高校逆向工程課程教學現狀分析及對策研究

楊長輝

摘要：逆向工程技術是產品創(chuàng)新設計的重要技術，逆向工程課程是高校機械設計制造及其自動化專業(yè)開設的一門重要課程，該課程涉及到多個學科，需要進行系統(tǒng)性的教學設計。本文在教學資源、教學內容和教學方法等方面分析了目前高校逆向工程教學中存在的問題，在教學資源建設、教學知識更新以及理論與實踐教學方法方面并給出了相應的對策，旨在激發(fā)學生自主學習和實踐創(chuàng)新的能力，提高該課程的教學質量。

關鍵詞：逆向工程；教學改革；教學方法；對策

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2018）30-0170-02

逆向工程（Reverse Engineering，RE），也稱反求工程、反向工程、抄數，指對存在的模型和零件進行實物測量，根據測量結果重構CAD模型的一個過程。該模型可以用于分析、修改、制造和檢驗等多種目的[1]。

一、目前教學中存在的問題

當前高校逆向工程教學存在的問題突出表現在教學材料缺乏、教學內容落后、教學方法單一，不利于激發(fā)學生的學習興趣和調動學生學習的積極性，制約了學生創(chuàng)造力的發(fā)揮，嚴重影響了該課程的教學效果。

1.課程教學資源匱乏。（1）目前公開出版的教材缺乏系統(tǒng)性，要么完全注重概念與原理的講述，要么完全是軟件操作，學生很難系統(tǒng)性了解和掌握逆向工程的全過程，不適宜作為本科教材。（2）缺乏翔實的多媒體課件和案例、視頻教學材料，教學材料碎片化，不能很好地引導學生進行學習，束縛了學生學習的自主性。

2.教學內容陳舊。（1）隨著3D打印技術的快速發(fā)展和成熟，教學內容應該與時俱進，教師不能停留在教一教反求軟件，或者簡介一下基本原理，而應該把原理和實踐結合起來，設置理論課和實踐課，讓學生能夠學以致用。（2）教學用的軟硬件沒有根據社會的需求及時更新，致使培養(yǎng)環(huán)節(jié)與社會需求脫節(jié)。

3.教學方法單一。（1）逆向工程這門課程需要學習多種軟件，僅靠課堂講授達不到要求，應該在機房和實驗室進行分組教學，以實現邊講邊練的目的。（2）缺乏或者實踐環(huán)節(jié)訓練不夠。目前我校的實踐課程僅僅是讓學生學會用反求軟件進行重構，缺少前期的測量以及后期的原型制作環(huán)節(jié)，影響了學生學習的積極性，也影響了教學質量。要讓學生走出課堂親自動手實踐，包括測量設備、反求軟件以及3D打印設備，完成一件產品的整個逆向過程。

二、解決問題的對策

針對上述問題，分別在教學資源建設、教學內容、教學方法等方面進行探討，給出解決方案和對策。

1.加強教學資源建設。逆向工程涉及的技術較多，從現實產品原型到最終形成三維數字模型以及快速原型一般可分為4個階段：采用三坐標測量機或激光掃描裝置來獲得零件原型表面點的三維坐標值；按測量數據的點云數據對其進行分割，采用幾何特征匹配與識別的方法來獲取零件原型所具有的設計與加工特征；在三維反求軟件中分別做表面模型的擬合，并通過各表面的求交與拼接獲取零件表面的數字模型，以及對模型的改進和創(chuàng)新；利用快速成型技術制作出實物原型，以進行驗證分析[2-3]。因此教學需要的各種資源較多，需要加強建設。首先，要根據人才培養(yǎng)方案和課程標準，對逆向工程的教學內容開展教學研究，構建以實用性內容為主的、培養(yǎng)學生工程應用能力的課程內容體系，編寫符合我校的項目驅動校本教材，從反求的基本概念，到測量技術、重構技術以及快速原型技術，形成系統(tǒng)的知識體系結構，穿插具體實施的項目和案例，并在教學實踐中推廣使用，豐富完善。其次，創(chuàng)建學習資源庫，創(chuàng)建仿真和模擬教學；加強教學硬件建設，在信息資源平臺上提升專業(yè)服務；教師在備課過程中搜集數字模型、視頻、圖片等，加強案例庫建設。

2.不斷進行知識更新，適應社會需求。逆向工程技術的發(fā)展日新月異，學科也呈綜合化的趨勢，尤其是3D打印技術的快速發(fā)展，體現了計算機、機械、電子等各學科之間互相滲透，學科聯系更加緊密。因此，教師要不斷學習，不斷淘汰舊的知識，汲取最新的、最前沿的技術信息，這樣學生才能夠做到學以致用，更好地適應社會需求。進行知識更新不能僅僅靠教師自身努力，需要學校和教師的共同參與。首先，學校要利用多種渠道對教師進行培訓。鼓勵和組織教師參加進修、學歷教育等國家和地方的教師培訓，規(guī)劃和開展持續(xù)的校本培訓；通過案例培訓、參與性培訓等多種多樣的教師培訓模式，持續(xù)提高教師的綜合素養(yǎng)和教學能力；鼓勵教師積極參與各級各類技術教研活動，不斷提高教學研究能力和自我發(fā)展能力。其次，教師應不斷地更新自己的理論知識和實踐知識，提高個人業(yè)務水平。教師要充分利用互聯網資源，了解逆向工程技術發(fā)展的最新動態(tài)，了解相關的科研項目最新成果，及時獲得教學經驗和教學研究成果；注重交流與合作，認真學習、積極思考、虛心請教，并根據自己所需要獲取的知識，尋找具有這些知識和經驗的人，建立自己知識來源的交流圈，這樣可以讓參與交流的人都能獲得分享和滿足。

3.改進教學方法，提高教學效果。逆向工程課程強調培養(yǎng)學生的綜合解決問題的能力，從原始的樣品到點云的采集，到高質量的曲面重建，以及模型的改進和最終原型的制作，需要學生具有嫻熟的測量和原型制作設備操作能力、熟練的軟件應用能力、豐富的聯想及創(chuàng)新能力，因此教學過程中應該設計符合該課程的教學方法，引導學生進行各項能力培養(yǎng)。在課堂教學方法方面，采用基于自主式項目驅動教學方法，根據教學內容，開發(fā)多種類型的子項目及可自由組合式的綜合實踐項目，學生可以自主選擇項目實施對象、自主制定項目實施方案、實施項目及總結匯報，激發(fā)學生的學習興趣，盡可能地挖掘學生的創(chuàng)造力。以項目為中心、以培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力為目標，創(chuàng)建邊學邊練、適應個性發(fā)展的教學模式，引導學生進行主動性的學習；建立學習小組，培養(yǎng)學生的團隊協(xié)作精神和自我管理能力，同時學生個體的學習能力、綜合應用能力在項目進程中得到加強；以學生為中心，為學生提供逆向工程的自主學習的軟硬件環(huán)境，保證提高學生的工程應用能力；充分利用互聯網工具和微博、微信等新媒體平臺進行教學，把與課程相關的文本、圖像、動畫、視頻進行知識結構化重組，建立專題講解、知識點復習、教師點評的小型微課，學生可以利用基于手機移動設備，充分利用碎片化的時間進行隨時、隨地學習，還可以隨時跟老師、同學進行在線交流和知識共享，讓學習變得更有趣。

三、結束語

在教學資源、教學內容和教學方法等方面分析了目前高校逆向工程課程教學中存在的問題并給出了相應的解決對策。（1）編寫適應逆向工程課程教學要求的系統(tǒng)的教材，創(chuàng)建豐富的教學資源庫是做好本課程教學的基礎。（2）不斷進行知識更新，利用培訓及自我學習不斷把最新的、前沿的知識汲取到課程教學中來，做到與時俱進，以適應社會快速發(fā)展的需求。（3）在理論教學和實踐教學方法上創(chuàng)新，以培養(yǎng)學生自主學習能力和綜合分析問題、解決問題的能力為核心，提高學生的團隊意識和創(chuàng)新思維能力。

參考文獻：

[1]吳鳳林，李雄.逆向工程技術在工業(yè)設計實踐中的應用[J].學園：教育科研，2012，（9）：60-61.

[2]梁珣，周興.基于產品數字化設計的CAID實驗室架構研究[J].實驗技術與管理，2009，26（8）：152-154.

[3]金濤，陳建良，童水光.逆向工程技術研究進展[J].中國機械工程，2002，13（16）：1430-1436.