基于CDIO的Pro/E教學改革

郭便

【摘 要】針對三維設計軟件Pro/E在教學中存在的問題，將CDIO工程教育理念引用到Pro/E課程教學中，通過改革教學方法、優化課程體系和教學內容、改革考核方式，讓學生主動參與項目設計，激發學生學習興趣，培養學生創新能力、團隊協作意識以及工程應用能力，提高教學質量和教學效果。

【關鍵詞】CDIO；Pro/E；教學改革；項目教學法

Pro/E（Pro/ENGINEER）是美國參數技術公司（Parametric Technology Corporation，簡稱PTC）推出的新一代CAD/CAM/CAE軟件，它集零件設計、產品裝配、模具開發、NC加工、鈑金件設計、造型設計、逆向工程、機構模擬等功能于一體，在輕工、電器及其模具設計制造等中小型制造企業中得到了廣泛的應用，大大縮短了新產品的開發周期[1]。Pro/E課程是高校結合機械類專業特點和企業對機械類專業人才需求模式，開設的一門專業必修課，其教學目標是培養學生學習參數化建模方法，熟練應用Pro/E軟件設計產品模型，培養學生的創新能力和工程應用能力，增強就業競爭力。

1 Pro/E教學中存在的主要問題

1.1 教學方法不合理

目前大部分高校采用的依舊是“教師講，學生被動聽”的傳統教學方法。一般先由教師逐個介紹各項命令的功能和操作方法，學生按照教師講解或者書本的樣例進行操作練習。這種傳統的教學方法，教學過程是以教師和教材為中心，灌輸書本知識，師生之間缺乏互動，同時學生缺少主動思考問題、解決問題的能力培養，影響教學效果。

1.2 學生積極性不高

很多高校的Pro/E軟件教學過程中，一般是教師以簡單的案例逐步講解，學生依樣畫瓢似地進行練習，缺乏主動思考的過程，加之案例缺少實踐性，無法調動學生學習的積極性；尤其當學生遇到工程實際中的復雜模型時，無從下手，學習過程中無成就感，難以激發學生的學習興趣。

1.3 考核方式無法真實反映學生的工程應用能力

考核方式分為理論考試和上機考試。理論考試主要考察學生基本知識點的掌握，以選擇題為主；上機考試考察學生三維建模能力，一般給出零件二維工程圖，創建三維實體造型。這種考核方式比較單一，無法真實反映學生的工程應用能力。

1.4 學生所學軟件知識未能與專業技術知識滲透、融合

Pro/E軟件涉及機械制圖、機械設計、機械制造技術基礎等課程的專業知識，產品設計過程中既要考慮外形先進美觀，又要考慮生產工藝的可行性。由于教學內容實用性不強，加之學生專業基礎不牢，軟件操作與專業技術知識被割裂在互不相同的環節，未能有效滲透與融合，導致學生分析和解決工程實際問題的能力較弱，無法滿足企業的人才需求模式。

2 CDIO工程教育理念

CDIO工程教育模式是近年來國際工程教育改革的最新成果[2]。CDIO代表構思（Conceive）、設計（Design）、實現（Implement）和運作（Operate），它以產品研發到產品運行的生命周期為載體，根據課程之間的有機聯系，培養學生主動的、實踐的學習工程理論與經驗技術的能力[3]。CDIO培養大綱將工程畢業生的能力分為四個層面，即工程基礎知識、個人能力、人際團隊能力和工程系統能力四個層面，要求以綜合的培養方式使學生在這四個層面達到預定目標，實現創新的教育思想[4]。

3 基于CDIO的Pro/E課程教學改革

由于傳統Pro/E教學模式存在很多弊端，將CDIO工程教育理念引入Pro/E教學的組織過程中，提倡學生主動參與、自主創新同時與工程實踐相結合，注重學生創造性能力和工程實踐能力的培養，改革教學方法，優化課程體系和教學內容，改革考核方式，提高教學效果。具體的教學改革措施如下。

3.1 改革教學方法

基于CDIO的Pro/E課程的教學方法將改變“教師講，學生被動聽”的教學模式，教學過程中采用項目教學法，學生是主要的參與者，充分調動學生學習的自主性、積極性，提高教學質量和效果。基于CDIO工程教育理念，結合Pro/E軟件中的草繪、零件設計、曲面設計、裝配及工程圖等主要模塊，設計具有典型性、實用性的教學案例，以項目為導向進行教學。項目可以分為初級、中級和高級，教學過程中采用初級—中級—高級的順序依次進行。初級項目以學生學習掌握Pro/E基本命令為主；中級項目以學生練習掌握多個命令之間的聯系為主，使學生能綜合應用多個命令；高級項目以工程實際項目為主，使學生能綜合運用相關知識解決工程實際問題。項目實施過程中，學生分組以團隊形式完成，尤其是高級項目的實施過程中只有學生之間相互協作才能很好地完成項目。通過項目分層教學法，學生不但能夠掌握基本知識，同時學生的創新能力、工程實踐能力也會得到很大提升，為以后走上工作崗位奠定良好的基礎。

3.2 優化課程體系和教學內容

在開設Pro/E課程之前，應該完成機械制圖、制圖測繪、機械設計等相關課程的學習，使學生對三維建模具有基本認識，便于學生在學習Pro/E軟件過程中，能夠與與相關專業知識結合起來，充分發揮Pro/E軟件參數化設計的優勢。同時教師在組織課堂教學過程中，應該注重工程實踐能力的培養，提高學生解決工程實際問題的能力。教學過程中應該讓學生主動參與設計教學內容，發揮學生學習的主動性。例如，中級項目的設計過程中可以讓學生根據自己的興趣愛好自己設計，這樣不但可以激發學生的學習興趣，也能充分培養學生的創新能力和工程實踐能力。

3.3 考核方式的改革

為了更好地體現學生的學習效果，基于CDIO工程教育理念，Pro/E課程考核方式應該注重學生創新能力、團隊協作能力和工程實踐能力的考核。考核以學生分組完成高級項目為主，分組采取學生自愿組合，但是必須保證每組至少有一名同學具備較強的學習能力，確保項目的順利完成，最終考核成績由團隊協作的程度、設計的合理性、項目完成的質量和美觀程度、學生解決工程實際問題的能力等方面組成，綜合考評學生的團隊協作精神和工程實踐應用能力[5]。

4 結束語

將CDIO工程教育理念引入到Pro/E課程教學中，通過改革教學方法，優化課程體系和教學內容，改革考核方式，加強師資隊伍建設，激發學生的學習興趣，發揮學生的學習主動性，同時通過小組合作完成項目的鍛煉，培養學生的團隊協作意識、創新意識以及工程實踐能力，提高Pro/E課程的教學質量和教學效果。

【參考文獻】

[1]鐘日銘.Pro/ENGINEER Wildfire5.0從入門到精通[M].北京：機械工業出版社，2015.

[2]陶勇芳，商存慧.CDIO大綱對高等工科教育創新的啟示[J].中國高教研究，2016（11）：81-83.

[3]周雪峰，王劍，劉萬輝.CDIO教育理念在應用型本科院校的UG教學中的應用探索[J].科技視界，2016（14）：79-80.

[4]韓紹程，羅長杰.基于CDIO工程教育理念的電類基礎實驗教學改革探索[J].實驗室科學，2011，14（4）：46-47，50.

[5]田美霞.淺談任務驅動法在PRO/E教學中的應用[J].科教文匯，2009（10）：136-137.

[責任編輯：朱麗娜]