張富曉

（西南石油大學 機電工程學院，四川 成都 610500）

Pro／E（Creo）課程教學改革思考與實踐

張富曉

（西南石油大學 機電工程學院，四川 成都 610500）

隨著現(xiàn)代制造業(yè)的發(fā)展，企業(yè)對產品從概念設計到產品級、部件級的設計要求也越來越高。Pro／E（Creo）作為一門實踐性很強且面向實際應用的重要課程，傳統(tǒng)的授課模式和陳舊的軟件系統(tǒng)，很難讓學生體會到技術革新所帶來的巨大優(yōu)勢，無法激發(fā)學生的學習興趣。該文分析當前Pro／E（Creo）課程教學中存在的不足，提出了一些改進措施，從培養(yǎng)高水平設計人才以滿足社會需求出發(fā)，對該課程教學的改革進行思考和探討。

Pro／E（Creo）；教學改革；產品設計；創(chuàng)新能力

在現(xiàn)代產品設計中，隨著設計手段日趨先進，越來越多的產品設計已經不再停留在二維的設計領域，更多地朝著三維的產品設計發(fā)展。企業(yè)對產品從概念設計、結構設計到詳細設計，整個產品設計周期對產品級、部件級、零件層與特征層等多層次的設計要求也越來越高。而Pro／Engineer軟件提供了目前所能達到的最全面、集成最緊密的產品開發(fā)環(huán)境，可以實現(xiàn)三維造型的隨意性和方向性，可進行模擬裝配和有機的可行性分析，為產品設計的創(chuàng)新提供了有力手段，大大縮短了設計周期，降低了生產成本。這些三維實體模型和真實事物具有極高的相似度，在表達設計意圖時非常直觀、明了，已廣泛應用于電子、機械、模具、汽車、航天、家電等各行各業(yè)［1－2］。

1 PRO／E（Creo）課程歷史簡介

1988年，美國參數(shù)技術公司PTC（parametric technology corporation）發(fā)明的V1.0 Pro／Engineer一經推出即引起機械界（CAD／CAM／CAE）的極大震動。經過20余年的發(fā)展，Pro／Engineer已經成為三維建模軟件的領頭羊，目前已經發(fā)布了Pro／Engineer WildFire 6.0。設計師可以根據(jù)自己的意圖很方便地勾出設計草圖，系統(tǒng)自動建立設計對象各元素之間的約束關系，以便設計者更新草圖尺寸時，系統(tǒng)能自動更新校正草圖的幾何形狀［3］。它是一套由設計至生產的機械自動化軟件，是一個參數(shù)化、基于特征的實體造型系統(tǒng)，并且具有單一數(shù)據(jù)庫功能的綜合性軟件［4］。

2010年PTC公司推出全新升級的Creo參數(shù)化設計軟件，實現(xiàn)了從Pro／E到Creo的機械設計王者之路。Creo是整合了PTC公司的3個軟件（Pro／Engineer的參數(shù)化技術、CoCreate的直接建模技術和ProductView的三維可視化技術）的新型CAD設計軟件包，針對不同的任務應用采用更為簡單化的子應用方式，所有子應用采用統(tǒng)一的文件格式。Creo在拉丁語中是創(chuàng)新的含義，它集二維、三維直觀和三維參數(shù)化3種設計方式于一體，解決了困擾已久的CAD環(huán)境中的可用性、互操作性、技術鎖定和裝配管理方面的應用難題［5－6］。用戶在某一個模式下創(chuàng)建的數(shù)據(jù)，都能在其他模式中訪問和重用，而且用戶還可以在不同模式之間進行無縫切換，不會丟失信息或設計思路。參與整個產品開發(fā)流程的每一個人，都能夠獲取并重用Creo所創(chuàng)建的信息，從而提高原有系統(tǒng)數(shù)據(jù)的重用率，確保在內部和外部團隊之間輕松共享數(shù)據(jù)。

功能如此強大的設計軟件，給機械行業(yè)帶來了日新月異的變化。目前很多高校已開設了Pro／E（Creo）課程，但是傳統(tǒng)的教學方法無論是授課內容、授課方式還是教學重點等，都很難激發(fā)學生興趣，很難真正培養(yǎng)學生的知識技能以及建立學生三維參數(shù)化建模的思維方式。

2 傳統(tǒng)教學存在的不足

2.1 軟件使用同產品設計方法與教學之間的聯(lián)系不足

由于高校機械類工科課程設置將Pro／E（Creo）等繪圖軟件歸屬于工具學科，該軟件主要用于繪圖或者輔助理解機械結構的作用。雖然隨著軟件使用的深入，對軟件課程教學理解正在發(fā)生改善，但是目前注重軟件命令使用，輕視設計方法的教學方式依舊沒有根本改變。對于工具軟件，應該更注重介紹其在實際產品設計過程中的應用，而不是軟件本身的教學功能，否則將導致學生即使學過了Pro／E（Creo）課程，也只能是知其然不知其所以然，在實際應用中無法轉化成自身的技能。

2.2 軟件應用與機械設計實際情況聯(lián)系不緊密

Pro／E（Creo）軟件功能強大，實際設計過程中，20的功能可以完成80的設計。因此，在有限的課時內，應當主要介紹最常用的命令，而不是將所有的命令全部介紹。學生在練習時，往往跟著老師或者例程上的步驟，按部就班，完成同樣模型的繪制，在面對真實的三維設計時，又無法進行知識遷移。更重要的是，Pro／E（Creo）軟件的最核心功能為參數(shù)化設計和自頂向下設計，企業(yè)實際運用的最多，然而課程中又很少涉及。

2.3 軟件更新不及時，課程設置不合理

目前很多高校已經開設了Pro／E（Creo）課程，但大部分教師都還沿用舊版的Pro／E軟件來進行授課，既不升級更先進的Creo系統(tǒng)也不加強自身知識的學習，按部就班地進行操作演示；學生機械記錄操作過程，并按照教師給出的設計思路和課本已有的方案進行設計。陳舊的授課方式和落后的軟件系統(tǒng)，根本讓學生體會不到產品設計的先進性和每一次軟件技術更新所帶來的巨大優(yōu)勢，學生不能真正掌握Pro／E（Creo）課程產品設計的精髓，也很難激發(fā)學生設計未來產品的興趣，學習主動性和創(chuàng)造性無法得到培養(yǎng)，嚴重束縛了學生創(chuàng)新能力的發(fā)揮［7］。

3 教學改革的思路和方法

針對教學現(xiàn)狀，必須積極對Pro／E（Creo）課程進行改革。從工具、設計方法和教學形式3個層面進行教學改革。

1）工具層面：在教授命令使用時，應該直接使用成品零件圖紙，老師帶領學生講解建模思路，并用多種建模方法進行對比。讓學生知道設計不僅僅是完成初次建模，同時也要注重后期的修改效率。在多種建模比較之后，讓學生在實際建模中，熟悉不同的命令的不同用法，加深記憶，熟悉軟件命令。

2）設計方法層面：在進行多種建模方法比較后，必須立刻進行方法總結，表示出不同設計要求下，采用最合理的建模方法和建模特征疊加的次序。特別強調在草繪時參考和約束的優(yōu)先級應高于尺寸定位。在進行裝配圖教學時，一定要介紹骨架裝配、自頂向下裝配以及數(shù)據(jù)共享的使用。

3）教學形式：教學地點可以將學生從教室移到機房，教師電腦屏幕有投影儀投至大屏幕。學生跟著老師同時進行建模，出現(xiàn)問題可以立刻發(fā)現(xiàn)并進行更改。每到幾個命令講解結束時，現(xiàn)場發(fā)一張圖紙，讓學生利用剛剛學到的知識進行繪制。

4 Pro／E（Creo）課程教學改革

4.1 參與式教學法

根據(jù)Pro／E（Creo）課程教學以及其他計算機輔助設計軟件（CAD）相關課程實際情況，將參與式教學法融入教學中。

在參與式教學法中，授課教師根據(jù)實際的產品或課程設計中學生完成的產品與教學內容，設置若干個教學主題，組織學生圍繞這些主題進行討論并進行模型特征的堆積。然后讓學生在課后完成模型繪制，上臺介紹繪制過程和設計思路，變教師被動講授為學生自主傳授，最后由教師進行點評講解。例如，在模型裝配管理時，授課教師通過人為設置一些設計時必須遵守的設計準則和禁止使用的一些命令，達到改變主要參數(shù)和相關參數(shù)的目的。組織學生討論設計思路和繪制模型步驟相統(tǒng)一的方法，并由學生利用“插入柄”工具逐步講述建模心得。這種教學方式讓學生充分參與到Pro／E（Creo）教學過程中來，極大地提高了學生的學習興趣和參與積極性［8－9］。另外，可同時讓多個同學針對同一個產品進行設計思路的講解，找出不同的設計方法和建模過程，由老師和同學一起對各設計方法進行點評和優(yōu)化，最終找出最優(yōu)的設計思路進行建模。

4.2 授課內容緊密結合最新產品發(fā)展趨勢

授課內容要密切結合社會機械設計的發(fā)展需求。機械設計制造遍布各行各業(yè)，發(fā)展更是日新月異，在某些大眾消費品中更新?lián)Q代速度非常迅速。以手機外殼設計為例，短短幾年時間，就完成了按鍵到全屏的發(fā)展，模具產品結構都發(fā)生了極大的變化，重工行業(yè)的特種加工在機械制造領域應用也非常普遍。

每一次新技術的進步都會帶來產品的革新，在提高產品質量的同時，設計理念和設計方法都會發(fā)生改變。若授課內容不能與時俱進，不僅會大大降低課程的時效性和實用性，同時也會影響到學生在將來就業(yè)崗位中的適應性。因此，針對每一屆學生，授課教師都應及時更新軟件，播放各種展會上面的最新機械產品案例，帶來最新的設計理念。

4.3 加強實驗環(huán)節(jié)的訓練

學生進入機房，拿到圖紙之后首先要對零件功能進行分析，對該零件和裝配體的裝配關系、結構功能分析之后，進行模型繪制。課程應安排全部時間進行上機操作，結課時將斷網的計算機作為考試平臺，分給學生一幅裝配圖，學生按照自己所學到的設計方法，自行建模、裝配和仿真。

隨著機械行業(yè)和裝備制造業(yè)的發(fā)展，我校大部分學生傾向于石油行業(yè)以及石油機械行業(yè)的發(fā)展，所以近年來學校將石油機械的產品結構作為案例引入Pro／E（Creo）課程教學。學校引進了數(shù)臺石油機械現(xiàn)場的機器或模型，用于教學演示和分析。這樣不僅能加強直觀印象，而且能深入了解產品組成和工作原理，激發(fā)學生的設計靈感和創(chuàng)新思維。

4.4 注重設計報告和課程心得體會的撰寫

設計報告要求結合課上理論知識，針對課上繪制的模型主要描述特征累加時的設計思路。由于繪制的產品模型較多，授課教師設置的設計要求也不同，因此考核中基本上每個學生都會遇到不同的情況。與傳統(tǒng)實驗中學生完成的作業(yè)千篇一律完全不同，要求每個學生都結合自己遇到的情況來完成，這樣每篇設計報告都會有不同的特色，達到了設計報告撰寫的目的。

實踐操作后，要求學生總結學習Pro／E（Creo）課程的心得體會，目的在于鍛煉學生總結概括的能力，讓學生構筑對于機械設計整個課程的學習思維體系，包括設計方案的合理性和創(chuàng)新性、針對同一類型零部件最優(yōu)設計方法的概括歸納等。

4.5 聯(lián)系授權培訓中心，加強校企合作

加強校企合作人才計劃，為教育與工業(yè)搭建一座橋梁，可專門定制配套的課程和評估體系，開展一到兩周的實訓，讓學生深入企業(yè)進行實地鍛煉，針對企業(yè)對三維產品設計人員的主要技能要求，著重培養(yǎng)學生將工程或產品的設計方案、產品原圖、草圖和技術性說明及其他技術圖樣所表達的產品，構建成可用于設計、加工等用途的三維數(shù)字模型的能力；聯(lián)系PTC授權培訓中心和授權考試中心，為具備相當設計技能并考核合格的學生頒發(fā)技能證書，使學生能夠更好地滿足企業(yè)崗位需求，從而真正實現(xiàn)校企的無縫對接，積極為企業(yè)輸送更多高素質、高水平的設計人才。

5 結束語

Pro／E（Creo）是一門實踐性很強且面向實際應用的重要課程，學校應從培養(yǎng)學生學習興趣著手，讓學生建立正確的三維參數(shù)化設計理念和自頂向下的思維方式，圍繞學生零件設計與建模能力的培養(yǎng)與提高來組織教學。針對課程特點，盡可能地發(fā)揮學生的主觀能動性，采用使學生參與其中的教學方法和手段，激發(fā)學生的學習興趣和主動性，這樣才能取得良好的教學效果，真正達到提高教學質量，培養(yǎng)高水平設計人才的目的。

［1］何秋梅.Pro／E軟件在機械設計基礎課程教學與課程設計中的應用［J］.裝備制造技術，2013（2）：198－200.

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［3］金建國，周明華，鄔學軍.參數(shù)化設計綜述［J］.計算機工程與應用2003（7）：16－18.

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［5］林衛(wèi)共，田紅亮，張力.Pro／E在測定滑動軸承徑向油膜壓力中的應用［J］.實驗科學與技術，2012，10（6）：33－35.

［6］胡仁喜，王宏.Creo Parametric 1.0中文版工程圖三維參數(shù)化設計［M］.北京：機械工業(yè)出版社，2012.

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［8］易法令，謝云.計算機硬件教學的系統(tǒng)性與實踐性探討［J］.理工高教研究，2005，24（1）：83－84.

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Practice and Thinking of Experimental Teaching Reform of Pro／E（Creo）Course

ZHANG Fuxiao
（College of Mechanical and Electrical Engineering，Southwest Petroleum University，Chengdu 610500，China）

With the development of modern manufacturing industry，enterprises of products from concept design to design product level，component level requirements are also increasing.As an important course，Pro／E（Creo）is a very practical and application，it is difficult to let students feel great advantage brought by the reform and to stimulate students’interest in learning with the traditional teaching mode and the old software system.From the cultivation of high level of design talent，this paper analyzes the current existing deficiency in the Pro／E（Creo）teaching，puts forward some improvement measures to meet the need of society，and to think and discusses the course teaching reform of Pro／E（Creo）.

Pro／E（Creo）；teaching reform；product design；innovation ability

G642.0

A

10.3969／j.issn.1672－4550.2016.06.050

2015－05－09；修改日期：2016－05－20

張富曉（1987－），女，碩士，實驗師，主要從事石油裝備機械設計方面的研究。