從課堂教學的改革入手，構建一個和諧的“生態課堂”，以適應不斷發展變化的企業，使學生自身建設提高到一個新的水平。

1 構建“生態課堂”的理念

在自然生態系統中，影響生物的分布、形態和生理等因素叫生態因素。課堂教學的“生態因素”是指影響課堂教學中“教師的教”和“學生的學”的一切事物的總和，它包含了物質因素、制度因素、文化因素和心理因素，作為教師需要思考的是如何將這些“生態因素”綜合、聯系、平衡成為生態課堂。①生態課堂應該是生活化的課堂，高度尊重學生，減少對學生學習的時空占領，老師是指導者、啟發者，學生是主要的表演者，老師一定要轉變自己的行為和教育觀念，時刻記著與學生地位平等，想方設法創設情境，鼓勵學生主動參與課堂討論，有想法勇于提出，遇到問題主動思考、積極發問，勇于探索，提倡培養學生大膽質疑的精神，注重培養學生協同合作的能力，使老師和學生在一個平等、和諧、不斷求索的生態課堂氛圍中積極快樂地學習。創設好的課堂情境，營造生態課堂氛圍，需要有更新快捷，跟上企業不斷發展變化的輔助教學手段為支撐，筆者提出用Pro/E軟件制作非常容易改變的教學模型庫，代替不易更新的實物教學模型，為構建機械設計基礎課程的生態課堂提供了一個很好的平臺。

2以Pro/E為支撐構建機械設計基礎課程的生態課堂

在構建機械設計基礎生態課堂教學中，我校選擇Pro/E教學軟件做支撐。因此軟件操作容易、使用方便，造型、工程出圖以及3D裝配等方面基于特征的參數化設計、單一數據庫下的全相關性，可動態修改性強。筆者在教學中感到Pro/E非常適用于構建機械設計基礎生態課堂。

2.1 基于Pro/E構建機械設計基礎生態課堂的教學模式

現在大部分學校機械設計基礎課程的課堂教學，在教學過程中依舊是一種單向傳輸結構，其表現形式就是記憶水平的教學。學生對教師的傳授只是簡單的模仿，完全處于被動、受教的地位，缺乏主觀能動性和創造性。②以Pro/E為支撐的機械設計基礎課程教學，可以從課程學習一開始就讓學生進入到一個生活化的“生態課堂”。在課堂上，老師采用啟發、引導式的教學模式，老師以問題為原點推動教學，學生在興趣的牽引下，關注教學的重點、難點;老師采用與學生互動、研討式教學模式，老師與學生、學生與學生一起探究問題，老師引導學生積極思考，創造性地運用知識去發現問題、分析問題和解決問題。同時學生會給教師的教學提供新思路，老師獲得新啟迪，使課堂教學向更好的方向發展。

在機械設計基礎的生態課堂教學中，讓學生自己使用Pro/E軟件對課本上各種機構所對應的三維實體模型進行建模、裝配、運動仿真和性能分析，從感性上理解三維實體的結構與相對位置，有效地培養學生思維、想象、創造、構形的能力，同時讓學生真正理解、掌握各個零件的結構、參數對裝配有何影響？對機構的運動、各個構件的受力有何影響？當同學仿真機構出現不合理的情況時，考慮與機構的那個參數有關，還是什么地方結構設計的不合理？同學自己思考、自己找原因，從而鍛煉學生積極思考、分析問題、解決問題的能力。生態課堂的教學模式改變了機械設計基礎課堂教學理論化、程序化的模式，激發學生學習興趣，調動起學生積極性，發揮學生主動性，使學生真正成為課堂舞臺上的扮演者。

比如學習鉸鏈四桿機構。老師只介紹明白什么是鉸鏈四桿機構？鉸鏈四桿機構的類型有哪些？曲柄存在的條件，鉸鏈四桿機構運動類型與機架和桿長的關系，然后將學生分成三組，每小組分別自己設計一個曲柄搖桿機構、雙曲柄機構、雙搖桿機構，利用Pro/E在計算機上制作各個構件模型，然后進行裝配，仿真分析機構的運動，驗證自己設計的機構是否合理？假如不合理，分析原因，找解決問題的辦法，通過小組合作方式，最終設計出滿意的機構，這樣學生會對機構理解掌握得很透，學生在這平等和諧的生態課堂中體驗到了學習的樂趣！

在這樣平等合作、互動學習過程中，專業知識掌握深刻，能迅速提高學生的空間想象能力，機械設計基礎課程課堂教學的改革取得重大突破。更重要的是，這門學生公認很難學的機械設計基礎實現了從傳統教學模式到“生態課堂”的教學模式根本轉變。

2.2 基于Pro/E構建機械設計基礎生態的課堂教學手段

在機械設計基礎課程的生態課堂教學中，讓學生做課堂的主動扮演者，學生主動使用Pro/E軟件親自動手制作各種零件模型，真正掌握零件的結構及應用。比如齒輪類型較多，傳動形式多樣，嚙合原理抽象較難理解，大部分現有的學校不可能提供所有的齒輪模型，因此這塊內容學生學起來十分枯燥，很難真正理解，只是簡單地套用公式。而以Pro/E為支撐，通過學生親手制作各種的齒輪模型，并能方便地改變同類型齒輪的各個參數，感性認識到各個參數對齒輪模型影響，齒輪結構搞明白了，很有成就感，可以繼續使用軟件進行各種齒輪間的傳動仿真，就這樣激發起學生強烈的學習欲望，很快進入主動的學習狀態，學習變成了一件輕松快樂的事。對于凸輪機構，從動件的運動規律和凸輪輪廓的畫法是學生的難點，使用Pro/E軟件程序功能，根據從動件運動規律方程，創建參數關系，生產凸輪的輪廓曲線，建立凸輪三維模型，這一制作過程讓學生真正明白了從動件的運動規律與凸輪輪廓之間的聯系，凸輪機構的傳動才能真正學懂。

在生態課堂教學中，教學手段的改變，使學生從單純受教者的角色轉變為主動學習者，自覺地、積極地、主動地參與到課堂活動中來，讓死氣沉沉、枯燥無味的課堂變成了生機勃勃的“生態課堂”。

3 小結

Pro/E軟件在構建機械設計基礎課程生態課堂教學中，起了重要的支撐作用。經過實踐應用，此軟件輔助的生態課堂教學，又激發了學生對機械設計基礎的學習興趣，不僅讓學生真正理解和掌握課程內容，還使學生學會思考，提高了學生分析問題、解決實際問題的能力，激發了學生學習課程的積極性、主動性和創造性，徹底轉變了教學理念，優化了課堂教學環境，提高了教學效果，提升了學生的生命質量。

校級基金資助項目：項目編號xs1203

注釋

① 羅志定.新課程理念下的生態課堂.紹興文理學院學報，2005.25（11）.

② 唐兆.基于Pro/E搭建制造類專業軟件教學平臺的研究.成都航空職業技術學院學報，2006（1）.