Pro／E（Creo）課程教學(xué)改革思考與實踐

張富曉

（西南石油大學(xué) 機電工程學(xué)院，四川 成都 610500）

Pro／E（Creo）課程教學(xué)改革思考與實踐

張富曉

（西南石油大學(xué) 機電工程學(xué)院，四川 成都 610500）

隨著現(xiàn)代制造業(yè)的發(fā)展，企業(yè)對產(chǎn)品從概念設(shè)計到產(chǎn)品級、部件級的設(shè)計要求也越來越高。Pro／E（Creo）作為一門實踐性很強且面向?qū)嶋H應(yīng)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(xué)生體會到技術(shù)革新所帶來的巨大優(yōu)勢，無法激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。該文分析當(dāng)前Pro／E（Creo）課程教學(xué)中存在的不足，提出了一些改進措施，從培養(yǎng)高水平設(shè)計人才以滿足社會需求出發(fā)，對該課程教學(xué)的改革進行思考和探討。

Pro／E（Creo）；教學(xué)改革；產(chǎn)品設(shè)計；創(chuàng)新能力

在現(xiàn)代產(chǎn)品設(shè)計中，隨著設(shè)計手段日趨先進，越來越多的產(chǎn)品設(shè)計已經(jīng)不再停留在二維的設(shè)計領(lǐng)域，更多地朝著三維的產(chǎn)品設(shè)計發(fā)展。企業(yè)對產(chǎn)品從概念設(shè)計、結(jié)構(gòu)設(shè)計到詳細設(shè)計，整個產(chǎn)品設(shè)計周期對產(chǎn)品級、部件級、零件層與特征層等多層次的設(shè)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(chǎn)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(chǎn)品設(shè)計的創(chuàng)新提供了有力手段，大大縮短了設(shè)計周期，降低了生產(chǎn)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(shè)計意圖時非常直觀、明了，已廣泛應(yīng)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(shù)公司PTC（parametric technology corporation）發(fā)明的V1.0 Pro／Engineer一經(jīng)推出即引起機械界（CAD／CAM／CAE）的極大震動。經(jīng)過20余年的發(fā)展，Pro／Engineer已經(jīng)成為三維建模軟件的領(lǐng)頭羊，目前已經(jīng)發(fā)布了Pro／Engineer WildFire 6.0。設(shè)計師可以根據(jù)自己的意圖很方便地勾出設(shè)計草圖，系統(tǒng)自動建立設(shè)計對象各元素之間的約束關(guān)系，以便設(shè)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(shè)計至生產(chǎn)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P(guān)TC公司推出全新升級的Creo參數(shù)化設(shè)計軟件，實現(xiàn)了從Pro／E到Creo的機械設(shè)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(shù)、CoCreate的直接建模技術(shù)和ProductView的三維可視化技術(shù)）的新型CAD設(shè)計軟件包，針對不同的任務(wù)應(yīng)用采用更為簡單化的子應(yīng)用方式，所有子應(yīng)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(shè)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(shù)鎖定和裝配管理方面的應(yīng)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(shè)計思路。參與整個產(chǎn)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(nèi)部和外部團隊之間輕松共享數(shù)據(jù)。

功能如此強大的設(shè)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(shè)了Pro／E（Creo）課程，但是傳統(tǒng)的教學(xué)方法無論是授課內(nèi)容、授課方式還是教學(xué)重點等，都很難激發(fā)學(xué)生興趣，很難真正培養(yǎng)學(xué)生的知識技能以及建立學(xué)生三維參數(shù)化建模的思維方式。

2 傳統(tǒng)教學(xué)存在的不足

2.1 軟件使用同產(chǎn)品設(shè)計方法與教學(xué)之間的聯(lián)系不足

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

2.2 軟件應(yīng)用與機械設(shè)計實際情況聯(lián)系不緊密

Pro／E（Creo）軟件功能強大，實際設(shè)計過程中，20的功能可以完成80的設(shè)計。因此，在有限的課時內(nèi)，應(yīng)當(dāng)主要介紹最常用的命令，而不是將所有的命令全部介紹。學(xué)生在練習(xí)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(shè)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(shè)計和自頂向下設(shè)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(shè)置不合理

目前很多高校已經(jīng)開設(shè)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(xué)習(xí)，按部就班地進行操作演示；學(xué)生機械記錄操作過程，并按照教師給出的設(shè)計思路和課本已有的方案進行設(shè)計。陳舊的授課方式和落后的軟件系統(tǒng)，根本讓學(xué)生體會不到產(chǎn)品設(shè)計的先進性和每一次軟件技術(shù)更新所帶來的巨大優(yōu)勢，學(xué)生不能真正掌握Pro／E（Creo）課程產(chǎn)品設(shè)計的精髓，也很難激發(fā)學(xué)生設(shè)計未來產(chǎn)品的興趣，學(xué)習(xí)主動性和創(chuàng)造性無法得到培養(yǎng)，嚴重束縛了學(xué)生創(chuàng)新能力的發(fā)揮［7］。

3 教學(xué)改革的思路和方法

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

1）工具層面：在教授命令使用時，應(yīng)該直接使用成品零件圖紙，老師帶領(lǐng)學(xué)生講解建模思路，并用多種建模方法進行對比。讓學(xué)生知道設(shè)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(xué)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(shè)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(jié)，表示出不同設(shè)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(diào)在草繪時參考和約束的優(yōu)先級應(yīng)高于尺寸定位。在進行裝配圖教學(xué)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(xué)形式：教學(xué)地點可以將學(xué)生從教室移到機房，教師電腦屏幕有投影儀投至大屏幕。學(xué)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(jié)束時，現(xiàn)場發(fā)一張圖紙，讓學(xué)生利用剛剛學(xué)到的知識進行繪制。

4 Pro／E（Creo）課程教學(xué)改革

4.1 參與式教學(xué)法

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

在參與式教學(xué)法中，授課教師根據(jù)實際的產(chǎn)品或課程設(shè)計中學(xué)生完成的產(chǎn)品與教學(xué)內(nèi)容，設(shè)置若干個教學(xué)主題，組織學(xué)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(xué)生在課后完成模型繪制，上臺介紹繪制過程和設(shè)計思路，變教師被動講授為學(xué)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(shè)置一些設(shè)計時必須遵守的設(shè)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(guān)參數(shù)的目的。組織學(xué)生討論設(shè)計思路和繪制模型步驟相統(tǒng)一的方法，并由學(xué)生利用“插入柄”工具逐步講述建模心得。這種教學(xué)方式讓學(xué)生充分參與到Pro／E（Creo）教學(xué)過程中來，極大地提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和參與積極性［8－9］。另外，可同時讓多個同學(xué)針對同一個產(chǎn)品進行設(shè)計思路的講解，找出不同的設(shè)計方法和建模過程，由老師和同學(xué)一起對各設(shè)計方法進行點評和優(yōu)化，最終找出最優(yōu)的設(shè)計思路進行建模。

4.2 授課內(nèi)容緊密結(jié)合最新產(chǎn)品發(fā)展趨勢

授課內(nèi)容要密切結(jié)合社會機械設(shè)計的發(fā)展需求。機械設(shè)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(shè)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(chǎn)品結(jié)構(gòu)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(lǐng)域應(yīng)用也非常普遍。

每一次新技術(shù)的進步都會帶來產(chǎn)品的革新，在提高產(chǎn)品質(zhì)量的同時，設(shè)計理念和設(shè)計方法都會發(fā)生改變。若授課內(nèi)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(xué)生在將來就業(yè)崗位中的適應(yīng)性。因此，針對每一屆學(xué)生，授課教師都應(yīng)及時更新軟件，播放各種展會上面的最新機械產(chǎn)品案例，帶來最新的設(shè)計理念。

4.3 加強實驗環(huán)節(jié)的訓(xùn)練

學(xué)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(guān)系、結(jié)構(gòu)功能分析之后，進行模型繪制。課程應(yīng)安排全部時間進行上機操作，結(jié)課時將斷網(wǎng)的計算機作為考試平臺，分給學(xué)生一幅裝配圖，學(xué)生按照自己所學(xué)到的設(shè)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(xué)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(xué)校將石油機械的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)作為案例引入Pro／E（Creo）課程教學(xué)。學(xué)校引進了數(shù)臺石油機械現(xiàn)場的機器或模型，用于教學(xué)演示和分析。這樣不僅能加強直觀印象，而且能深入了解產(chǎn)品組成和工作原理，激發(fā)學(xué)生的設(shè)計靈感和創(chuàng)新思維。

4.4 注重設(shè)計報告和課程心得體會的撰寫

設(shè)計報告要求結(jié)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(shè)計思路。由于繪制的產(chǎn)品模型較多，授課教師設(shè)置的設(shè)計要求也不同，因此考核中基本上每個學(xué)生都會遇到不同的情況。與傳統(tǒng)實驗中學(xué)生完成的作業(yè)千篇一律完全不同，要求每個學(xué)生都結(jié)合自己遇到的情況來完成，這樣每篇設(shè)計報告都會有不同的特色，達到了設(shè)計報告撰寫的目的。

實踐操作后，要求學(xué)生總結(jié)學(xué)習(xí)Pro／E（Creo）課程的心得體會，目的在于鍛煉學(xué)生總結(jié)概括的能力，讓學(xué)生構(gòu)筑對于機械設(shè)計整個課程的學(xué)習(xí)思維體系，包括設(shè)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(shè)計方法的概括歸納等。

4.5 聯(lián)系授權(quán)培訓(xùn)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(xùn)，讓學(xué)生深入企業(yè)進行實地鍛煉，針對企業(yè)對三維產(chǎn)品設(shè)計人員的主要技能要求，著重培養(yǎng)學(xué)生將工程或產(chǎn)品的設(shè)計方案、產(chǎn)品原圖、草圖和技術(shù)性說明及其他技術(shù)圖樣所表達的產(chǎn)品，構(gòu)建成可用于設(shè)計、加工等用途的三維數(shù)字模型的能力；聯(lián)系PTC授權(quán)培訓(xùn)中心和授權(quán)考試中心，為具備相當(dāng)設(shè)計技能并考核合格的學(xué)生頒發(fā)技能證書，使學(xué)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(zhì)、高水平的設(shè)計人才。

5 結(jié)束語

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

［1］何秋梅.Pro／E軟件在機械設(shè)計基礎(chǔ)課程教學(xué)與課程設(shè)計中的應(yīng)用［J］.裝備制造技術(shù)，2013（2）：198－200.

［2］沈斌，宮大.產(chǎn)品廣義參數(shù)化設(shè)計的研究［J］.計算機工程與應(yīng)用2006（31）：93－96.

［3］金建國，周明華，鄔學(xué)軍.參數(shù)化設(shè)計綜述［J］.計算機工程與應(yīng)用2003（7）：16－18.

［4］姜洪奎.Pro／ENGINEER Wildfire 5.0中文版數(shù)控編程基礎(chǔ)與典型范例［M］.北京：電子工業(yè)出版社，2011.

［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(yīng)用［J］.實驗科學(xué)與技術(shù)，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(shè)計［M］.北京：機械工業(yè)出版社，2012.

［7］葛浩，林其斌.單片機課程設(shè)計教學(xué)改革與實踐［J］.實驗技術(shù)與管理，2011，10（28）：138－143.

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

［9］李越，徐德華，隋麗等.計算機組裝與檢測實驗教學(xué)改革的思考與實踐［J］.實驗技術(shù)與管理，2014，11（31）：173－176.

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(shè)計方面的研究。