融入创新教育理念的《逆向工程技术及3D打印》教学改革探讨

2021-03-03常青青马晓丽

中国设备工程 2021年4期

常青青，马晓丽

（南宁学院，广西南宁 530200）

1 概述

2018年9月18日，国发[2018]32号的《国务院关于推动创新创业高质量发展，打造“双创”升级版的意见》文件中提出，要推动创新创业高质量发展，把创新创业教育和实践课程纳入高校必修课体系。创新教育的提出是时代发展的需要，也是深化教育改革、推动素质教育发展的必然要求。在国家大力倡导创新教育的环境下，高等院校，尤其是应用型本科层次高校将面临新的机遇和挑战，将创新教育与专业教育融合，促进专业教育创新化，将成为高校教学的主流，也将是教学改革的一种趋势。

逆向工程是将已有产品模型转化为工程设计模型和概念模型，并在此基础上，解剖、深化和再创造的一系列分析方法和应用技术的组合。逆向工程可有效改善技术水平，提高生产率，增强产品竞争力，是消化、吸收先进技术进而创造和开发新产品的重要手段。3D打印是快速成型领域的新兴技术，是快速制造的重要手段，能将开发的产品快速、自动地制造出来，从而对设计的产品进行快速评价、修改，大大缩短新产品的开发周期，降低成本，最大程度避免产品研发失败的风险。逆向工程技术与3D打印的结合，已发展成为机械工业领域产品改进创新开发的重要技术。因此，《逆向工程技术及3D打印》作为机械设计制造及其自动化专业一门重要的专业课程，在教学过程中融入创新教育理念是很有必要的。

2 存在的问题

逆向工程技术及3D打印是近十年发展起来的新兴技术，许多高校近几年才面向本科层次学生开设该门课程，还没有形成比较规范的教学大纲，教学过程中存在很多问题。

（1）教学内容缺乏完整性。《逆向工程技术及3D打印》这门课程实际上包含逆向工程技术与快速成型技术，逆向工程技术开发新产品的重要手段，而快速成型技术可缩短新产品开发周期，两种技术在实际工作过程中并不是独立存在的，而是相辅相成的。但实际上，很多高校教学过程中将两种技术割裂开来，有的学校该课程只讲授逆向工程的部分，有的有的学校该课程只讲授3D打印部分。

（2）教材不合适。该课程进入学校课堂时间较短，出版的教材较少，且在出版的教材多适用于职业院校，教学案例许多根据比赛项目汇编而来，教材内容缺乏层次性，还有少量教材虽是面向本科层次学生，但教材内容全是介绍各种扫描设备和软件的工作原理和操作方法，没有以实际案例和项目作为驱动激发学生学习，枯燥乏味。

（3）教学模式不合理。该课程是一门实践性很强的课程，要求学生熟练掌握设备操作和各种软件操作，但在教室中对照PPT讲原理、讲流程的传统教学方式或者一味采用上机操作，仍旧是当前的主要教学模式。这样教学模式下培养的学生严重与企业实际生产脱节，无法满足企业需求。

3 融入创新理念的教学改革

本课程是一门实践性很强的课程，实践能力的培养将贯穿整个教学过程，创新是推动社会发展的重要动力来源，为培养具有良好素质、知识和技术的创新应用型人才，创新能力的培养应渗透教学各个环节。

（1）教学模式。《逆向工程技术及3D打印》是我校面向械专业大三学生开设的课程，共32学时，理论和实践各占16学时，是一门理论性和实践性都很强的综合性课程。在教学模式上采用三个一体化，即教学内容一体化，理论教学内容和实践教学内容融合一起；教学场所一体化，软件操作设备和硬件操作设备及知识讲解同在一个教学场所中；教师一体化，理论教学教师和实践教学教师同为一人。

（2）设计思路。逆向工程系统主要由三部分组成：产品实物几何外形的数字化（数据采集）、数据处理与CAD模型重构、产品模型与模具的成型制造。为培养能满足企业生产需求的人才，教学内容的设计思路要与企业实际工作过程对接，逆向工程工作流程如图1所示。

图1 工作流程

表1 教学内容设计

（3）教学内容。为实现新环境下对学生创新能力的培养，教学内容以企业实际项目为驱动，引入项目背景，将知识点分解融入各个项目中。每个项目的设计按照由浅入深、由易到难的原则进行。本课程共设计了四个项目，分别是“维纳斯石膏像逆向设计与3D打印”“三坐标检测标准件逆向设计与3D打印”“叶片逆向设计与3D打印”“遥控器逆向设计与3D打印”，如表1所示，每个项目具体教学过程按照图1所示进行开展。