基于Pro/E三維技術的機械基礎類課程教學改革與實踐

2014-11-27 何秋梅 廣東水利電力職業技術學院

  針對當前企業對人才的需求與高素質創新型人才不足之間的矛盾,基于工作過程系統化開發Pro/E三維設計項目課程,創建特色鮮明的網絡教學平臺。結合高職院校學生的實際情況以及各課程之間的內在聯系,從培養學生的工程職業能力和職業素質出發,將Pro/E 技術融入機械制圖、機械設計基礎課程中。實踐證明,教學資源質量和教學效益顯著提高。通過考證培訓、技能競賽、創新作品,強化學生的工程實踐能力和創新能力。

  國家大力推動自主創新、實現從“制造大國”到“創造大國”轉變的新時代,體現了科技進步和產業升級的要求。為適應新時代3D 技術大眾化的要求,大力推動3D 技術應用與創新型專業人才培養,提出在高職院校樹立起新的教育質量觀念,引入三維CAD 等現代科技發展的新成果,對機械基礎類課程進行融入3D 技術的教學改革,對學生創新素質與實踐能力的培養進行認真系統的研究和創造性實踐,取得一定的成效。

1、開發與建設Pro/E 軟件課程

  從企業對人才的需求出發,尊重學生個性化發展和自主學習的需要,按照當今先進職教理念,對Pro/E 三維設計課程進行教學改革,將其建設成為高職院校中具有一定影響力的精品課程。

  1.1、基于工作過程系統化、項目化開發課程

  參照三維數字建模師相關職業資格標準,突出崗位職業能力的培養,以機械行業中典型機械產品設計生產過程中的工作任務及其工作過程為基點進行課程內容的重組,體現課程的職業性;通過分析職業崗位所需的知識、能力和素質需求,設計綜合性學習項目,采用合適的教學載體,將課程內容任務化、項目化,強調整體的連貫性和系統性。并不斷根據時代的變化探索制定最適合學生學習的、形式多樣的教學方法和手段,讓學生在做中學、學中做,通過機械產品設計過程的思考培養學生的創新思維能力。

  1.2、充分利用網絡教學平臺

  依托網絡教學平臺,把網絡課程作為實施傳授知識、培養能力、提高素質等人才培養的重要載體和手段。Pro/E 三維設計網絡課程建成之后,應根據需要不斷更新和完善,形成豐富多樣的教學資源和開動式的交流互動答疑系統,包括課程標準、教學課件、電子教案、動畫、圖片、視頻、習題庫、試題庫等。特別突出職業考證與技能競賽、學生作品的展示,使學生形成基于網絡的開放式主動學習的方法。

  1.3、課程融入職業資格標準,開展技能考證

  課程融入三維數字建模師相關國家職業資格標準,開展職業技能考證的培訓和鑒定工作。該項目由中國圖學學會和國際幾何與圖學學會在全國系統內聯合組織展開,并按《CAD技能等級考評大綱》進行考核。實踐證明,通過考證培訓,增強了學生的職業技能,促進就業。

2、利用Pro/E 三維設計技術提升機械基礎類課程質量

  結合學生的實際情況以及各課程之間的內在聯系,從培養學生的工程職業能力和工程職業素質出發,將Pro/E 三維設計技術引入機械基礎類課程教學中,取得較好的效果。按照優質課程的要求進行建設,緊扣當前學習環境網絡化、學習資源數字化、學習方式多樣化的特點,提升課程建設水平和精品課程輻射示范作用。

  2.1、引入Pro/E 三維設計技術到機械制圖課程中

  一方面,利用Pro/E 軟件制作大量的教學模型供機械制圖課程教學使用,如零件模型、裝配體、工程圖、分解動畫、裝配動畫、運動仿真視頻等,便于學生的認識和理解,而且使用方便,教學效果顯著增強;另一方面,在Pro/E 軟件教學過程中,教師應該有意識強化學生對零件圖和裝配圖的表達方法、尺寸標注以及公差與配合、表面粗糙度等基本知識,引導學生在使用Pro/E 軟件進行三維建模的同時生成二維工程圖,強化學生的空間想象能力和形象思維能力,提高識圖能力和工程制圖能力。

  2.2、引入Pro/E 三維分析技術到機械設計基礎課程中

  首先,利用功能強大的Pro/E 軟件建立教學資源庫,運用于機械設計基礎課程教學。同時也用于完善該課程的網絡教學平臺中的虛擬裝配平臺、運動仿真平臺、機械設計動畫教學系統等,為學生提供豐富的立體的學習環境、虛擬實訓,進行個性化學習,提高學習效率。

  其次,Pro/E 軟件是實現機械產品設計任務的工具,因此應注重Pro/E 軟件操作能力與機械設計知識相結合。通過項目教學,讓學生掌握Pro/E 的裝配設計和運動仿真技術,并引導學生將這些技術應用于機械設計的機構綜合、機械零件及整機的分析計算、設計審查與評價、設計信息處理等。

  設置綜合性項目,讓學生綜合運用多門課程的知識進行實踐。學生在進行機械結構設計時,利用Pro/E 的虛擬裝配與分解,加深對組件的結構和特征的認識,檢查裝配體中是否存在干涉現象,學會解決干涉問題。通過利用Pro/E 的運動仿真功能,學生能更直觀地了解自己的設計是否符合要求,并能盡早發現設計中的不合理之處,及早修改設計方案,從而防止后期修改時消耗更多的資源和時間。這就為學生掌握傳動機構的設計提供了有力的實驗環境。

  將Pro/E 應用到機械設計基礎課程中,首先是具有較大的新穎性,改變了原有相對較為陳舊的分析技術和分析方法,實現了教學創新;其次是改變了原來學生用圖解法或解析法進行機械原理課程設計的傳統做法,實現機械的計算機化輔助設計和分析。

3、促學生出成果,重在創新作品與參加技能競賽

  Pro/E 三維設計課程與機械基礎課程之間的關系緊密,在教學中應相互滲透、相互促進,并進一步向專業化發展,以適應社會經濟產業的發展和國家大賽的要求。

  3.1、注重培養學生的工程實踐能力,豐富學生作品

  注重培養學生的職業技能和創新思維能力,鼓勵學生組團參加工程實踐活動,進行面向生產制造等工程應用目的的作品設計,如專用精壓機的設計、紙杯機的設計等,并利用Pro/E 技術進行仿真與展示。還可以以頂崗實習的方式或兼職參與企業的設計項目。

  3.2、高度重視技能競賽,以賽促教、以賽促訓、以賽促用、以賽促新

  全國三維數字化創新設計大賽和“高教杯”全國大學生先進成圖技術與產品信息建模創新大賽已成為我國圖學界中規模大、規格高、水平強、影響廣的賽事。對于大賽,各職業院校應廣泛動員、積極參與、扎實準備、精心組織,把大賽作為對日常培訓、教學工作和實踐水平的檢閱,把培訓和應用作為大賽的前期準備和根本目標,工作重點落在人才培訓、教學改革、課程建設和實踐應用上。宣傳貫徹技術標準,以“三維數字化”與“創新設計”為特色,重點體現現代三維設計制造方法與實際應用流程,以創意、創新、創造為核心,突出三維技術對創新實踐的支持和推進,引導參賽選手面向實際應用需求,積極開展實用創新,解決實際的市場需求或產品研發中的重要或關鍵技術問題。

  3.3、把大賽納入教學體系,做好宣傳工作,辦好競賽培訓班,形成長效機制

  在全省和全國職業技能大賽的影響下,把3D 大賽納入教學體系,從院系政策、指導教師、強化培訓、參賽組織、后備選手、教學經驗等多方面,形成保證質量的長效機制。針對競賽開辦強化訓練班,以優化參賽團隊的結構層次,提升整體技術水平和創新水平。充分利用網絡教學平臺,開設專門的競賽模塊,為參賽團隊、選手搭建更為便捷的交流、分享平臺。組織優秀作品展、大賽經驗交流研討會、學生社團活動等系列活動,讓更多人群積極加入進來。進一步通過互聯網,全方位、立體化加大競賽的宣傳力度,讓大賽優秀作品和團隊引起學校和社會更加廣泛的關注和認可,營造良好的氛圍,由此帶動的平臺作用突顯。

4、注重師資隊伍建設,編寫與出版配套教材

  優良的教學團隊是教學改革成功的重要保障,可以通過派教師下企業鍛煉、到國外學習西方發達國家的職業教育理念、進修、培訓、提升學歷、技能競賽等途徑,加強教學團隊的實力。通過加強校企合作,讓教師到企業參與技術開發,同時讓企業參與教學,實現互利共贏。

  通過建立有效的團隊合作機制,促進教學內容、方法的改革,加強教學研討和經驗交流,建設一支人員結構合理的教學團隊,提高教師的教學水平,使得團隊思想開放和具有創新開拓精神,具有較高職業教育理論和實踐水平。同時,注重教學經驗的積累與分享,與企業生產第一線的研發人員和實際工作經驗豐富的能工巧匠共同開發配套的教材,按照基于工作過程系統化教學模式開發,根據項目實施情況對校本教材作進一步修正,同時根據技術的不斷革新,調整教學內容,保證教學內容的前沿性。

5、結束語

  當前創新型人才緊缺的狀況,促使教育工作者思考和嘗試Pro/E 三維設計課程開發,注重培養學生的工程實踐能力,開展職業資格考證,鼓勵學生參與企業項目設計,創新作品,勤出成果,參與技能競賽。實踐證明,效果良好。廣東水利電力職業技術學院學生近3 年在省級和國家級“高教杯”產品信息建模大賽中榮獲一、二等獎,全國3D 創新設計大賽二、三等獎。Pro/E 三維設計課程與機械基礎課程之間的關系緊密,在教學中相互滲透、相互促進,并進一步向專業化發展。構建Pro/E 軟件課程與機械基礎課程相結合的課程核心框架,拓寬專業基礎。以“質量工程”系列精品建設為著力點,建設相關聯的1 門省部級精品課程,每年為全系5 個專業700余名學生提供系列優質課程,精品課程的示范和輻射帶動作用持續提升。