基于案例驱动和自主学习的Pro/E课程实践教学探索

严明霞

（湖北工业大学机械学院，湖北 武汉 430068）

0 引 言

Pro/E基础与应用作为一门三维CAD软件技能操作的专业课程，已在我国工科院校机电类专业的本专科生中普遍开设。该课程直接服务于学生后续的毕业设计教学环节和毕业求职。在很多机械制造企业和科研院所的招聘入职条件中，直接注明了要求能熟练运用Pro/E软件进行机械设计。因此，Pro/E课程的重要性非常突出。

机电类专业Pro/E课程主要教学内容包括：Pro/E基础知识、二维草图、三维造型、虚拟装配和运动仿真等章节。由于该课程概念和指令繁多，传统的做法是先对二维草绘中的每个指令，从直线、圆、矩形、样条曲线到调色板等一一进行介绍，再介绍拉伸、旋转、扫描、混合、孔、筋等特征，最后再讲装配。学生对单个知识点进行逐一练习，很孤立，画完没有成就感，不知道到底有什么用。学生普遍感觉学习枯燥，兴趣不浓，教学效果和初衷相去甚远[1-2]。

基于案例驱动和自主学习的教学，其主旨是让学生的学习和实践融入到具体案例的完成过程中，完成课程知识体系的构建，并在此过程中培养学生的自主学习能力、独立思考能力、发现问题和解决问题的能力、以及创新能力等综合能力。项目驱动和自主学习的教学模式已有不少人对其进行研究，并运用在一些实践性较强的课程教学中，取得了不错的效果[3-8]。

由于Pro/E课程是一门操作性很强的课程，它不仅是一个操作技能的训练过程，更承载着培养学生独立思考能力、分析问题和解决问题的能力及创新能力等综合能力的任务。因此，笔者将案例驱动教学模式应用于Pro/E课程实践教学中，采用“以案例为主线、以学生为主体、以能力培养为目标”的新型教学方法，改变了传统教学的现状，取得了预期的效果。

1 案例驱动教学模式

案例驱动教学是指在教学过程中不先进行理论知识的灌输，而是从实际的案例入手，然后再上升到理论的高度，适当讲解理论知识或相应的知识点，并拓宽知识的广度和深度。特点是从案例到理论或知识点，从感性到理性，相关知识点都融入到各个案例中。目的是以案例为主线，结合多媒体教学和启发式教学方法，培养学生的学习兴趣和自主学习能力。

案例驱动教学在Pro/E课程一开始，就让学生在做中学。即先给出一个典型的完整的例子，介绍创建思路，再创建该实体模型，在操作中对部分知识进行适当的讲解，然后让学生自己去操作。学生看到完整的实体模型摆在那儿，就会有一种自己制作的欲望。通过教师进行思路分析和操作示范，充满了自己完成的信心。有了兴趣和信心，学生的学习积极性就被充分调动起来。在创建模型的过程中，老师进行适当的引导，学生经过反复多次的练习创建模型，熟悉了命令，拓展了对命令的理解。学生自己完成实体模型的创建后，教师反过来再讲解案例中包含的知识点，学生对名词术语的理解就容易了。

2 教学案例设计

在挑选和设计案例时，教师要注意有意识的将一些重要的知识点贯穿其中，而且案例要尽量源于工程实际中最常用的、最实用的例子。案例应循序渐进，按从易到难的递进方式设计，案例要有一定的综合性和难度，不要过于简单，也不要难度太大，让学生“跳一跳够得着”。

笔者结合多次的Pro/E课程教学经历，总结凝练出该课程的系列案例。

2.1 讲授二维草绘命令时使用的案例

二维草绘命令的熟练使用是创建复杂模型的基础，是基本功。内容很多很杂，但是只要将主要知识点融入到几个案例中，再通过这些案例进行知识点的延伸、拓展，就能覆盖所有的命令练习。如图1所示，在“阶梯轴”和“法兰”案例的练习中，包含如下知识点：旋转中心线、封闭轮廓线、尺寸标注、尺寸修改、减料拉伸、孔和镜像等。在“孔板”案例的练习中，包含如下知识点：圆弧、正三角形、过渡圆弧、阵列、几何约束、图元修剪和分割等。

图1 二维草绘命令练习案例

在课堂开始时，示范性的给学生简单操作一遍案例“阶梯轴”和“孔板”，但并不刻意的反复讲解知识点，目的是让学生有个感性的认识。学生开始练习后，就会发现很多疑问，比如在草绘阶梯轴的旋转轮廓线时不封闭，无法生成模型，又找不到原因；还有的轮廓线一气哈成了，可一修改尺寸，图形全乱了。学生碰到这些问题是意料之中的，但直接讲解效果并不好。问题通过案例呈现给学生，学生通过操作案例，亲身体验了这些问题，并想办法解决问题。案例提供了实践和探索的机会，学生从中发现问题、思考问题、解决问题。解决问题的方式建议可以同学间交流解决、自己查阅参考书解决或是请教老师解决。老师这时主要是启发学生、引导学生，课堂呈现出以学生为主体的活跃气氛，学生的自主学习意识明显增强。

2.2 讲授基准平面时使用的案例

在创建模型时经常要用到基准平面和基准轴，来做一些辅助性的铺垫工作。直接介绍理论难以理解，可以先让学生创建如图2所示的案例“斜支撑”，学生就会发现创建斜圆柱时无法选取草绘平面的问题。此时引导学生类比思考数学上对几何题进行证明时常用到辅助线，再进行知识迁移引出基准平面的概念，并完成模型的创建。案例“叉架”的练习一方面巩固了基准平面的熟练使用，另一方面学习了知识点：使用边界图元、减料拉伸和几何约束等。

图2 基准平面练习案例

2.3 讲授扫描特征时使用的案例

扫描特征的创建关键是操作复杂，但不适合采用反复讲授的方法。学生在多次反复操作的过程中，通过自主学习和内隐学习掌握。如图3所示，案例“水杯”包含知识点：扫描>伸出项、抽壳、圆角、使用边界图元等。“弹簧”包含知识点：螺旋扫描>伸出项、分割图元等。开始让学生创建圆柱弹簧，然后引导学生扩展思维，创建变节距弹簧。“螺柱”包含知识点：螺旋扫描>切口、减料旋转等。

图3 扫描特征练习案例

2.4 工程应用实体模型案例

在学习完系列案例的创建后，学生普遍具备了初步的模型创建能力，具有浓厚的学习兴趣，并能主动的自主学习相关参考书和学习网站上的实例。这一阶段，可以安排学生创建较复杂的“减速器”模型，如图4所示。部分学生可以安排参与到教师的科研课题中，承担三维实体建模任务。

3 教学实践效果

以案例为主线，以能力培养为导向，笔者在Pro/E课程中开展案例驱动式教学，收到了明显的教学效果。

1）充分调动了学生的学习积极性，学生通过主动学习和内隐学习，经过努力完成模型创建，产生强烈的成就感，增强了自信心，在抗压和抗挫折能力方面得到提高。

2）开阔了学生的视野和思维，课程的学习不是局限于某一本教材或参考书，所有的教材都是参考书或手册，让学生会找书、会用书，会思考，勇于操作和实践，有效的培养了学生的自主学习能力和独立思考能力。

3）案例作为引导，学生主动学习，勇于实践，勤于实践，学生分析问题、解决问题的能力得到提高，探索精神和创新精神得到发展。

4）在机械创新设计大赛和挑战杯大赛中，学生的三维实体建模能力、自主学习能力、独立思考能力和创新能力都能得到体现、派上用场，并进一步得到锻炼。部分同学积极参加教师承担的项目，能力得到全方位的锻炼。

在Pro/E课程中实施案例驱动教学模式，激发了学习兴趣，培养了学生的综合能力，收到了良好的学习效果，同样可用于其他专业课程的教学过程中，只是要求教师投入更多的精力。

图4 减速器案例

[1]王世斌,郄海霞.高等工程教育改革的理念与实践[J].高等工程教育研究,2011(1):18-23.

[2]李培根,许晓东.我国本科工程教育实践教学问题与原因探析[J].高等工程教育研究,2012(3):1-6.

[3]张纯容,施晓秋.问题与案例驱动的课内实践教学分级模式探索[J].实验室研究与探索,2012，31(1):145-148.

[4]姜大志,孙浩军.基于CDIO的主动式项目驱动学习方法研究[J].高等工程教育研究,2012(4):159-164.

[5]王立强,王晓萍.基于项目学习和实践的课程改革创新探索[J].实验室研究与探索,2012，31(4):114-116.

[6]申文达,董云凤.启发式教学方法在电工电子实验教学中的运用[J].实验技术与管理,2012，29(4):265-266.

[7]冯清.问题引导下的探究式实验教学模式研究[J].实验技术与管理,2012,29(5):164-166.

[8]韩桂英,李锡祚.CDIO视野下项目驱动的数字电路教学探索与实践[J].实验技术与管理,2012，29(1):168-169.