基于三維PFo/E技術和機械原理課程一體化教學改革探索

王彥力 田瑞

【摘要】三維Pro/E技術在機械制造業中的廣泛應用，給機械原理課程的改革提出了新的要求。將機械原理的理論知識和三維Pro/E技術的實踐相結合，以機械原理課程中的各種機構為栽體，通過Pro/E軟件對各種機構進行實體建模、生成工程二維圖、裝配設計和運動仿真，使學生認知起到強化作用，為提高學生的學習自主性和教學效果具有積極作用，同時為機械原理課程教學改革提供參考。

【關鍵詞】機械原理 Pro/E技術 教學改革

一、機械原理課程改革的意義

隨著計算機技術在機械行業的飛速發展，此類人才也急需緊缺。再加上現階段，獨立本科教育正處于轉型之中，原本理論知識講解占大部分的模式已不能滿足現有教學，需要把企業專業人才培養模式帶入課堂，把理論和實踐完美的結合，以培養適合現代企業需要的機械方面高技術人才。

《機械原理》是本科開設的一門專業基礎課程，課程理論性較強，知識點深澀難懂，導致教學效果不佳。經過很多教學改革，但學生很難直觀的理解。將三維造型設計融入到機械原理的課程體系中，使課程的教學模式有了新的突破，既能提高學生對機械原理課程的興趣，還能強化學生三維構型設計能力的培養和理論知識運用到實踐的能力。

為此，我們以機械工程專業為試點，對《機械原理》和《三維Pro/E技術》兩門課程做了一些教學改革，形成新的教學體系，提升教學效果。

二、機械原理課程體系及其核心內容

機械原理研究的對象是機械，研究的內容是有關機械的基本理論問題。機械又是機器和機構的總稱。連桿機構、凸輪機構、齒輪機構、齒輪系機構和其他常用機構及其設計是機械原理里邊的核心內容。因為學生空間想象能力不強，平時上課借助多媒體技術進行講解還是有一定的局限性，有些復雜的機構學生不能很清楚的了解各個組成部分和運動情況。現在，借助三維Pro/E技術更深入的了解機械原理的知識。

三、課程教學改革

1、《機械原理及三維造型》課程已有教學模式分析

經調查分析得知兩門課常見的教學模式優缺點如表1所示。

2、課程整體設計思路

本課程以達到教學目標為基本原則，培養的學生能獨立完成機械原理課程社計、機械大賽、畢業設計并能對接崗位為目標。因此，本課程結合機械系統，學生綜合運用所學的機械原理理論知識設計機構，再通過三維Pro/E技術完成三維零件設計和加工的理論及應用，提高計算機三維輔助設計的能力，為今后進行結構設計和解決工程實際問題提供必要的知識和三維設計方法。

3、課程項目開發與設計

從課程整體內容來看，本課程既有系統的機械原理基礎知識，還有較強的實踐技能。如何將兩門課有機的融合在一起，使我們設計時重點考慮的內容。通過學習機械原理的各種機構，用Pro/E三維軟件展示出，由此設置了四個項目，具體內容安排見表2。

4、課程教學組織與實施

這兩門課要求由同一位老師承擔教學任務。具體實施每個教學項目時，教師重點把握以下幾個環節：一是課堂講解。教師通過理論課詳細講解各種機構的傳動特點、工作原理、類型、組成和設計，使學生對機構有一個全面的認識和理解。二是課后分組設計。要求學生分組進行機構設計，包括類型和組成，完成繪制機構運動簡圖和計算機構自由度。三是上機實踐。要求學生完成零件建模、實體生成二維工程圖、裝配設計以及運動仿真分析的全過程。四是檢查展示。按照老師提供的評分標準，以小組為單位互查，組長匯報完成情況，老師抽若干組進行展示。五是評估反饋。就學生完成過程中存在的問題進行再次強調和講解，防止學生做完還有不理解的知識。

教學過程中，每個步驟所采用的教學方法，因情況、因學習項目、因需完成的任務的具體情況而定。現以減速器設計及Pro/E造型說明課程具體實施環節，教學過程組織與實施如表3所示。

（五）三維Pro/E技術的融入對機械原理課程教學效果的影響

將三維Pro/E技術融入到機械原理的課程教學體系中，使傳統的機械模式有了新的突破，把多媒體技術和計算機技術結合，理論知識用于實踐，提高了教學效果。這樣培養的學生既有牢固的理論知識，又有很強的動手能力，提高了學生三維設計和三維創新能力，同時也能滿足社會對機械人才在知識結構和能力素質方面的要求。

四、結語

將三維造型設計融入到機械原理的課程教學中，形成新的一種教學方式。保證理論知識和實踐有效結合，提高學生對機械原理課程的理解和掌握，有利于調動學生學習的積極性和主動性，還能提高學生的空間思維能力、三維構型設計能力和創新能力。