基于Pro/E构建机械设计基础生态课堂教学研究

李国芹+石岩+张鹏程

摘 要 文章针对高职院校机械设计基础课堂传统教学存在的问题，从生态学的角度审视课堂教学，提出了基于Pro/E软件构建生态课堂的思路，并指出了构建机械设计基础生态课堂的具体方法。

关键词 Pro/E 机械设计基础 生态课堂

中图分类号：G424 文献标识码：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdkx.2015.08.039

Study on Ecological Classroom Teaching Basic Mechanical

Design Construction Based on Pro/E

LI Guoqin， SHI Yan， ZHANG Pengcheng

（Hebei Engineering and Technical College， Cangzhou， Hebei 061001）

Abstract In the basis of mechanical design in Higher Vocational College Classroom， aiming at the existing problem of the traditional teaching， examine the classroom teaching from the perspective of ecology， the construction of ecological classroom is proposed based on Pro/E software， and points out the concrete method of constructing basic mechanical design of ecological classroom.

Key words Pro/E; basis of mechanical designing; ecological classroom

0 概述

机械设计基础是工科院校历史悠久的传统专业基础课程，但大多数学校教育教学观念较落后，部分教师实践经历较少，新的教育教学理念缺乏，与企业行业标准脱轨，知识技能得不到更新，与当今机电行业的飞速发展产生了严重脱节;教学方法以讲授为主，形式单一，导致学生的学习兴趣低，动手能力差，觉得这门课太难学了，甚至有部分学生到课程的后半部分失去学习的信心，进入得过且过的状态。机械设计基础课程传统教学具体现状如下：

现在大部分学校机械设计基础课程的课堂教学以老师的讲授为主，学生主要作被动的倾听者，老师与学生在课堂上的地位不平等，课堂的舞台基本都被老师占用;课堂教学的辅助手段陈旧、不灵活，比如在讲解各类机械零件、部件、运动机构组成、结构特点及工作原理时，老师主要借助实物教学模型或挂图，加上现在高职高专的学生基础差，实践少，三维想象力差，识图能力低，老师需要花费大量时间和精力，讲解零件图、装配图和原理图，并且很多图并不能完整地表达机械部件、机构的所有结构，给学生的看图、理解带来很大困难。学生一旦跟不上，就失去信心，懈怠下来，教学效果可想而知;实物教学模型存在很多不足，一是上课老师携带来、放回去麻烦，二是一些机构内部的很难看到或观察不清楚，给分析机构运动特性带来困难，三是做不到现场方便的拆装，因拆装需要时间长，课堂时间不足用，学生没法看零件结构、机构连接、组件的装配组合，老师只是作运动演示和运动分析，学生观看，听个一知半解，打击了学生对课程的学习兴趣，另外在拆装的过程中难免损坏零件，零件损坏后影响装配合使用;四是大多数学校很难配齐机械设计基础所涉及到的所有实物模型，模型不可能做到及时更新，因成本太大，所有的实物模型需要管理、存放，也得需要成本，损坏的模型影响使用，过时的模型没有了使用价值，造成资源浪费。

从目前的课堂教学现状来看，很难培养出具有实践能力和开拓创新能力的技术实用型人才，面对社会需求的变化和教育改革的不断深化，必须从课堂教学的改革入手，构建一个和谐的“生态课堂”，以适应不断发展变化的企业，使学生自身建设提高到一个新的水平。

1 构建“生态课堂”的理念

在自然生态系统中，影响生物的分布、形态和生理等因素叫生态因素。课堂教学的“生态因素”是指影响课堂教学中“教师的教”和“学生的学”的一切事物的总和，它包含了物质因素、制度因素、文化因素和心理因素，作为教师需要思考的是如何将这些“生态因素”综合、联系、平衡成为生态课堂。①生态课堂应该是生活化的课堂，高度尊重学生，减少对学生学习的时空占领，老师是指导者、启发者，学生是主要的表演者，老师一定要转变自己的行为和教育观念，时刻记着与学生地位平等，想方设法创设情境，鼓励学生主动参与课堂讨论，有想法勇于提出，遇到问题主动思考、积极发问，勇于探索，提倡培养学生大胆质疑的精神，注重培养学生协同合作的能力，使老师和学生在一个平等、和谐、不断求索的生态课堂氛围中积极快乐地学习。创设好的课堂情境，营造生态课堂氛围，需要有更新快捷，跟上企业不断发展变化的辅助教学手段为支撑，笔者提出用Pro/E软件制作非常容易改变的教学模型库，代替不易更新的实物教学模型，为构建机械设计基础课程的生态课堂提供了一个很好的平台。

2以Pro/E为支撑构建机械设计基础课程的生态课堂

在构建机械设计基础生态课堂教学中，我校选择Pro/E教学软件做支撑。因此软件操作容易、使用方便，造型、工程出图以及3D装配等方面基于特征的参数化设计、单一数据库下的全相关性，可动态修改性强。笔者在教学中感到Pro/E非常适用于构建机械设计基础生态课堂。

2.1 基于Pro/E构建机械设计基础生态课堂的教学模式

现在大部分学校机械设计基础课程的课堂教学，在教学过程中依旧是一种单向传输结构，其表现形式就是记忆水平的教学。学生对教师的传授只是简单的模仿，完全处于被动、受教的地位，缺乏主观能动性和创造性。②以Pro/E为支撑的机械设计基础课程教学，可以从课程学习一开始就让学生进入到一个生活化的“生态课堂”。在课堂上，老师采用启发、引导式的教学模式，老师以问题为原点推动教学，学生在兴趣的牵引下，关注教学的重点、难点;老师采用与学生互动、研讨式教学模式，老师与学生、学生与学生一起探究问题，老师引导学生积极思考，创造性地运用知识去发现问题、分析问题和解决问题。同时学生会给教师的教学提供新思路，老师获得新启迪，使课堂教学向更好的方向发展。

在机械设计基础的生态课堂教学中，让学生自己使用Pro/E软件对课本上各种机构所对应的三维实体模型进行建模、装配、运动仿真和性能分析，从感性上理解三维实体的结构与相对位置，有效地培养学生思维、想象、创造、构形的能力，同时让学生真正理解、掌握各个零件的结构、参数对装配有何影响？对机构的运动、各个构件的受力有何影响？当同学仿真机构出现不合理的情况时，考虑与机构的那个参数有关，还是什么地方结构设计的不合理？同学自己思考、自己找原因，从而锻炼学生积极思考、分析问题、解决问题的能力。生态课堂的教学模式改变了机械设计基础课堂教学理论化、程序化的模式，激发学生学习兴趣，调动起学生积极性，发挥学生主动性，使学生真正成为课堂舞台上的扮演者。

比如学习铰链四杆机构。老师只介绍明白什么是铰链四杆机构？铰链四杆机构的类型有哪些？曲柄存在的条件，铰链四杆机构运动类型与机架和杆长的关系，然后将学生分成三组，每小组分别自己设计一个曲柄摇杆机构、双曲柄机构、双摇杆机构，利用Pro/E在计算机上制作各个构件模型，然后进行装配，仿真分析机构的运动，验证自己设计的机构是否合理？假如不合理，分析原因，找解决问题的办法，通过小组合作方式，最终设计出满意的机构，这样学生会对机构理解掌握得很透，学生在这平等和谐的生态课堂中体验到了学习的乐趣！

在这样平等合作、互动学习过程中，专业知识掌握深刻，能迅速提高学生的空间想象能力，机械设计基础课程课堂教学的改革取得重大突破。更重要的是，这门学生公认很难学的机械设计基础实现了从传统教学模式到“生态课堂”的教学模式根本转变。

2.2 基于Pro/E构建机械设计基础生态的课堂教学手段

在机械设计基础课程的生态课堂教学中，让学生做课堂的主动扮演者，学生主动使用Pro/E软件亲自动手制作各种零件模型，真正掌握零件的结构及应用。比如齿轮类型较多，传动形式多样，啮合原理抽象较难理解，大部分现有的学校不可能提供所有的齿轮模型，因此这块内容学生学起来十分枯燥，很难真正理解，只是简单地套用公式。而以Pro/E为支撑，通过学生亲手制作各种的齿轮模型，并能方便地改变同类型齿轮的各个参数，感性认识到各个参数对齿轮模型影响，齿轮结构搞明白了，很有成就感，可以继续使用软件进行各种齿轮间的传动仿真，就这样激发起学生强烈的学习欲望，很快进入主动的学习状态，学习变成了一件轻松快乐的事。对于凸轮机构，从动件的运动规律和凸轮轮廓的画法是学生的难点，使用Pro/E软件程序功能，根据从动件运动规律方程，创建参数关系，生产凸轮的轮廓曲线，建立凸轮三维模型，这一制作过程让学生真正明白了从动件的运动规律与凸轮轮廓之间的联系，凸轮机构的传动才能真正学懂。

在生态课堂教学中，教学手段的改变，使学生从单纯受教者的角色转变为主动学习者，自觉地、积极地、主动地参与到课堂活动中来，让死气沉沉、枯燥无味的课堂变成了生机勃勃的“生态课堂”。

3 小结

Pro/E软件在构建机械设计基础课程生态课堂教学中，起了重要的支撑作用。经过实践应用，此软件辅助的生态课堂教学，又激发了学生对机械设计基础的学习兴趣，不仅让学生真正理解和掌握课程内容，还使学生学会思考，提高了学生分析问题、解决实际问题的能力，激发了学生学习课程的积极性、主动性和创造性，彻底转变了教学理念，优化了课堂教学环境，提高了教学效果，提升了学生的生命质量。

校级基金资助项目：项目编号xs1203

注释

① 罗志定.新课程理念下的生态课堂.绍兴文理学院学报，2005.25（11）.

② 唐兆.基于Pro/E搭建制造类专业软件教学平台的研究.成都航空职业技术学院学报，2006（1）.