嚴(yán)明霞

（湖北工業(yè)大學(xué)機械學(xué)院，湖北 武漢 430068）

0 引 言

Pro/E基礎(chǔ)與應(yīng)用作為一門三維CAD軟件技能操作的專業(yè)課程，已在我國工科院校機電類專業(yè)的本?？粕衅毡殚_設(shè)。該課程直接服務(wù)于學(xué)生后續(xù)的畢業(yè)設(shè)計教學(xué)環(huán)節(jié)和畢業(yè)求職。在很多機械制造企業(yè)和科研院所的招聘入職條件中，直接注明了要求能熟練運用Pro/E軟件進行機械設(shè)計。因此，Pro/E課程的重要性非常突出。

機電類專業(yè)Pro/E課程主要教學(xué)內(nèi)容包括：Pro/E基礎(chǔ)知識、二維草圖、三維造型、虛擬裝配和運動仿真等章節(jié)。由于該課程概念和指令繁多，傳統(tǒng)的做法是先對二維草繪中的每個指令，從直線、圓、矩形、樣條曲線到調(diào)色板等一一進行介紹，再介紹拉伸、旋轉(zhuǎn)、掃描、混合、孔、筋等特征，最后再講裝配。學(xué)生對單個知識點進行逐一練習(xí)，很孤立，畫完沒有成就感，不知道到底有什么用。學(xué)生普遍感覺學(xué)習(xí)枯燥，興趣不濃，教學(xué)效果和初衷相去甚遠[1-2]。

基于案例驅(qū)動和自主學(xué)習(xí)的教學(xué)，其主旨是讓學(xué)生的學(xué)習(xí)和實踐融入到具體案例的完成過程中，完成課程知識體系的構(gòu)建，并在此過程中培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力、獨立思考能力、發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的能力、以及創(chuàng)新能力等綜合能力。項目驅(qū)動和自主學(xué)習(xí)的教學(xué)模式已有不少人對其進行研究，并運用在一些實踐性較強的課程教學(xué)中，取得了不錯的效果[3-8]。

由于Pro/E課程是一門操作性很強的課程，它不僅是一個操作技能的訓(xùn)練過程，更承載著培養(yǎng)學(xué)生獨立思考能力、分析問題和解決問題的能力及創(chuàng)新能力等綜合能力的任務(wù)。因此，筆者將案例驅(qū)動教學(xué)模式應(yīng)用于Pro/E課程實踐教學(xué)中，采用“以案例為主線、以學(xué)生為主體、以能力培養(yǎng)為目標(biāo)”的新型教學(xué)方法，改變了傳統(tǒng)教學(xué)的現(xiàn)狀，取得了預(yù)期的效果。

1 案例驅(qū)動教學(xué)模式

案例驅(qū)動教學(xué)是指在教學(xué)過程中不先進行理論知識的灌輸，而是從實際的案例入手，然后再上升到理論的高度，適當(dāng)講解理論知識或相應(yīng)的知識點，并拓寬知識的廣度和深度。特點是從案例到理論或知識點，從感性到理性，相關(guān)知識點都融入到各個案例中。目的是以案例為主線，結(jié)合多媒體教學(xué)和啟發(fā)式教學(xué)方法，培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和自主學(xué)習(xí)能力。

案例驅(qū)動教學(xué)在Pro/E課程一開始，就讓學(xué)生在做中學(xué)。即先給出一個典型的完整的例子，介紹創(chuàng)建思路，再創(chuàng)建該實體模型，在操作中對部分知識進行適當(dāng)?shù)闹v解，然后讓學(xué)生自己去操作。學(xué)生看到完整的實體模型擺在那兒，就會有一種自己制作的欲望。通過教師進行思路分析和操作示范，充滿了自己完成的信心。有了興趣和信心，學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性就被充分調(diào)動起來。在創(chuàng)建模型的過程中，老師進行適當(dāng)?shù)囊龑?dǎo)，學(xué)生經(jīng)過反復(fù)多次的練習(xí)創(chuàng)建模型，熟悉了命令，拓展了對命令的理解。學(xué)生自己完成實體模型的創(chuàng)建后，教師反過來再講解案例中包含的知識點，學(xué)生對名詞術(shù)語的理解就容易了。

2 教學(xué)案例設(shè)計

在挑選和設(shè)計案例時，教師要注意有意識的將一些重要的知識點貫穿其中，而且案例要盡量源于工程實際中最常用的、最實用的例子。案例應(yīng)循序漸進，按從易到難的遞進方式設(shè)計，案例要有一定的綜合性和難度，不要過于簡單，也不要難度太大，讓學(xué)生“跳一跳夠得著”。

筆者結(jié)合多次的Pro/E課程教學(xué)經(jīng)歷，總結(jié)凝練出該課程的系列案例。

2.1 講授二維草繪命令時使用的案例

二維草繪命令的熟練使用是創(chuàng)建復(fù)雜模型的基礎(chǔ)，是基本功。內(nèi)容很多很雜，但是只要將主要知識點融入到幾個案例中，再通過這些案例進行知識點的延伸、拓展，就能覆蓋所有的命令練習(xí)。如圖1所示，在“階梯軸”和“法蘭”案例的練習(xí)中，包含如下知識點：旋轉(zhuǎn)中心線、封閉輪廓線、尺寸標(biāo)注、尺寸修改、減料拉伸、孔和鏡像等。在“孔板”案例的練習(xí)中，包含如下知識點：圓弧、正三角形、過渡圓弧、陣列、幾何約束、圖元修剪和分割等。

圖1 二維草繪命令練習(xí)案例

在課堂開始時，示范性的給學(xué)生簡單操作一遍案例“階梯軸”和“孔板”，但并不刻意的反復(fù)講解知識點，目的是讓學(xué)生有個感性的認(rèn)識。學(xué)生開始練習(xí)后，就會發(fā)現(xiàn)很多疑問，比如在草繪階梯軸的旋轉(zhuǎn)輪廓線時不封閉，無法生成模型，又找不到原因；還有的輪廓線一氣哈成了，可一修改尺寸，圖形全亂了。學(xué)生碰到這些問題是意料之中的，但直接講解效果并不好。問題通過案例呈現(xiàn)給學(xué)生，學(xué)生通過操作案例，親身體驗了這些問題，并想辦法解決問題。案例提供了實踐和探索的機會，學(xué)生從中發(fā)現(xiàn)問題、思考問題、解決問題。解決問題的方式建議可以同學(xué)間交流解決、自己查閱參考書解決或是請教老師解決。老師這時主要是啟發(fā)學(xué)生、引導(dǎo)學(xué)生，課堂呈現(xiàn)出以學(xué)生為主體的活躍氣氛，學(xué)生的自主學(xué)習(xí)意識明顯增強。

2.2 講授基準(zhǔn)平面時使用的案例

在創(chuàng)建模型時經(jīng)常要用到基準(zhǔn)平面和基準(zhǔn)軸，來做一些輔助性的鋪墊工作。直接介紹理論難以理解，可以先讓學(xué)生創(chuàng)建如圖2所示的案例“斜支撐”，學(xué)生就會發(fā)現(xiàn)創(chuàng)建斜圓柱時無法選取草繪平面的問題。此時引導(dǎo)學(xué)生類比思考數(shù)學(xué)上對幾何題進行證明時常用到輔助線，再進行知識遷移引出基準(zhǔn)平面的概念，并完成模型的創(chuàng)建。案例“叉架”的練習(xí)一方面鞏固了基準(zhǔn)平面的熟練使用，另一方面學(xué)習(xí)了知識點：使用邊界圖元、減料拉伸和幾何約束等。

圖2 基準(zhǔn)平面練習(xí)案例

2.3 講授掃描特征時使用的案例

掃描特征的創(chuàng)建關(guān)鍵是操作復(fù)雜，但不適合采用反復(fù)講授的方法。學(xué)生在多次反復(fù)操作的過程中，通過自主學(xué)習(xí)和內(nèi)隱學(xué)習(xí)掌握。如圖3所示，案例“水杯”包含知識點：掃描>伸出項、抽殼、圓角、使用邊界圖元等。“彈簧”包含知識點：螺旋掃描>伸出項、分割圖元等。開始讓學(xué)生創(chuàng)建圓柱彈簧，然后引導(dǎo)學(xué)生擴展思維，創(chuàng)建變節(jié)距彈簧?！奥葜卑R點：螺旋掃描>切口、減料旋轉(zhuǎn)等。

圖3 掃描特征練習(xí)案例

2.4 工程應(yīng)用實體模型案例

在學(xué)習(xí)完系列案例的創(chuàng)建后，學(xué)生普遍具備了初步的模型創(chuàng)建能力，具有濃厚的學(xué)習(xí)興趣，并能主動的自主學(xué)習(xí)相關(guān)參考書和學(xué)習(xí)網(wǎng)站上的實例。這一階段，可以安排學(xué)生創(chuàng)建較復(fù)雜的“減速器”模型，如圖4所示。部分學(xué)生可以安排參與到教師的科研課題中，承擔(dān)三維實體建模任務(wù)。

3 教學(xué)實踐效果

以案例為主線，以能力培養(yǎng)為導(dǎo)向，筆者在Pro/E課程中開展案例驅(qū)動式教學(xué)，收到了明顯的教學(xué)效果。

1）充分調(diào)動了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，學(xué)生通過主動學(xué)習(xí)和內(nèi)隱學(xué)習(xí)，經(jīng)過努力完成模型創(chuàng)建，產(chǎn)生強烈的成就感，增強了自信心，在抗壓和抗挫折能力方面得到提高。

2）開闊了學(xué)生的視野和思維，課程的學(xué)習(xí)不是局限于某一本教材或參考書，所有的教材都是參考書或手冊，讓學(xué)生會找書、會用書，會思考，勇于操作和實踐，有效的培養(yǎng)了學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和獨立思考能力。

3）案例作為引導(dǎo)，學(xué)生主動學(xué)習(xí)，勇于實踐，勤于實踐，學(xué)生分析問題、解決問題的能力得到提高，探索精神和創(chuàng)新精神得到發(fā)展。

4）在機械創(chuàng)新設(shè)計大賽和挑戰(zhàn)杯大賽中，學(xué)生的三維實體建模能力、自主學(xué)習(xí)能力、獨立思考能力和創(chuàng)新能力都能得到體現(xiàn)、派上用場，并進一步得到鍛煉。部分同學(xué)積極參加教師承擔(dān)的項目，能力得到全方位的鍛煉。

在Pro/E課程中實施案例驅(qū)動教學(xué)模式，激發(fā)了學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)了學(xué)生的綜合能力，收到了良好的學(xué)習(xí)效果，同樣可用于其他專業(yè)課程的教學(xué)過程中，只是要求教師投入更多的精力。

圖4 減速器案例

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