基于企业需求的Pro/E教学分析

张义俊，姬素云

（河南农业职业学院，郑州 451450）

一、Pro/E技术在生产中的应用

随着生产技术的提高，产品设计手段也在不断地提高，不断进步。从最早的手工绘图，到现在广泛使用的计算机辅助设计（CAD）。CAD技术使得产品设计快捷、直观。Pro/ENGINEER（简称Pro/E）是美国PTC公司于20世纪80年代开发的软件，是领先的三维计算机辅助设计和制造软件。它提出的单一数据库、参数化设计、基于特征和全相关的三维设计概念改变了CAD技术的传统观念。

Pro/E与其他CAD软件相比，有着很大的优越性，它集成了零件设计、曲面设计、工程图制作、产品装配、模具开发、数控加工能力、电路设计、钣金设计、造型设计、自动测量、机构仿真、应力分析、有限元分析和产品数控管理等功能于一体，从而可以缩短设计周期，降低生产成本。Pro/E已广泛应用于电子，机械，模具，汽车，航天，家电等各行业。

二、《Pro/E》课程任务的确定

顺应现代化设计与生产的需求，各高职院校在模具设计与制造、数控技术、机电一体化技术等专业中开设了《Pro/E》课程。《Pro/E》课程是一门实践性很强且面向实际应用的重要专业课，和其他课程有着重要的关联作用，是整个专业培养目标中一个重要的能力单元，有着非常重要的作用。该课程的培养任务应与企业对该技术能力要求结合起来，从实际需要出发为企业培养技术人才。

企业对Pro/E的技术能力有什么的要求呢？

在企业中CAD/CAM/CAE（计算机辅助设计/计算机辅助制造/计算机仿真）技术是三维产品设计人员必须掌握的技能，Pro/E是CAD/CAM/CAE技术的主要软件之一，要求三维产品设计人员能够熟练使用Pro/E进行产品三维建模，将工程或产品的设计方案、产品原图、草图和技术性说明及其他技术图样所表达的产品，构建成可用于设计、加工等用途的三维数字模型。具体需要掌握的技能有：二维草图的绘制技能：零件特征造型的基本步骤和编辑三维实体的技能；生成各种三维曲面的技能；利用各种空间逻辑约束关系，将三维实体零件组装成装配体的技能；由三维实体生成工程图样，并对图样进行编辑、尺寸标注的技能；对三维实体进行模拟加工并生成数控加工程序的技能。

基于生产实际要求《Pro/E》课程主要任务是培养学生具备三维实体造型、建模、曲面设计、零件装配与工程图制作的基本操作的能力；同时使学生接触计算机辅助制造和仿真的基础知识，为将来的实际应用提供必要的理论基础。

三、《Pro/E》课程教学过程分析

（一）《Pro/E》课程教学过程中出现的问题

Pro/E的教学过程中，学生在产品三维造型、仿真加工方面的学习往往存在困难，尤其在较复杂产品的造型上很难达到产品要求。主要原因是对产品特征分析不透、建模层次不清、参数设置不合理等。因此，在Pro/E教学中应改进教学方法和手段，全面提高课堂教学质量。

（二）《Pro/E》课程教学思路

Pro/E属于技能性课程，传统的教学方法习惯于注重命令的讲解，忽视产品特征的分析及建模过程的分析。例如对一个产品的造型，传统的教学只告诉学生这个产品要用哪些命令去做，而不告诉学生这个产品的特征是什么，怎样根据产品的特征结合实际生产特征来完成这个产品的造型。学生学习过程中只学到怎样去做而没有学到为什么这么做，就不能做到举一反三，面对复杂产品无从下手。实施“工程项目引入”教学模式是改变这种状况的一种有效方法。“工程项目引入”是指在教学过程中，教师有目的地引入或创设具有一定情绪色彩的、以形象为主体的生动具体的项目，以引起学生一定的态度体验，从而帮助学生理解教材，并使学生的心理机能等到发展的教学方法。在《Pro/E》教学中，“工程项目引入”就是引入企业产品设计工作过程的中的项目，以项目为教学内容，按照从简单到复杂、从单一到综合的层次教学，在教学过程中穿插企业的一些设计工作内容，通过项目设计训练学生建模方法，在建模中掌握各种Pro/E技能。

在《Pro/E》课程教学中，教师采用“工程项目引入”模式通过边教边做来完成教学过程，让学生在接近于生产环境中进行综合性的基础训练，有利于学生的综合职业能力培养。

（三）《Pro/E》课程教学过程设置

在《Pro/E》教学过程设置中要明确教学目标，合理安排教学内容，采用科学教学方法方式才能达到为企业培养技术人才的目的。

1.教学内容的安排采用项目推进、项目拓展的方式

在《Pro/E》教学中，教师应对整个课程的教学知识点有统一的规划，将每一个知识点都融入到一个个项目中，随着知识点的增加项目推进，由简入难。在课程初期，要让学生掌握Pro/E的各种造型命令，教学中就要以各种典型零件的建模为项目，这些项目要针对各种造型命令而设置以驱动Pro/E中各类特征的学习。例如，在学习旋转造型工具时，就以旋转类零件为项目进行教学让学生掌握旋转工具的使用方法。在学生掌握各种基本造型命令后，就应引入综合项目。综合项目较为复杂，往往不是一个两个造型工具就能完成的，这时就要以项目为例，对产品进行分析、结合生产中产品的生产过程，教学生如何选用合适的造型工具进行建模。综合项目的引入也要由由浅入深逐渐推进，由包括两三个知识点到囊括所有知识点。在项目的推进过程中还要注意项目的连续性，使若干个连续的项目形成一个完整的生产项目。例如零件造型过程中引入的项目也要成为装配项目中的一个子项目，同时也是工程图创制、仿真加工中的子项目，这个项目可以贯穿整个教学过程中。通过这样一个项目的学习，学生不仅学习了各个知识点，也可以把各个知识点串联起来形成一个完整的知识链条。

在《Pro/E》教学过程中还要将每一个阶段的学习进行小结性的贯穿与能力的提高即项目拓展。Pro/E中的各种工具的使用方法不是唯一的，在学生掌握基本工具的使用方法之后，应增加拓展项目，通过拓展项目的学习让学生学习不同情况下各工具使用的不同方法，在遇到实际问题时能够举一反三解决问题。

这种项目推进、项目拓展的教学方法通过典型项目的层层推进，引出一个个课程内容，使得学生的每一步学习都是在“走台阶”而不是“三级跳”，教学效果很好。

2.教学过程要以引导学生学习为主

课时是有限的，教给学生的内容也是有限的，所以往往重要的不仅仅是知识本身，还要教给学生学习的方法，所以在教学工作中采用启发式教学，侧重讲授课程的重点、难点、关键部分、知识点间的联系，引导学生自主地去思考，对有代表性的重要步骤进行重点讲解，比较各种操作之间的共性和特殊性，启发学生举一反三，触类旁通。另外，Pro/E是一项熟能生巧的技能，在教学过程中，教师不能一味地讲，也应适时地安排一些学生自学的内容，对于较容易理解的部分课程内容，设置一些小问题，安排学生自学，可以促进学生学习的主动性。教师在每节课的下课前要布置学生下节课需要掌握的教学内容，让学生带着问题上课，使得教师和学生在课堂上都是“有备”而来，这样的教学才会富有成效。

3.教学过程中要适时引入案例

案例教学为学生提供了一种模仿、借鉴和延伸的范例。这种教学模式的最大特点是师生互动性强，体现了课堂以学生为主的教育思想。要以企业实际案例作为课程的主要讲解内容，在案例的选取上，要综合考虑原有知识的分解和重组的过程，考虑知识的全面性，适当补充一些基础案例。在每个项目学习的最后，都安排一个综合性的产品建模任务，要求学生独立完成；在完成任务的过程中学生可以分组讨论，组内进行方案比较确定最优方案。这一方面可以锻炼学生分析解决实际问题的能力，同时也可以培养学生的协作能力。

4.教学过程中注意课堂互动、活跃课堂气氛

在整个教学过程中课堂气氛也是十分重要的，从某种程度上讲，它直接决定着教学工作的成与败，这就要求教师要避免“一言堂”，课堂上多设置互动环节，课堂互动要趣味化，不仅仅要采用提问、学生到教师主机操作演示、分组讨论等传统形式的教学互动，这些传统形式的教学互动能使同学们参与到时学习中来，跟老师共同解决问题。还可以通过老师在巡回指导过程中，发现学生中存在的普遍性问题和学生中涌现的新思路、新方法，针对这些实时地提出问题，对学生进行了正误判断，并且解决普遍性问题，让有独特思路的同学演示自己的方法，对比各种方法的优缺点，鼓励学生再提出新方法。

5.教学过程采用边讲边练的教学方法

采用边讲边练的教学方法，把Pro/E的教学课堂搬到专门的机械CAD/CAM实训室进行，每人一台电脑；学生可以跟随教师边讲边练，这样的教学方法可以使学生学习到的新内容立即应用于实际操作，学生不但学得会，也记得住。另外一方面，边讲边练的教学方法可以使项目教学得以进行，教师在课堂上不再围绕菜单、命令或者操作步骤去讲解，而是采取项目驱动、任务教学，在完成一个个的教学情境中穿插讲解涉及到时的相关命令和知识点，边讲边练。这样学生完成一个个教学任务来完成对Pro/E软件的学习，达到理论与实操的有机结合，从而实现讲、学、练一体化的教学模式。

6.教学过程中要建立合适的考核制度

建立合理的考核制度也是促进学生学习的有效措施之一。本课程的目的是重视学生对相关知识的理解以及实际应用能力的考察，尤其是注重平时学习的参与性与创新性。本课程的考核方式分为学习过程的考核内容（课堂上学习内容的完成情况）和实践活动的考核（拓展项目的完成情况）。考核方法采用理论考核与实际操作考核相结合，平时考核与期末考核相结合的方式进行。期末考试采取一人一题的方式，即一个一个项目独立完成任务的考核方式。同时，对积极参与课程学习的同学及平时有新的方法新的建议的同学将进行加分。

实践证明，上述教学过程的实施充分调动了学生的学习积极性，体现了以学生为主体的思想，充分体现了理论与实践的紧密结合，学生既学到了理论知识也掌握了实践技能，有效地培养学生对机械产品的设计与建模能力，收到了良好的效果，因而普遍受到学生的欢迎。

四、结束语

Pro/E作为应用广泛的CAD/CAE软件在教学中要以企业对相关技术人员的技能要求为基础，从培养学生学习的兴趣着手，围绕学生零件设计与建模能力的培养与提高来组织教学，尽可能地发挥学生的主观能动性，采用各式各样好的教学方法和手段，激发学生的学习兴趣和主动性，这样才能取得良好教学效果，真正达到提高教学质量为企业培养技术人才的目的。

[1]姜大源.职业教育研究新论[M].北京：教育科学出版社，2007.

[2]赵志群.职业教育与培训学习新概念[M].北京：科学教育出版社，2003.

[3]陈国聪.CAD/CAM应用软件[M].北京：高等教育出版社，2003.

[4]白柳，郭松.Pro/ENGINEER实例教程[M].北京：北京理工大学出版社，2008.