Pro/E三维造型设计案例教学法

许冬梅

（福建信息职业技术学院，福建福州350003）

Pro/ENGINEER软件是以参数化为基础、以三维造型为设计模式的CAD/CAE/CAM集成软件，具有造型设计、零件和装配设计、二维工程图制作、运动仿真等多项功能。该软件在工业设计，尤其是机械设计与制造行业中，有着广泛应用。Pro/ENGINEER（Pro/E）软件的三维造型设计，就是应用该软件创建三维实体模型，真实地反映零件的形状，并且系统能将三维模型转化为工程图，还能完成产品的装配。大部分高职院校均有开设此课程，其教学目标是能够应用Pro/E进行产品设计。Pro/ENGINEER软件的三维造型设计，与其他课程不同，其最大特点是实践性强。课程目标是要求能够应用该软件进行零件设计和装配。对于这个功能强大、应用广泛的软件，如何进行课程教学、实现课程目标，是个值得探讨的问题。笔者在教学过程中采用案例教学法取得良好的教学效果。

1 Pro/E三维造型设计案例教学法的优势

当今的社会需求，迫使教育教学从过去的知识积累转变为开发学生的智力潜能，尤其是激发学生的思维能力，强化实践能力。实践证明，案例教学法能适应社会的需求。近年来案例教学法逐渐被应用于一些课程的教学之中，其可行性和教学效果在实践中得到了认可。Pro/E三维造型设计（以下简称Pro/E三维造型）案例教学法的优势，主要体现在以下几个方面：

1.1 教学内容与教学目标相一致

Pro/E三维造型设计案例教学法，是指在教学过程中采用具有典型特征的实际案例进行教学，是一种理论与实践相结合的教学方法。精选实际案例，把相关的原理和技能运用到特殊案例中，通过案例教学导向教学目标。案例中涵盖教学内容，使得创建三维实体案例的过程，便是教师引导学生达到学习目标的过程。传统教学方法，是逐个介绍各项命令的功能和操作方法，然后才学习如何应用各项命令进行三维造型，往往是到课程教学后期，才开始进行综合应用训练。这样，理论与实践相脱离，知识及技能构建周期较长，教学过程是以教师和教材为中心，灌输书本知识，教学内容与教学目标相脱节，影响教学效果。

1.2 培养应用能力

Pro/E三维造型案例教学法，是有利于学生掌握学习知识的方法。这是社会对人们能力的基本要求，可以强化知识应用能力。采用案例教学，把学生置于特定的意境中，在不充分信息的条件下，对复杂形体独立做出判断和决策。在这过程中，需要学生灵活运用知识，同一个机件采用多种方法进行三维造型设计，既训练了分析问题和解决问题的能力，又培养了知识应用能力，学习汲取知识的方法，挖掘智力潜能。这种教学方法，与高职教育培养目标一致，即培养高级应用型人才。传统的教学方法是注入式的，注重理论知识的系统性性，容易使学生形成思维定势，缺少思维的空间和自由发挥的余地，制约了学生思维能力和应用能力的培养，而案例教学，是学生在教师的引导下进行开放式的学习，教学过程是动态的，有利于激发学生积极思维，主动学习，实现培养目标。

1.3 培养沟通协作能力

案例教学需要团队合作和彼此的沟通。Pro/E三维造型案例教学，是以学生为主体，以小组为学习单元，围绕案例展开讨论，分析案例，拟定创建三维实体的最佳方案，完成案例，并在自我评价的基础上，由教师进行评价。在学习过程中，训练小组成员之间沟通表达能力，培养学生善于倾听他人意见和说服别人的能力，增强团队协作精神。这也是培养学生就业能力、提升职业素质的一个方面。传统教学方法是教师讲课学生听，教师是主体，学生被动接收知识，成了理论知识的存储器，教与学缺乏互动，学生之间交流少，影响教学效果，不利于人才培养。

1.4 激发学习积极性

兴趣是推动人们认识事物、探求事物发展规律的一种动力，是积极性的来源。一个好的案例，在一定程度上传递了教师对学生的学习期望信息，使学生对相关知识产生新的认识、需要和兴趣[4]。选择具有代表性、针对性的生产实例进行教学，即案例就是产品、机件，通过Pro/E软件创建出其三维实体，这对学生来说很有成就感，是对自己的心理肯定，由此激发学习热情，调动积极性。

2 案例教学法的实践

案例教学法本身并没有统一的模式，不同课程，其案例教学法的设计也不同。Pro/E三维造型案例教学法，主要是根据该软件的功能特点以及与职业岗位需求相一致的教学目标来组织实施的。

2.1 选择案例

根据教学进程和课堂教学目标，选择策划案例，通过案例驱动教学，这是案例教学法的首要环节。所选择的案例应满足3个基本条件：

一是所选案例要导向教学目标，也就是说通过这个案例教学，能够实现课堂教学目标。

二是案例要从简单到复杂、由易到难。

三是选用生产实际案例，贴近职业岗位需求。

以高职数控应用技术专业学生的Pro/E三维造型案例教学为例，在初学三维实体创建方法时，可选择较为简单的案例，如磁带盒（如图1所示），其导向教学目标是拉伸、挖空（切减材料）、复制、镜像、倒圆角等命令的操作方法和实际应用，以及创建实体过程中所涉及到的相关基础知识。如图2所示案例：机件，其导向教学目标是：阵列、基准面（倾斜）等命令的操作方法和实际应用，由于机件上开了半个斜孔，结构形状较前一个案例复杂，思维更活跃，解决问题的方法有多个，可训练知识应用能力，利于拓宽学生的思路。这两个案例均为实例。

图1 磁带盒

图2 机件

2.2 实施案例教学

要实现Pro/E案例教学法的优势，关键在于案例教学的组织与实施。下面以部件壳体（如图3所示）为例，阐述Pro/E三维造型案例教学法的组织与实施。这是一个典型、难度适中、结构较为复杂的生产实例，是在学习了较为简单的案例的基础上，进行这个案例教学的。

（1）布置案例，明确学习目标。这个环节学生要明确两点：任务和目标。将课前准备好的的案例（纸质图）、完成案例所要达到的要求、教学目标一并下达给学生，要求按图纸尺寸完成壳体的三维实体造型，该案例导向的教学目标是：“旋转”，“抽壳”，“拉伸”，“基准面”，“螺纹孔”，“光孔”，“筋板”，“倒圆角”，通过精确创建壳体，掌握相关命令的功能、操作方法及应用。划分学习小组（4人一组），以小组为单位进行讨论、学习，直至完成任务。

图3 壳体

（2）分析案例，创建三维实体。这是案例组织实施的重要环节，该环节主要培养学生5种能力：分析问题、判断是非的能力，知识应用能力，决策能力，沟通协作能力，创造能力。以小组为单位，分析壳体的结构特点，灵活运用所学知识，拟定壳体的创建方法和步骤，引导学生采用多种方法创建壳体，并比较各种方法的优劣势，得出最佳创建方法。比如，壳体主体部分是回转体，支撑部分是平面体。回转部分可采用“旋转”或“拉伸”方法创建，孔的创建可以采用“拉伸”“减材料”或“简单”、或“草绘”等多种方法实现。

在完成案例的过程中，最关键的一环是小组讨论，教师引导学生围绕案例展开学习、讨论，从案例分析、创建方法和步骤的拟定，到完成壳体创建，都必须经过充分讨论。在讨论过程中，教师不要表明自己的观点，以免抑制学生的思想，如果学生的分析判断出现错误，教师也不必急于纠正，让学生通过讨论发现问题，弄清错在哪里，并寻求解决问题的方法和途径，培养分析判断能力。在讨论中激发思维，训练思维能力，拓宽思路，掌握相关知识和技能。同时，学会聆听其他同学的观点，表达自己的意见，理清思路，综合得出合理可行的决策。

（3）案例评价。经过独立思考和小组合作完成壳体创建后，以小组为单位做自我评价，然后教师再对整个案例实施过程和结果进行总结、评价。此总结并非公布标准答案，案例教学的特点是没有绝对的标准答案，只有合理的、最佳的答案。总结时要做到：

一是帮助学生理清思路，对一些好的设计方案以及一些独到的见解进行肯定；

二是对案例讨论不够深入的问题加以分析，强调重点，确保达到学习目标；

三是指出在壳体创建过程中存在的问题及不足。

最后对壳体创建情况按学习小组进行评价，评价的依据包括三个方面：

一是小组成员参与程度，拟定的创建方案数量；

二是壳体创建的结果；

三是完成任务的速度。

将此成绩作为平时学习成绩，最后纳入期末总评成绩。

3 采用案例教学法应注意的问题

Pro/E三维造型案例教学法，尽管有许多优点，但如果应用不当，将影响教学效果。所以Pro/E三维造型设计采用案例教学，要注意以下几方面问题。

3.1 教师的教学能力与水平

案例教学法是一种驾驭和超越知识的教育模式，要求教师具有较高的教学能力和水平。Pro/E三维造型案例教学法，要求教师在熟练掌握该软件功能操作的基础上，具有软件应用领域的实践知识和技能，熟悉该软件在行业生产中的应用范围和使用效果，积累一定的实际典型案例，并将其信息、知识融入到案例教学中，实现案例与生产实际零距离。案例教学法要求教师具有敏锐的洞察力。在案例教学的组织实施过程中，及时了解、掌握学生的动态，分析学生学习讨论过程中传递出来的信息，及时作出正确判断，并加以引导，实现案例教学的目的。要完成一堂较高质量的案例教学课，教师必需付出更多的时间和精力。

3.2 教师与学生在教学中的关系

在传统教学中，教师是教学的主体，教学的过程是向学生灌输系统知识、学生积累知识的过程。在学生心目中，教师是知识和管理的权威，教师的思想、理念和价值取向在一定程度上制约了学生认知程度和思维发展。学生只是被动接受知识，忽视了对学习潜能的开发，导致教学理论与实践脱节。Pro/E三维造型案例教学法，使得教师与学生在教学中的关系有了很大改变，教师是引导者和组织者，教师引导学生自主学习、主动学习，学生是学习的主体，是探究知识、寻求真理的主角。

3.3 把握案例的难易程度

Pro/E三维造型案例的难易程度把握不好，会影响教学效果。如果案例过于简单，所导向的教学目标过于简单，不能激发学生的学习积极性，达不到训练学生思维能力、分析和判断能力的目的，失去案例教学的意义。如果案例过于复杂，难度太大，涵盖的知识点多，导向的课堂教学目标过大，超过学生的接受能力，同样达不到案例教学的效果，影响教学进程。

4 教学效果

Pro/E三维造型实施案例教学法，符合学生认知规律，与传统教学法相比，缩短了知识构建周期，大大调动了学生学习的积极性，激发求知欲，教学效果良好。自2006年学生参加全国三维数字建模大赛以来，多次取得与此相关的技能大赛一等奖、二等奖和三等奖等优异成绩。毕业生跟踪调查表明，学生在相关的职业岗位上，充分发挥作用，职业能力较强，得到企业的认可。

5 结束语

Pro/E三维造型设计案例教学的实践表明，该课程适合采用案例教学。案例教学不仅能让学生掌握Pro/E软件三维造型设计的方法和技能，而且还能培养学生的综合应用能力、猎取知识的能力，有利于开发大脑思维能力。案例教学缩短了教学与职业岗位的距离，是一种教、学、做相结合的有效教学方法，尤其适合高职院校教学，与培养目标相一致，符合职业岗位需求。

[1]黄忠耀，李冬梅，潘尚峰.Pro/ENGINEER（野火版）基础与实用教程[M].北京：清华大学出版社，2005.

[2]何 刚.Pro/ENGINEER设计与应用[M].北京：电子工业出版社，2003.

[3]赖兴余，鄢春艳.案例教学法在Pro/E模具设计教学中的应用[J].职业教育研究，2009，（6）：82-84..

[4]许冬梅.计算机绘图案例教学法[J].装备制造技术，2006，（4）：166-168.