逆向工程技术在高职模具专业创新能力培养中的应用

单志　胡晓岳　戴护民　王波群

【摘 要】本文针对当前高职模具专业人才培养存在的问题，提出了结合教学任务法将逆向工程技术应用到教学中，激发了学生的学习兴趣，提高了学生的创新能力。并以实际教学案例为例，验证了逆向工程技术在培养高职模具专业创新能力中的有效性。

【关键词】人才培养；创新能力；逆向工程；模具专业

The Application of Reverse Engineering Technology in training Innovative Ability for Model Specialty

SHAN Zhi HU Xiao-yue DAI Hu-min WANG Bo-qun

（Guangdong Vocationaland Technical College of Mechanical & Electrical Technology， Guangzhou Guangdong 510515， China）

【Abstract】Accordance with the existing problems in talent training of Mold Major Students in Higher Vocational Schools， proposed reverse engineering applied to teaching with Task-based approach. It Stimulated student interest and improved students ability to innovate. At the last teaching case as an example to verify the effectiveness of reverse engineering technology in the cultivation of innovative ability.

【Key words】Talent training； Creative ability； Reverse engineering； Model specialty

0 前言

在提出“中国制造2025”的时代背景下，广东加快转型升级对人才的专业技能和技术综合应用能力要求也就更高。传统的技能人才已经不能适应其创新发展的需要，而创新型高技能人才则是高科技制造企业发展的核心竞争力。在这种形式下国家中长期教育改革和发展规划提出对教育教学进行大胆探索和改革，以适应社会经济发展对技能型人才的需求。在设置专业上，要不断的站在行业的前沿进行专业的调整，紧跟国家智能制造战略的步伐。然而传统的高职模具专业课程如机械设计基础、塑料成型工艺与模具设计、机械制图等理论知识太多，学生比较厌学，效果较差，培养出来的学生创新能力也较差[1]。

创新是利用现有知识和物质进行改进的事物或者方法。逆向工程技术是一种产品设计技术再现过程，即对一项目标产品进行逆向分析及研究，从而演绎并得出该产品的处理流程、组织结构、功能特性及技术规格等设计要素，以制作出功能相近，但又不完全一样的产品[2]。随着逆向工程技术的不断发展，逆向工程已经成为联系新产品开发过程中各种先进技术的纽带，被广泛应用于家用电器、汽车、摩托车、飞机、模具等产品的改型与创新设计[3]。在高职模具专业核心课程中增加逆向工程技术，不仅能提高学生的学习兴趣，而且能促进学生的创新设计能力。

1 逆向工程技术在教学中的实施

逆向工程技术是一个“实物原型一还原实物一新产品”的过程，也是一种综合运用多种先进技术，以实现创新、提高产品设计品质新的设计方法[4-5]。本文以一案例结合任务教学法阐述逆向工程技术在教学中的应用。

1.1 教学方法

图1 教师、学生、任务角色关系图

采用任务教学法（task-basedapproach）是一种建立在“构建主义”（constructivism）理论基础上的教学法，其原则是：学生的学习活动与任务相结合，以探索问题来引导和维持学生的学习兴趣，通过创建真实的教学环境，让学生带着任务去学习，提高学生学习的主动性[6]。教师对学习过程进行引导和激励，使学生真正掌握所学内容。学生一直处于主体地位，是学习活动的中心；教师处于主导地位，是学习活动的引导者。在任教学法中，任务、教师、学生的角色关系如图1所示[7]。

基于任务教学法和Janewillis提出的理论框架，整个教学活动可分为任务准备阶段、任务过程阶段、任务总结阶段3个环节，各个阶段中教师和学生的活动如表1所示[8]。

1.2 教学实例

1.2.1 任务准备阶段

修复一个残损回转体零件的任务，中间过程尽量添加自己的创意设计（图2）。

1.2.2 任务过程阶段

以某一学生实际创意设计过程为例，回转体零件逆向创新设计示意流程如图3所示。

1）创建回转体中心轴

创建点云数据模型的回转轴，充分发挥学生的想象力，以多种方式粗略创建回转体的中心轴，如图4所示。

2）转转复制点云数据

因为是残缺数据，所以需要利用已有的点云数据克隆出其他部分数据，形成完整的零件模型，如图5所示。

3）生成三角面片（图6）

4）拟合平面和圆柱面

该零件有两处平面以及四处圆柱面的表面不太理想，利用拟合命令进行处理，如图7（a）、图7（b）、图7（c）所示。

5）闭合模型

三角模型上下有开放的空洞，需要闭合，根据已有数据再现零件原模型，如图8（a）和图8（b）所示。

6）增加设计

在原模型的基础上进行增加一些创意设计。如图9添加了学校文字雕刻。

图9 添加雕刻

1.2.3 任务总结阶段

在学生完成教学任务过程中，教师对学生的再设计进行指导，在步骤1）、步骤5）学生根据自己的创意选择不同的方法进行模型重建，而最后再设计的模型也是各有特色，并不会出现千篇一律的情况。最后对学生的作品进行评价，鼓励学生发挥自己的想象力，逆向再设计出更好的作品。

2 结论

逆向工程技术课程的实施，改变了以教师授课为中心的教学模式，使学生多了自由发挥的空间，少了许多思维上限制，促进了学生的创新意识和创新能力。

【参考文献】

[1]冯杨，白欢.CAE技术在高职模具专业创新能力培养中的应用[J].职业教育，2013（8）：130-131.

[2]刘昌华.机械产品装配结构的基因模型研究[D].北京邮电大学，2012.

[3]袁锋.逆向工程与产品创新设计[J].科技信息，2009（5）：196.

[4]周小东，成思源，杨雪荣.面向创新设计的逆向工程技术研究[J].机床与液压，2015，43（19）：25-28.

[5]刘丹，钱应平，易国锋，等.逆向工程中点云处理及拟合新方法的研究[J].机械设计与制造，2015（3）：55-57.

[6]郑红伟，张艳蕊，马玉琼，等.基于创新能力培养的3D打印实验室开放模式研究与探索[J].实验技术与管理，2015，32（11）：159-162.

[7]秦四年.自主创新学习的课堂教学模式初探[J].教育探索，2001（5）：39-40.

[8]赵锦凌.任务型教学法在英语课堂教学中应用的分析[J].电大理工，2010（2）：50-51.