“专创融合”背景下Pro-E课程情景模拟教学改革与实践

［摘           要］  将专业技能与创新创业教育相融合的“专创融合”培养模式是我国高职院校正在积极探索的教育方向。Pro-E课程情景模拟教学法是依据“专创融合”人才培养标准，引导学生依据实际项目任务，扮演工程角色，使用Pro-E软件、3D打印机等教学工具，协作完成机械设计流程的教学模式。教学实践证明，情景模拟教学法提升了学生的专业技能和学习主动性，培养了学生的“双创”能力。

［关    键   词］  高职教育；机械专业；Pro-E课程；情景模拟教学法；“专创融合”

［中图分类号］  G712                    ［文献标志码］  A                  ［文章编号］  2096-0603（2024）17-0105-04

一、引言

“专创融合”是将专业教育与创新创业（“双创”）教育相融合的教学模式，引导学生将专业知识与技能运用到“双创”实践中，培养既具备扎实专业知识与技能，又具备“双创”能力的复合型高素质人才。Pro-E（Pro/Engine）是一款面向对象的三维计算机辅助设计软件（CAD），其功能涵盖三维建模、运动仿真与分析、渲染、逆向建模、数控加工等，是高职院校机械类专业学生必修的三维设计软件之一。当前Pro-E课程教学主要采用讲授理论知识和软件操作技巧的方式，重点培养学生的软件操作能力。然而，单纯的理论知识传授和技能训练已无法满足社会对大学生创新能力、解决复杂问题的能力以及创业精神的全面发展需求。

情景模拟教学法是教师依据教学大纲，有针对性地在课堂上创建以实际工作任务和流程为背景的教学情境，由学生扮演某些角色，以便于学生在近乎真实的环境中学习和实践的教学方法[1]。这种教学方法已经在医学、管理学等专业具体课程中的具体研究较为广泛[2-4]，研究发现，情景模拟教学法不仅可以有效提高学生的主动性、代入感和团队意识，还有利于提升理论和实践教学效果[5]，增强学生的“双创”精神[6]。高职院校作为培养应用型技术人才的重要基地，急需要在教学中融入工厂和企业的真实工作情景，提升学生对Pro-E软件的综合应用能力和创新创业精神。然而，情景模拟教学法在高职机械类专业Pro-E课程教学中的应用研究较少。

本研究基于Pro-E教学，融合情景模拟教学法，在课堂上还原工厂和企业的真实工作情景，旨在为学生创建一种能够将理论知识、实践技能、“双创”教育紧密结合的学习模式。

二、Pro-E课程教学现状

（一）缺乏实际应用情景

随着教学改革和创新的发展，部分高职院校将项目式教学模式、案例教学模式与Pro-E课程教学相结合，并应用于课堂教学[7]。但归根结底，这些教学模式都注重软件操作技能的训练，缺乏Pro-E软件在实际机械设计流程中的综合应用。这会导致学生仅掌握了软件操作方法，却无法将Pro-E软件与其他专业课程相联系，缺乏综合应用的能力，进而使课堂学习和实际应用脱节。

（二）学生参与度不高

在高职院校的机械专业课中，Pro-E相对其他软件而言学习难度较大。多数高职院校会开设多门三维建模软件课程。因此，若没有在教学模式上体现出Pro-E对于机械设计与制造实际应用的重要性，会导致许多学生忽视该软件，进而降低他们在课堂教学中的参与程度。另外，当前的教学模式仍然以教师为主导，偏向于训练学生的软件操作技能，较少考虑学生的主动参与和自主学习，学生往往处于被动接受知识的状态，缺乏独立分析、探索和创新的机会。这些缺乏互动性和实践性的教学方法可能使学生感到学习缺乏吸引力，难以激发他们的学习热情和创造力。

（三）缺乏创新创业元素

创新创业教育与专业课程教育应该是相辅相成、相互促进的关系。然而，大多数高职院校的创新创业教育与专业课程教育仍然相互独立[8]，导致当前的Pro-E教学模式忽视了对学生创新创业精神的培养。在日益竞争激烈的就业市场中，仅具备软件操作技能已无法满足企业对机械专业人才的需求。因此，这种缺乏创新创业元素的教育模式不利于学生适应快速变化的工业发展和就业环境，也会限制他们在未来职业发展中的潜力。

通过分析Pro-E课程教学现状，可以看出当前高职院校机械专业需要提出一种将实现实际应用、“双创”教育、专业技能培养相融合，并能够提高学生参与度的Pro-E教学模式。

三、情景模拟教学法的优势

（一）优化课程结构：创设实践导向情景

情景模拟教学法是依据教学大纲所设定的教学内容、目标和要求，分析梳理出真实案例中解决问题所需的知识点，重新整合课堂教学。优化的课程结构紧密贴合实际工作需求，让学生在产品设计与开发流程中综合运用Pro-E的各项功能进行设计和制造。这种教学方法可以将理论知识和实际操作紧密结合在一起，让学生在实践中加深对Pro-E的理解，提升学生对Pro-E综合运用的实践能力。同时，为了验证零部件优化设计的合理性，可以将3D打印技术融入课程，让学生在设计过程中直观地了解产品从设计到制造的完整流程，加深对机械设计原理和制造过程的理解。

（二）激发学生参与：角色扮演与任务驱动

情景模拟教学法改变了以教师作为课堂核心的传统教学模式，强调以教师指导，生生互动为课堂的核心，突出学生在课堂中的主体地位。学生在情景模拟教学中扮演项目工程师、结构设计工程师、工艺工程师等角色，综合运用Pro-E和前修课程所学的理论知识，在任务驱动下，以团队协作的方式对具体的设计任务进行分析、决策和实施，直至完成任务。在这个过程中，学生可以互相学习、交流思想，共同解决设计过程中的问题。学生在解决实际问题的过程中主动探索、主动学习、主动交流、主动协作，从而培养其创新能力和解决复杂问题的能力，进而提高机械设计理论水平。

在情景模拟过程中，教师的角色从知识的传授者转变为指导者和协助者，需要在模拟过程中全程把控，提供必要的引导和支持，使学生的判断和决策得到反馈，帮助学生调整学习方法和策略，提升自我学习能力。

（三）“专创融合”：创新思维与创业意识培养

情景模拟教学法取材于典型的实际案例，模拟真实工作流程。因此，可以在Pro-E教学中融入创新理论、设计思维和创业基础知识的创新创业元素，培养学生在解决问题中的创造能力和创新意识，鼓励学生在设计过程中思考产品的市场潜力和商业价值，引导他们探索如何将设计创意转化为商业机会。同时引入市场调研、商业模式分析、产品设计创新等内容，鼓励学生围绕Pro-E设计的机械产品提出创新的商业模式和创业计划，积极参加挑战杯、大学生创新创业大赛等活动，在实践中培养“双创”能力。

四、教学实施

（一）情景模拟教学设计

我校机械制造及自动化专业以专业人才培养方案为依托，制定Pro-E课程“专创融合”的教学标准，安排了72个学时的教学任务，教学目标是培养具备扎实的机械设计能力、良好的工程素养的创新应用型机械专业人才。Pro-E课程是在学生完成工程制图、机械CAD、机械设计基础、互换性与测量技术等课程学习后，对基础理论和专业知识的综合运用。教学内容中的实践案例采用职业技能竞赛真题、“互联网+”及“挑战杯”赛项创新产品设计、校企合作项目或教师科研项目中的部分环节，旨在锻炼学生运用专业知识和技能解决实际问题的能力。本教学模式基于情景模拟教学法，主要通过以下8个环节实施[9]。

1.案例引入

在课程开始阶段，教师可以通过图片、动画、视频、产品模型等途径介绍工程案例的技术背景，解释其在实际生产中的应用和设计要求，使学生直观地了解该案例的实际情境，随后提出该工程案例所面临的技术挑战或技术问题，激起学习兴趣和动机。

2.情境创设

教师根据课程目标和具体的教学内容，创建模拟的工程项目环境，详细描述工作环境、项目目标、岗位类别、岗位职责等信息，并安排学生在情境中扮演项目工程师、机械设计工程师、工艺工程师、装配工程师、3D打印工程师等岗位角色。每个角色都有明确的职责，确保项目从设计到应用的每一个环节都能得到充分的考虑。

3.任务设定

在设计的工程情境中，教师详细说明项目任务，包括项目的设计要求、需要被解决的技术问题、完成项目的时间节点等信息。每个团队根据项目任务要求和工作岗位，制定详细的工作计划和分工。任务设定的目的是使学生明确学习目标，激发学生在设计过程中进行创新思考，能够创造性地解决问题。

4.理论讲解

教师结合任务涉及的重点和难点，针对性地提供解决任务所需的理论知识，如Pro-E软件操作方法、3D打印切片软件操作、支撑添加方案等，帮助学生理解和掌握完成任务所需的专业知识。

5.角色扮演

学生根据各自岗位任务进行角色扮演。每个学生需要深入研究自己的岗位职责，并在模拟的项目环境中与团队成员合作，运用Pro-E等工具进行设计和分析工作。学生在角色扮演过程中，需要定期与团队成员召开会议，讨论设计方案、进度安排和技术问题。这不仅模拟了真实的工作环境，还促进了学生之间的沟通与合作。这一阶段，教师扮演指导者和协助者的角色，根据学生的进展提供反馈和指导，辅助学生解决技术或协作中的问题，达到提升学生知识转化能力和实践创新能力的效果。

6.任务执行

任务执行阶段是将学生在理论学习和角色扮演阶段获得的知识和技能应用于实际项目中，完成设计任务的关键阶段。在这一阶段，学生需要根据任务要求制定设计方案，通过Pro-E软件完成设计和建模工作，使用3D打印机加工设计零件，对设计结构进行验证。学生需要不断评估设计方案的可行性，必要时进行调整和优化；教师也需要持续检查学生的项目进展，提供专业的反馈和建议。

7.成果展示

学生团队在此阶段展示他们在项目中的工作成果。这一环节不仅是对学生工作的总结，还是他们学习成效的直接体现。每个团队需要准备项目设计报告、产品三维模型、产品实物模型、答辩PPT，展示设计理念和工作成果。

8.点评总结

点评总结过程包括教师点评和学生团队之间互相点评两个部分，指出每个项目的创新点、设计实施、技术应用等方面的优点、存在的不足和改进空间。此外，教师引导学生反思整个项目的执行过程，包括团队协作、决策过程、设计过程、执行过程等，帮助学生总结并积累关键技能和项目经验。

（二）评价与考核

Pro-E课程主要考查学生运用软件实现三维实体建模的基础操作能力、工程设计能力、工程问题解决能力以及团队协作和技术沟通能力。因此，本课程的成绩评价分为五个部分，第一部分为基础建模评价，本环节占总成绩的20%，主要考查学生软件操作技能和三维建模准确性。第二部分为工程设计评价，占总成绩的25%，主要考查结构设计的创新性、实用性以及应用机械专业基础原理和设计规范的合理性。第三部分为问题解决评价，占总成绩的20%，主要考查学生对结构问题的分析能力和优化方案的有效性。第四部分为团队协作评价，占总成绩的15%，主要考查学生基于自身角色在团队项目中的协作、协调和管理能力。第五部分为技术沟通评价，占总成绩的20%，主要考查学生的技术表达能力和沟通效果。

五、情景模拟教学实践

（一）教学实践

2022年—2023年第二学期，我校机械制造及自动化专业的Pro-E课程中应用了情景模拟教学法。该课程共设置了6个实践项目，分别为：机器人夹爪设计项目、齿轮滑块机构设计项目、差速器机构设计项目、千叶轮捆扎机设计项目、球面加工机设计项目、齿轮变速箱设计项目。情景模拟小组容量为6～8人，分别扮演产品工程师、机械工程师、3D打印工程师、装配工程师等角色，根据设计任务要求和时间，分工协作完成实践项目。组内每位学生都需要在项目完成后制作PPT，以答辩形式展示自己在团队中的主要工作和成果。

在情景模拟教学过程中发现，学生Pro-E软件应用能力明显提升，学生的畏难情绪、厌学情绪得到较大程度改善。课堂氛围更加活跃，学生注意力更集中，在协作过程中更愿意主动交流。在项目成果中可以看出学生对机械基本知识的理解和掌握更深入，部分学生提出了具有实用性、创新性的机械结构优化设计方案，这表明他们的创新创业意识有所提升。同时，大多数学生在3D打印技术、数字化设计与制造技术等方面也有显著进步。

（二）效果评价

通过问卷星对进行情景模拟教学的99名学生就教学改革及其效果进行调查和分析，收回问卷90份。结果显示，73.6%的学生对“专创融合”教学模式非常认可；76.1%的学生认为情景模拟教学模式对其理解专业知识有帮助；74.2%的学生参与项目实践后，认为自己的创新设计能力得到了提升；71.0%的学生认为自己的沟通和合作能力在团队协作中得到了锻炼；70.6%的学生的Pro-E软件应用能力得到提升；75.5%的学生认为情景模拟教学模式有助于理解机械设计与制造流程；72.5%的学生认为情景模拟教学模式提高了自主学习和独立思考能力；78.9%的学生认为情景模拟教学模式有助于适应未来的职业生涯。

调查结果显示，大多数学生对Pro-E课程情景模拟教学模式表示出较高的满意度，尤其是在提升专业知识理解和创新设计能力方面，学生给予了高度的评价。这说明情景模拟教学模式有助于促进“专创融合”，增强了学生的学习动力和专业技能。实践项目是“专创融合”和情景模拟教学的核心组成部分，通过参与具体的实践项目，学生认为自己在Pro-E软件应用和团队合作方面获得了提高。这种通过实践学习的方法不仅帮助学生巩固了理论知识，还提高了他们解决实际问题的能力。这表明情景模拟教学法在培养学生综合技能方面具有显著效果。

六、教学反思与总结

情景模拟教学法的教学内容需要取材于接近实际的工作场景，学生在场景中担任不同的项目角色，在实践中掌握相关知识和技能，协作实现项目目标。经过教学团队一个学期的教学实践和探索，认为情景模拟教学法能有效促进专业教育与创新创业教育相结合，在提高教学实践性、激发学生学习主动性、培养“双创”意识等方面都具有显著效果，为学生提供了一个既丰富又实践性强的学习平台。

经过实践，基于情景模拟教学模式的Pro-E课程教学改革能够较好地解决“专创融合”教学中学生仅作为授课的对象，并没有积极参与到创新创业实践中的难题。情景模拟教学模式通过学生在工程项目背景下的主动参与、协同合作完成项目任务，提高了学生的课堂参度，真正发挥了他们作为教学主体的主观能动性。由于学生在模拟过程参与到实际的工程设计项目中，有利于将理论知识和软件操作技能应用于实际的机械设计案例中，更加清楚自己的学习目标和任务，进而能提高专业知识和创新创业教育两个层面的教学效果，显著提高专业技能、创新设计能力、学习效率和实践能力。特别是在3D打印装配验证过程中，学生不仅能够运用Pro-E软件设计符合增材制造成型特点的机械结构，还能够在设计过程中兼顾加工用量和材料成本，极大地提升了机械设计的综合应用能力。

情景模拟教学法能够充分锻炼学生的“双创”能力。学生通过角色模拟的方式协作完成项目，不仅增强了团队合作精神，还锻炼了沟通能力和协调能力。在此过程中，学生从多个不同的岗位职责思考问题，锻炼了多角度思考能力。此外，学生在实践过程中具有自主决策和探索的空间，可以对重点和难点问题有针对性地进行攻克，提升了学习的独立性。通过模拟真实的工作环境，学生对未来职业生涯有了更为直观的认识和准备，增强了他们的职业适应性和竞争力。项目汇报、答辩和相互点评环节能锻炼学生的专业表达能力。

然而，在情景模拟教学的实施仍然面临一些挑战。对于教师而言，首先，教师从传授者转变为指导者和协助者，因此应该调整教学策略，斟酌模拟过程中指导学生的频率、范围和时机，避免影响学生独立思考的空间。其次，在设计任务时，教师应该考虑学生的承受能力，合理地设计既有挑战性又能保证学生能够顺利完成的任务，进而提高教学效果。

对学生而言，尽管对情景模拟教学模式的总体满意度较高，但在一些具体方面还存在改进的空间。例如，部分学生认为教学内容和方法需要进一步完善。当前的理论与实践结合程度仍需加强，以确保能够更好地将课堂学习的理论知识应用于实际项目中；Pro-E软件操作技能讲解的深度仍需加强，以确保能够顺利掌握完成项目所需要的软件技能。

参考文献：

［1］苗新波.情景模拟教学法的应用探讨：以机械制造与自动化专业教学为例［J］.中国新通信，2020，22（10）：217.

［2］刘佳，刘敏，乔静，等.CBL联合情景模拟教学法在护理实践技能课程教学中对护理本科生综合素质的影响［J］.中国高等医学教育，2023（1）：49-50.

［3］刘震，潘灵辉，林飞，等.基于情景模拟教学构建临床麻醉学泛在学习环境的应用［J］.创新创业理论研究与实践，2021，4（16）：161-163.

［4］潘云佳，孙怡，王红梅.情境模拟教学法在“人力资源招聘”课程中的应用探索［J］.滁州学院学报，2021，23（6）：125-129.

［5］付赟，万兵.情景模拟和角色扮演在口腔医学实训教学中的应用［J］.中文信息，2019（10）：158，141.

［6］何婕.基于模拟创业的《报关实务》课程改革研究：以红河学院为例［J］.价值工程，2016，35（33）：189-191.

［7］程友斌.案例教学法在ProE软件教学中的应用［J］.考试周刊，2017（61）：128.

［8］邵月花.高职院校创新创业教育与专业教育有效融合路径研究［J］.中国职业技术教育，2016（10）：76-79.

［9］谢晓专.案例教学法的升华：案例教学与情景模拟的融合［J］.学位与研究生教育，2017（1）：32-36.

◎编辑 马燕萍

①基金项目：广东职业技术学院“专创融合”特色课程建设项目“基于《Pro—E》课程的‘专创融合教学改革”；2021年广东省高等职业院校机电类专业教学指导委员会教学改革研究与实践项目“基于OBE理念的‘专创融合教学改革——以《Pro-E》课程为例”（项目编号：GDJDJZW202107）。

作者简介：丁首斌（1992—），男，汉族，辽宁铁岭人，助教，硕士，研究方向：机械制造及自动化。