逆向工程技術在高職模具專業創新能力培養中的應用

單志　胡曉岳　戴護民　王波群

【摘 要】本文針對當前高職模具專業人才培養存在的問題，提出了結合教學任務法將逆向工程技術應用到教學中，激發了學生的學習興趣，提高了學生的創新能力。并以實際教學案例為例，驗證了逆向工程技術在培養高職模具專業創新能力中的有效性。

【關鍵詞】人才培養；創新能力；逆向工程；模具專業

The Application of Reverse Engineering Technology in training Innovative Ability for Model Specialty

SHAN Zhi HU Xiao-yue DAI Hu-min WANG Bo-qun

（Guangdong Vocationaland Technical College of Mechanical & Electrical Technology， Guangzhou Guangdong 510515， China）

【Abstract】Accordance with the existing problems in talent training of Mold Major Students in Higher Vocational Schools， proposed reverse engineering applied to teaching with Task-based approach. It Stimulated student interest and improved students ability to innovate. At the last teaching case as an example to verify the effectiveness of reverse engineering technology in the cultivation of innovative ability.

【Key words】Talent training； Creative ability； Reverse engineering； Model specialty

0 前言

在提出“中國制造2025”的時代背景下，廣東加快轉型升級對人才的專業技能和技術綜合應用能力要求也就更高。傳統的技能人才已經不能適應其創新發展的需要，而創新型高技能人才則是高科技制造企業發展的核心競爭力。在這種形式下國家中長期教育改革和發展規劃提出對教育教學進行大膽探索和改革，以適應社會經濟發展對技能型人才的需求。在設置專業上，要不斷的站在行業的前沿進行專業的調整，緊跟國家智能制造戰略的步伐。然而傳統的高職模具專業課程如機械設計基礎、塑料成型工藝與模具設計、機械制圖等理論知識太多，學生比較厭學，效果較差，培養出來的學生創新能力也較差[1]。

創新是利用現有知識和物質進行改進的事物或者方法。逆向工程技術是一種產品設計技術再現過程，即對一項目標產品進行逆向分析及研究，從而演繹并得出該產品的處理流程、組織結構、功能特性及技術規格等設計要素，以制作出功能相近，但又不完全一樣的產品[2]。隨著逆向工程技術的不斷發展，逆向工程已經成為聯系新產品開發過程中各種先進技術的紐帶，被廣泛應用于家用電器、汽車、摩托車、飛機、模具等產品的改型與創新設計[3]。在高職模具專業核心課程中增加逆向工程技術，不僅能提高學生的學習興趣，而且能促進學生的創新設計能力。

1 逆向工程技術在教學中的實施

逆向工程技術是一個“實物原型一還原實物一新產品”的過程，也是一種綜合運用多種先進技術，以實現創新、提高產品設計品質新的設計方法[4-5]。本文以一案例結合任務教學法闡述逆向工程技術在教學中的應用。

1.1 教學方法

圖1 教師、學生、任務角色關系圖

采用任務教學法（task-basedapproach）是一種建立在“構建主義”（constructivism）理論基礎上的教學法，其原則是：學生的學習活動與任務相結合，以探索問題來引導和維持學生的學習興趣，通過創建真實的教學環境，讓學生帶著任務去學習，提高學生學習的主動性[6]。教師對學習過程進行引導和激勵，使學生真正掌握所學內容。學生一直處于主體地位，是學習活動的中心；教師處于主導地位，是學習活動的引導者。在任教學法中，任務、教師、學生的角色關系如圖1所示[7]。

基于任務教學法和Janewillis提出的理論框架，整個教學活動可分為任務準備階段、任務過程階段、任務總結階段3個環節，各個階段中教師和學生的活動如表1所示[8]。

1.2 教學實例

1.2.1 任務準備階段

修復一個殘損回轉體零件的任務，中間過程盡量添加自己的創意設計（圖2）。

1.2.2 任務過程階段

以某一學生實際創意設計過程為例，回轉體零件逆向創新設計示意流程如圖3所示。

1）創建回轉體中心軸

創建點云數據模型的回轉軸，充分發揮學生的想象力，以多種方式粗略創建回轉體的中心軸，如圖4所示。

2）轉轉復制點云數據

因為是殘缺數據，所以需要利用已有的點云數據克隆出其他部分數據，形成完整的零件模型，如圖5所示。

3）生成三角面片（圖6）

4）擬合平面和圓柱面

該零件有兩處平面以及四處圓柱面的表面不太理想，利用擬合命令進行處理，如圖7（a）、圖7（b）、圖7（c）所示。

5）閉合模型

三角模型上下有開放的空洞，需要閉合，根據已有數據再現零件原模型，如圖8（a）和圖8（b）所示。

6）增加設計

在原模型的基礎上進行增加一些創意設計。如圖9添加了學校文字雕刻。

圖9 添加雕刻

1.2.3 任務總結階段

在學生完成教學任務過程中，教師對學生的再設計進行指導，在步驟1）、步驟5）學生根據自己的創意選擇不同的方法進行模型重建，而最后再設計的模型也是各有特色，并不會出現千篇一律的情況。最后對學生的作品進行評價，鼓勵學生發揮自己的想象力，逆向再設計出更好的作品。

2 結論

逆向工程技術課程的實施，改變了以教師授課為中心的教學模式，使學生多了自由發揮的空間，少了許多思維上限制，促進了學生的創新意識和創新能力。

【參考文獻】

[1]馮楊，白歡.CAE技術在高職模具專業創新能力培養中的應用[J].職業教育，2013（8）：130-131.

[2]劉昌華.機械產品裝配結構的基因模型研究[D].北京郵電大學，2012.

[3]袁鋒.逆向工程與產品創新設計[J].科技信息，2009（5）：196.

[4]周小東，成思源，楊雪榮.面向創新設計的逆向工程技術研究[J].機床與液壓，2015，43（19）：25-28.

[5]劉丹，錢應平，易國鋒，等.逆向工程中點云處理及擬合新方法的研究[J].機械設計與制造，2015（3）：55-57.

[6]鄭紅偉，張艷蕊，馬玉瓊，等.基于創新能力培養的3D打印實驗室開放模式研究與探索[J].實驗技術與管理，2015，32（11）：159-162.

[7]秦四年.自主創新學習的課堂教學模式初探[J].教育探索，2001（5）：39-40.

[8]趙錦凌.任務型教學法在英語課堂教學中應用的分析[J].電大理工，2010（2）：50-51.