應用型本科院校Pro/E課程改革與實踐

董福龍++易克傳++李進++鄭鳳菊

摘 要：結合應用型本科高校人才培養要求，Pro/E課程在教學手段、實驗與實踐教學環節等方面進行改革，并以參加大賽推進課程改革，激發學生學習興趣，推進課程建設水平。實踐證明，該方法能有效提高應用型高校Pro/E課程教學質量。

關鍵詞：應用型本科高校；Pro/E；教學改革；教學質量

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.09.172

應用型本科教育是以面向社會、生產、管理、服務等一線崗位的應用復合型人才為目標定位，以培養學生能力、知識和素質全面協調發展的高等教育[1]。近些年來，我校作為安徽省應用型本科示范高校不斷探索提升教學質量，Pro/E課程的教學方法隨著改革與實踐不斷發展。眾所周知，Pro/E是目前非常流行且使用廣泛的產品開發及造型設計工程軟件之一，它集產品造型設計、分析、制造、運動仿真等功能于一身，廣泛應用在機械制造、汽車、航天航空、船舶、家電、模具等行業[2，3]；Pro/E課程的實踐應用性很強，涉及到的操作指令很多，按照教材學習，很多學生反應難學難精，甚至一些同學反應無從下手。針對這些情況，筆者結合在企業工作的實踐經驗，與學校實際相結合，在Pro/E課程的教學手段、內容和方法等方面進行了有效的改革與實踐。

1 Pro/E在企業中的應用及對設計人員技能要求

在機械產品開發中使用Pro/E軟件能夠提高設計效率，縮短設計周期，而且產品模型形象、直觀、逼真；操作指令簡單、人性化及功能強大等優點，提高了產品設計質量，解放了設計人員，利于設計人員專心創造，使得Pro/E軟件在產品開發中得到廣泛應用。

1.1 Pro/E軟件在企業中的應用

（1）產品總體設計。企業在產品開發中，一般采用自上而下（即Top—down）設計方法，需要明確產品中各種要求的主次地位，并把眾多的、彼此有時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，形成先進且合理的設計方案。它包括總布置設計、方案選型、造型設計、總布置尺寸確定、人機工程分析、各系統或總成的性能要求和主要參數選擇等。企業總體設計工程師使用Pro/E軟件進行總體規劃，然后發布信息給各系統及零部件工程師，共同協作完成產品設計。

（2）產品總成及零部件設計。負責各系統及零部件工程師運用Pro/E軟件開發產品，把來自總體設計工程師發布出來的關于子系統的發布幾何進行確認，在Pro/E工作界面下建立各個子系統，再在各子系統下把總體設計師發布幾何進行確認，建立子系統模型下的各零部件的發布幾何，然后在各零部件下建立并確認上一級發布幾何，建立各個零件或發布幾何，開發人員分工協作，獨立完成各自零部件的設計。如圖1所示，是筆者使用Pro/E自上而下的設計方法完成的某礦用車發動機系統模型。

在產品開發過程中，還包括零件的建模、組裝和生成工程圖。零部件設計主要包括各個系統或總成結構形式的選擇、滿足產品整體性能的分析計算、特殊的運動系統或總成的運動校核等；也包括產品零部件結構的選擇、受力分析、運動分析、主要參數和材料的選擇、強度計算及初步的制造工藝分析等。

（3）產品結構的動力學及有限元分析。Pro/E軟件將多學科知識和計算機技術結合起來，具有強大的分析功能。①按運動關系進行連接裝配體，依據機構運動狀況和受力情況，在Pro/E環境下運用運動學、動力學方法，對裝配體進行運動仿真等，獲得如位置、轉動慣量、速度等物理數據；②使用有限元分析，可分析設計產品的應力、變形量等，在Pro/E環境下實現機構的受力分析、敏感度分析、模態分析等，對設計參數進行優化，使開發的產品達到最優效果[4]。

1.2 企業對設計人員技能要求

很多企業把掌握三維軟件作為設計人員的基本要求，在機械領域尤其重視是否擁有Pro/E資質證書。要求設計人員能夠熟練進行三維數字建模，完成產品的設計方案、產品原圖、草圖和技術性說明及其它技術圖樣，具體需要掌握：熟練掌握二維草圖繪制；精通零件三維實體特征造型的基本步驟和技能；熟練運用各種空間邏輯約束關系；能夠獨立完成零部件的裝配；掌握Pro/E工程圖的生成、尺寸標注、編輯等技能；掌握模型與文檔轉換方法等[5]。對進行總體設計工程師除要求以上技能外還需要熟練掌握基于Pro/E環境下的自上而下的設計方法。

2 課程教學改革與實踐

在工程應用中，工程軟件強調實踐性和實用性，采用傳統的教學方式，很難在有限的課時內培養學生良好的建模方法和建模思路。筆者及所承擔Pro/E課程的教師，結合傳統講授法的優點，對不同教學內容采取不同方式。

2.1 強化學生學習動機

積極學習動機是推動學生學習的內部動力。結合企業要求和參考書目，先講解Pro/E軟件在企業中的應用與要求，然后演示各種功能，使學生產生學習期望和興奮點，把簡單三維造型課提前，講解二維平面繪制與傳統AutoCAD的區別；同時把二維繪圖操作的講授和練習與機械制圖要求結合起來。使學生產生強烈意愿和興趣，注意力集中，使學生在較短的時間內練習完成學習內容，提高學習效率，這樣就會產生積極成功的體驗，驅使自己不斷探索學習。

2.2 多種教學方式與實訓、實踐教學有機結合

Pro/E課程要求學生具有很強的實踐操作能力，在實際講授中，可采用案例引導式，啟發式，情景式，嘗試式等教學方法[6]。結合企業要求和參考書，講解三維建模思路與方法，實例操作演示平面草繪、拉伸、旋轉、掃描等特征的操作指令，講解注意事項，建一些貼近生活，與企業生產實際貼近的模型（如三通管、軸等），使學生形象、直觀的理解二維與三維的關系及相互轉化過程，然后進行裝配，要求學生完成指定任務。目前在教學過程中主要采用以下方式：①理實結合一體化。是在我院CAD機房進行，采用30人左右小班上課，教學雙方邊教邊學邊做，理論與實操交替進行，相互結合。此方式目前在機械設計制造及其自動化專業采用；②少量理論學時與大量同步上機實驗相結合。精煉Pro/E教學課件，合理利用多媒體結合板書教學，收集、整理、制作大量教學視頻、圖片和動畫等，在完成理論教學后立即安排多學時上機進行實踐。此方式目前在機械電子工程和機電技術教育專業采用；③實習周突擊訓練。是依托我校工程訓練中心，在學生完成汽車拆裝實習等課程基礎上，學生分為30人左右小組，通過學習Pro/E完成指定的汽車零部件設計，與具體實物相結合。此方式目前在車輛工程和汽車服務工程專業采用。

從近幾年教學效果看，筆者認為Pro/E的學習方式可以讓學生根據自己能力和實際情況按以上三種方式選擇，根據自身情況選擇其中方式之一。第一種方式適合有一定自學能力并積極進取的同學，第二種適合有一定惰性且愿意上進的同學，第三種適合有一定基礎且意愿快速提高的同學。

2.3 加強綜合實驗練習與技能訓練

經過一段時間練習，學生操作技能熟練到一定程度，需要進一步提高，我院結合各專業特點和要求，安排有Pro/E綜合實驗與技能訓練，通過綜合實驗和技能訓練，使學生在精通操作的基礎上進一步掌握Pro/E的高級裝配、運動仿真、分析等綜合技能，能夠運用Pro/E軟件進行分析、測量等，也可以進行零部件干涉檢查、質量屬性分析等，掌握自下而上的裝配設計方法，了解自上而下的裝配設計方法。

2.4 構建創新平臺，提升課外實踐活動

培養學生創新能力，積極搭建創新平臺，開展豐富多彩的課外實踐活動，組織成立了CAD協會和創新設計協會等社團組織，舉辦科技文化節，指導教師定期對學生進行指導，組織學生組隊參加的校、省及國家級比賽（如機械創新設計、無碳小車、飛思卡爾智能車等），加強競爭，增強學生學習興趣和創新能力。學生通過使用學校實驗設備和實驗室條件，進行自主創新設計，參加學院組織的比賽，對完成較好的作品，將走出校門參加國家及省市級比賽。如圖3所示是完成的無碳小車作品。

另外，制定人性化的實驗室開放制度，學生可在課余時間進入實習場所，進行自我學習和實踐訓練。實踐環節人性化，體現學校“以學生為本”的核心理念，豐富學生課外生活，進一步提升學生綜合技能，達到教學效果多樣性、層次化和個性化。

2.5 以參加競賽為契機推進課程改革

為進一步提升學生創新能力和應用能力，鼓勵學生運用工程軟件結合現代設計方法進行創新設計，以參加競賽為契機，在校內競賽中完成較好的作品參加全國創新設計大賽、飛思卡爾智能車和無碳小車等比賽。近年來，在參加的國家級比賽中獲一等獎1項，二等獎1項，三等獎3項，省市級獎項多項，這些獎項的獲得有力地推動了課程建設，如圖3為全國3D大賽一等獎作品。通過參加比賽，師生開拓了眼界，增強了技能。同時申請國家專利10余項，獎項和知識產權的獲得都促進了實驗室和教學團隊的建設。

2.6 與其它課程相結合輔助教學

與其它課程結合教學，能夠直觀、形象、生動的幫助其它課程，使教學過程不再枯燥乏味而變得生動有趣，提高學習興趣，加強了學生創新實踐能力的鍛煉。如在機械原理課程中，利用三維模型構建機構及運動仿真，使學生獲得知識的同時，提升了對Pro/E課程興趣，使原來講解理解起來的難點變得容易了。目前，Pro/E課程與機械原理、機械制圖等課程相結合輔助教學，取得了較好教學效果。

3 采用多種評價方式相結合的考核評價體系

（1）以前Pro/E課程的考核采用上機考試和平時成績相結合的方式，現在以任務考核和實踐操作為主，結合平時表現為輔進行考核，更加注重實踐動手能力和創新能力考察。根據專業特點與學時安排，采取以下兩種方式：①由平時表現、實踐考核及課程論文與任務組成的“三位一體”方式，能較客觀地對學生的實操能力進行考查，還能通過課程論文對學生的創新能力進行考查，給予學生更為全面評價；②由平時表現、實踐任務以及課程總結組成的“三位一體”方式，在平時練習就客觀地考察學生的實操能力，指定任務考察創新能力和操作技能，最后綜合評價。

（2）引進技能培訓考證體系。近些年，我校與國家人力資源與社會保障部門和Pro/E公司進行合作，開展技能認證考證培訓，建立了完善的考證培訓體系，在校內設立考試中心，學生在校內就能參加各種技能訓練，獲得與社會人員同等的考試機會和能力。近幾年畢業生在畢業時很多都獲得Pro/E資質證書，有些擁有雙證書或多證書，為就業增添了砝碼。

4 結束語

Pro/E課程的改革與實踐符合我校應用型本科人才的培養目標，從近年來學生對課程組教師的評教效果看，反應良好。該課程逐步建立并形成了以提高實踐技能為核心、各種比賽為基礎、創新能力提高為重點、考證體系為依托的系統化、開放式的教學體系。經實踐證明， Pro/E課程的教學改革有利于提高學生的綜合技能，激發學習興趣，達到培養應用復合型人才的目的。

參考文獻：

[1]姚智華，易勇等.應用型本科院校機械原理課程改革與實踐[J].安徽工業大學學報，2013（01）：98-100.

[2]嚴明霞.Pro/E課程教學改革的新思路及實踐探索[J].機械管理開發，2013（06）：130-131.

[3]詹友剛.Pro/engineer野火版 5.0 機械設計教程[M].北京：機械工業出版社，2011（04）：1-15.

[4]李朋，陳祥.關于深入應用Pro/E軟件的探討[J].機械管理開發，2011（04）：105-106.

[5]謝英星，陳傳端.淺議Pro/E繪圖課程的教學改革方案與措施[J].遼寧高職學報，2011（04）：77-78.

[6]龔少軍.“教、學、做”一體化教學模式的研究與實踐[J].南通航運職業技術學院學報，2011（06）：98-101.

基金項目：安徽省級質量工程項目（2016zy037）；安徽省科技攻關計劃項目（1501031095）；安徽科技學院校級質量工程項目支持項目（Xj201403）。

作者簡介：董福龍（1978-），男，山西芮城人，碩士，講師，研究方向：車輛運用技術。

*為通訊作者