逆向工程课程教学改革研究与实践

摘 要 本文针对逆向工程课程的特点，进行了该课程的教学研究。分析了目前该课程的教学现状，查找了存在的问题。通过对各教学内容、教材、教学课件和教学模式等方面的分析，提出了对该课程进行教学改革的实施方法，并对课程内容、课程文件、课堂教案、教学方法和实践教学等进行了改革，使之更加具有系统性与实用性，最终构建了以学生为中心的实践型、互动型和自主学习的一体化教学模式。

关键词 逆向工程 课程内容 教学改革

中图分类号：G424 文献标识码：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdkz.2015.06.044

The Research and Practice of the Teaching Reform

of the Reverse Engineering Course

ZHANG Yu

（School of Mechatronics and Automotive Engineering， Chongqing Jiaotong University， Chongqing 400074）

Abstract In this paper， according to the characteristics of the reverse engineering course， the study of the teaching innovation on this course was carried out. The current situation of teaching was analyzed and the problems were discussed. Based on the analysis of teaching contents and teaching model， selection of textbooks and development of teaching resources， the implementation methods of the teaching reform for this course were proposed. The teaching contents were changed in order to make it more systematic and practical. The teaching methods were reformed and the students-oriented integration teaching mode was established which emphasizes practices， interaction and independent learning.

Key words reverse engineering; course contents; teaching reform

1 存在的问题

逆向工程是最近十年才发展起来并在企业中开始采用的技术，国内高等院校大多是近几年才开始面向本科生开设该门课程，还没有形成一个全国统一的规范性的教学大纲，因此教学上存在以下问题：

（1）教学内容缺乏完整性和系统性。逆向工程作为一种新兴技术，一方面在原理层面上还在不断地有大量研究成果出现，另一方面已成熟的一些技术已进入企业实用阶段。因此，有必要对教学内容进行恰当的归类划分，将已有的原理和技术按层次高低区分为研究型的研究生层次和应用型的本科层次。（2）没有合适的教材。逆向工程进入大学课堂距今仅6～7年时间，没有成熟的教材。最初是收集学术期刊和学术会议方面的论文汇编而成，近几年有几部公开出版的教材面世。但是基于以上原因，教材内容体系连贯性还有所欠缺、原理与应用脱节，要么完全注重概念与原理的讲述，要么完全是软件操作，不适宜作为本科教材使用。（3）课件质量低，不能够满足教学要求。现在使用的课件，只有理论部分的内容。而对于测量设备的介绍，还有逆向建模软件操作的讲解等方面，教师没有课件可用。所以此次一个重要任务的就是制作一套高质量的、能够满足教学要求的课件。（4）教学模式落后。由于逆向工程这门课程需要学习多种软件，仅靠PPT讲授达不到要求，因此亟需在现有计算机房的基础上进行局域网络教室的组建，以实现边讲边练的目的。

2 现状分析

逆向工程技术作为一门新兴的课程，面临着不少问题，因此在教研教改上有着迫切的需要。近年来一些高校已开展了逆向工程方面的教改研究。重庆交通大学2005年开设该门课程，张渝等人介绍了在该校开设逆向工程课程以来经历的三个教学阶段，分析了多媒体教室和计算机房授课的不足。①南京航空航天大学2007年开设该门课程，谭昌柏从教学内容、考核方式等方面对该课程教学作了探讨。②河南科技大学2008年开设该门课程，张海英等人结合教学案例从课堂教学的理论环节和实践环节对该课程的教学作了分析和探讨。③

综合来看，对逆向工程课程当前研究中存在的不足主要反映在：④⑤第一，在逆向工程教学内容体系的完整性方面不够。从整个产品开发看，一个完整的流程应该包括逆向测量→逆向建模→快速成型。而上述研究中没有考虑快速成型这部分。第二，重理论轻实践，实践环节训练不够。在实际工程应用中，逆向工程技术有近三分之二的工作是应用软件的操作，而现有的研究中都没有考虑学生上机操作的学时。第三，教学方法陈旧，很少涉及教学模式的研究。

针对当前的研究现状，拟借鉴国际工程教育改革的成果，对本门课程进行教学改革。

CDIO工程教育模式强调构思、设计、实现和操作，是由美国麻省理工学院等大学提出的理念。⑥⑦充分利用高校学科专业齐全的条件，以接近工程实际的综合设计项目为主要载体，结合专业核心课程的教学，使学生在该工程教育模式的整个过程中得到全面的训练和提高，不断发展以下四个方面的能力：工程基础知识、个人能力、团队协作和全过程能力。endprint

3 研究思路与方法

本课程教改基于国际工程教育理念，以培养具有良好知识、技能和素质的创新型人才为基本目标，将实践能力和创新能力的培养贯穿到整个教学过程当中，在教学内容体系、教学组织、教学方法与手段等方面进行改革，形成有利于提高学生工程实践能力和创新能力的教学运行新模式。

具体采用对高校、企业和学生问卷调查以及实践教学内容项目设计竞赛等研究方法，教改前期采用调查法和文献法，教改过程中主要采用实验法以及行动研究法。

首先进行问卷调查，在教学活动初期，设计恰当的问卷，在课堂上进行调查，方便即时与学生进行交流，弄清教学需求。

所谓文献法，即是通过查阅和跟踪学习近年来一些国内外高水平学术研究论文，掌握逆向工程的最新技术动态，确保教学和教材内容的时效性。

教改实验阶段，针对逆向工程软件的练习，以几个不同的实例采取不同的教学模式进行对比实验，分别进行实验前测评、实验、实验后测评，然后对学生的掌握情况进行对比分析，得出结论。

最后采取计划、行动、观察和反思的行动研究法，不断修改和完善教学内容和教学模式。

4 改革内容

4.1 课程内容方面

结合我校交通行业特色，对逆向工程的教学内容开展教学研究，构建以实用性内容为主的、培养学生工程应用能力的课程内容体系。该一体化的课程内容体系包含1个一级团队设计项目、12个二级团队设计项目。整个教学班共用1个一级设计团队项目、每5名学生共用1个二级团队设计项目。一级项目贯穿于课程的整个教学阶段，通常为一个完整产品的装配体，包含了本课程的核心知识点和能力要求。针对该装配体，将分解所得的每个零件作为12个二级项目。二级项目以单项操作为基础，根据课程教学进程的需要设计的实践项目，具有规模小、成本低、学时短的特点，目的在于加深和强化同学对课程内容的理解与应用。在此基础上，制定了具有本校特色的逆向工程教学大纲，体现了我院本科人才培养的定位和因材施教的原则。

4.2 课程文件方面

以建立课程档案为核心，设计课程文件，明确每一章节的具体要求。每一章节课程内容均需要设计出能够体现核心知识和能力培养目标的小规模、低成本、短学时的二级项目，并且要编制出详细的项目指导书。项目指导书主要针对该章节的知识点和要求，制定出项目的完成要求、本章节的学习目标、设计小组的组织与管理、成绩评定方法、所提供的教学资源、具体的操作步骤以及与小组同学的讨论等。进行教材编写、上机练习指导编写、实验讲义编写。

4.3 课堂教案方面

课堂教案以2个学时为单位，制定出这门课程在该上课时段的教学目标、教学内容、知识点和工程技术能力等，并且还针对每个重点、难点，分别制定出详细的授课方法与策略，并指明所需要的教辅资料。最终，以此教案作为蓝本，精心制作配套的课程教学PPT。开发实验视频资源和多媒体教学课件，实现教学资源的电子化。

4.4 教学方法方面

在课堂教学方法方面，采用新型的基于项目和案例的一体化教学方法，着重强调学生的探索和参与。构建以项目为中心、以培养学生创新能力为目标的学习模式，引导学生进行主动性的学习。学生在项目进程中培养起较强的学习能力、综合应用能力，同时还锻炼出团队协作精神、基本的项目组织管理能力。创建边学边练、适应个性发展的教学模式。以计算机局域网络为基础，以学生为中心，为学生提供逆向建模的自主学习环境，保证提高学生的工程应用能力。

4.5 实践教学方面

以往实验过程中只运用单方面课程知识，以验证为目的，没有创新。为了适应创新产品开发的需求，构建新型的实践教学体系，以及该体系下的实验项目评价要素、评价方法和运行机制等，突出与设计项目密切相关的交叉学科的多层次交流合作。注重基础，强调学生亲自操作测量设备，目的是帮助学生加深对理论教学内容的理解;在此基础上，重点训练学生掌握测量设备的测量方法，能够独立地进行实验仪器的操作，并且掌握实验数据的基本处理。整个实践环节，其目的是培养学生的实践动手能力、创新能力和团队协作能力。

5 结束语

通过对逆向工程课程的教学改革与实践，构建了以学生为中心的，以应用能力培养为目标的，以现代教育技术为支撑，多媒体课堂教学与网络教学相结合的学习环境。

（1）教学模式方面：构建了一体化教学模式。为了克服传统教学手段的不足，改善当前的教学方法，基于计算机局域网，运用软件技术在现有计算机机房的基础上，组建网络教室。实现实验、理论与上机无缝集成的一体化教学。形成“理论、实验与上机”集成的一体化教学特色，以学生为中心的实践型、互动型和自主学习的教学模式，突出培养学生的工程应用能力。（2）教学内容方面：注重系统性与实用性。以当前企业需求为导向，确保教学的系统性与实用性，从逆向工程流程的全局出发，注重学习新型测量设备的使用、数据处理软件的使用、逆向建模软件的使用和快速成型设备的操作。全面掌握逆向工程整个流程所需知识，充分利用实验设备着重工程实际应用能力的培养。

注释

① 张渝，安治国，胡启国.基于NetOp School的《逆向工程》课程教学优化[J].中国科技信息，2010（2）：251-252.

② 谭昌柏.《逆向工程技术》课程教学探讨[J].中国科技信息，2008（18）：276-277.

③ 张海英，郭光立，刘万强.《逆向工程技术》课程设置的教学改革探索与实践[J].中国科教创新导刊，2009（22）：177-178.

④ 吴兵.基于逆向工程设计创新性实验[J].实验室科学，2010.13（2）：63-66.

⑤ 余冠洲，邓海祥.三坐标测量工程训练模式的实践与探索[J].广东工业大学学报（社会科学版），2010.10（B07）： 220-222.

⑥ 林艺真.CDIO高等工程教育模式探析[J].哈尔滨学院学报，2008.4.l29（4）：137-140.

⑦ 张慧平，戴波，刘娜等.基于CDIO教育理念的自动化课程的改革与实践[J].电气电子教学学报，2009.9：138-141.endprint