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初学Pro/E课程常见困惑及教学改革探讨

发布时间:2022/06/29 阅读数:

初学Pro/E课程常见困惑及教学改革探讨

胡鹏飞,李开勇

 (洛阳理工学院  材料科学与工程学院  河南  洛阳  471023)

[摘  要] Pro/E软件是美国参数技术公司开发的高档三维参数化设计软件,是目前国内外应用最广泛的一个CAD/CAM/CAE软件,其功能强大、应用广泛、使用方便,得到广大用户的一致认可。基于此,Pro/E课程也被众多本专科院校一些专业设置为专业必修课程,并在整体课程培养体系中占有非常重要的地位。根据作者多年的Pro/E课程教学经验,针对初学者学习此课程时遇到的困惑与不解,针对性的提出了一些行之有效的教学改革对策,得到了较好的教学效果,希望这些教学经验能为广大的Pro/E初学者及教学工作者提供一些借鉴和帮助。

[关键词]:Pro/E课程;困惑;教学对策

[基金项目]:2019年,洛阳理工学院教育教研改革工程项目“Pro/E应用型课程教学设计与改革探索”(JY2019-135)。

[作者简介]:胡鹏飞(1978—),男,(汉),河南沁阳人,博士,洛阳理工学院材料科学与工程学院,讲师,研究方向为材料表面工程;李开勇(1979—),男,(汉),重庆市人,博士,洛阳理工学院材料科学与工程学院,讲师,研究方向为高分子材料成型技术。

[中图分类号] TH128    [文献标识码] A      

一、引言

Pro/E软件是美国参数技术公司(PTC)开发的集CAD/CAM/CAE为一体的大型三维软件,相比于其它三维造型软件,Pro/E软件有自己的一些特点,比如参数化建模,逻辑性强,造型过程严谨,某些模块(如模具设计模块)的功能非常强大,因此到目前为止Pro/E软件已是世界应用最广的三维造型软件之一[1]Pro/E软件上世纪九十年代初传入我国,但初期发展较为缓慢,个人电脑及Windows操作系统的出现大大促进了该软件的快速发展,目前很多企业采用Pro/E来进行三维造型设计。目前许多高校,特别是一些应用型本科院校、高职高专、职业技术学校的一些专业都将Pro/E作为重要的必修课之一[2,3,4]

Pro/E课程安排在Autocad课程之后进行学习,初学者在学习时往往会习惯性地照搬学习Autocad课程的经验方法来学习Pro/E课程,这样就会给初学者造成一定的困难和困惑。本人结合多年的Pro/E教学经验,在上机练习过程中针对学生经常遇到的一些困惑,针对性地提出了一些教学对策,经过教学效果验证,这些教学对策还是比较可行的,对初学者的学习能起到积极的作用,希望这些教学经验能为Pro/E课程的教学工作者提供一些帮助和借鉴。下面就列举几个作者授课及实践教学过程中初学者经常遇到的问题,并给出一些相应的教学对策。

二、初学者常见困惑

(一)面对一个三维造型,思路不清,无从下手

初学者接触Pro/E课程的第一部分是参数化草图绘制,这一部分属于二维截面图形的绘制,初学者同样遇到各种各样的障碍,下面针对Pro/E的核心学习内容—三维实体造型展开叙述。当初学者刚刚学习完最初的几个创建三维特征的命令,包括拉伸、旋转、扫描等,然后进行上机实践练习时,面对真正的看似非常简单的例子,却无从下手。如图1,是一个非常简单的例子,两次使用拉伸命令即可完成,但是对于第一次上机的初学者,在完成此练习题时并非很顺利,思路不清晰,不知从何下手。对于此类困惑,授课教师应从Pro/E软件的特点入手,向初学者传达Pro/E软件的核心设计思想,Pro/E软件是基于特征建模,一个三维模型是由多个特征按照一定的位置关系叠加(或切除)形成的,因此面对实际的例子,首先应该分析这个模型大概有多少个特征组成,创建这些特装的先后顺序是什么样的,心中要有一个较清晰的思路。下面以图1为例来进行分析,右边是我们要完成的三维造型,左边分别是这三维造型的主视图、俯视图和侧视图,这三个视图的作用仅仅是向作图者传递了这个三维造型的相关尺寸信息,与我们创建特征时的所绘制的草绘截面没有丝毫关系,这点是要向初学者着重强调,有相当一部分初学者在启用拉伸命令创建拉伸特征时,照着图1将左边的三个视图画出来以期望其能直接生成右边的三维造型,这就大错特错了,是整个思路就错了。

 

1 零件1

对于图1的例子,正确的创建过程如下。

第一步:创建图1中三维实体造型中的拉伸特征1,任选一个基准平面(如选Top面)作为草绘平面,绘制截面如图2所示,定义此截面的拉伸距离为6,得到拉伸特征1,如图3。

 

 

2 图1中拉伸特征1对应的截面

 

3 图1中拉伸特征1

第二步:以图3中拉伸特征1的A面为草绘平面绘制图1中拉伸特征2所对应的截面,如图4所示,定义拉伸距离为6,得到拉伸特征2,这两个拉伸特征按照特定位置关系叠加在一起完成了最终的图1中的三维零件造型。

 

4 图1中拉伸特征2对应的截面

(二)在创建一个三维造型时,不知如何合理确定第一个特征截面相对位置

在创建三维造型的第一个特征时,需要选定一个面作为草绘平面来绘制特征的截面,从理论上讲,因为是第一特征,截面绘制在所选草绘面的任何位置都是可行的,都能顺利创建出第一个特征,但是绘制这个截面时如果相对位置选的不合适,会直接影响到将来创建的特征与三个基准面以及基准坐标系的相对位置关系,这最终会直接影响到后续特征创建的便利性,这也是一个困扰Pro/E初学者的一个关键问题。由于初学Pro/E,对于创建三维造型的先后顺序、特征与特征的位置关系、特征与基准平面之间的位置关系以及截面与参照线之间的位置关系不是特别了解,会出现各种各样不合理的现象,针对这种情况,授课教师应该跟初学者多沟通,结合实际例子的创建过程, 讲解每个过程的关键点以及一些不太注意的细节,这些细节往往对后续的创建过程影响很大。             

下面仍以图1为例来说明特征截面在草绘平面中相对位置的重要性。在创建特征1时,选择Top面作为草绘平面来绘制特征1的截面,由Pro/E软件的基础知识可知Top、Right、Front这三个两两相互垂直的面形成了基准坐标系(三个面的交点为基准坐标系原点)和X轴、Y轴和Z轴(两个面相交形成一个坐标轴),当Top面平行于屏幕对着绘图者时,Right和Front面看上去是两个线,这就分别产生了图2中的参照线1和参照线2,在我们绘制特征1的截面时,应该怎么样确定这个截面的相对位置呢?这是很多初学者困惑的地方,甚至这个困惑会在相当长的时间内一直困扰的学生,因此授课教师应尽早为初学者讲解明白,消除困惑。

观察特征1的截面,此截面是一个左右对称的图形,那么怎么样来确定这个图形在Top面上的相对位置呢,这个相对位置主要是指所绘制的截面相对于参照线的位置,对于这种左右对称的图形,一般的方法是使图形关于参照线2左右对称,而图形下边线与参照线1重合,如图2所示,这样设定截面的位置有何好处呢?观察图3,当创建完拉伸特征1后,Right面(其实就是参照线2)正好处于特征1的正中间,使特征1关于Right面左右对称,这为创建特征2提供了很大的方便。

当创建特征2时,选择图3中的A面作为草绘面来绘制特征2的截面,由于之前的合理布局,Right面正好处在特征1的正中间,当A面平行于屏幕对着绘图者时,这时Right面正好变成了图4中的那条竖直的参照线。由于特征1和特征2都是关于Right面对称的,因此我们绘制特征2的截面只要是关于图4中的竖直参照线左右对称,则完成拉伸命令后生成的特征2也是关于Right面左右对称,最后完成的三维造型中两个特征间的位置关系即为正确的位置关系。很多初学者在创建造型的过程中,由于特征1的截面位置是随意的,也能顺利完成特征1的创建,但是在绘制特征2的截面时,由于特征2与特征1有一定的位置关系,特征2的截面与特征1的相对位置的固定则相对比较麻烦,需要多次使用约束命令,这无疑给后续的创建过程添加了很多不必要的麻烦。

总之,布局第一个特征截面的位置是非常重要的,合理的布局会为后续的过程提供很多便利,否则会增加许多麻烦。因此,授课教师在演示每一个例子时,都要着重强调其中的重要性,加之上机实践练习次数的增加,初学者就会慢慢掌握截面的合理布局。

(三)特征截面绘制时不合规范,生成特征时出错

当绘制完截面后,生成特征时出现错误,这是所有初学Pro/E的人都会遇到的问题,对于已较熟练地掌握Pro/E的设计人员和授课教师,某些时候也会出现这样的问题。对于初学三维造型的学生,前几次上机练习时,最多的问题就是自己绘制的截面图形为什么生成三维图形时会出错,而授课教师80%的时间也花费在为这些学生检查截面图形的错误上。只要有多年授课经验的教师才知道这个环节是初学者遇到问题最多的地方,授课时也应做特别强调,但是都起不到良好的效果。唯一的办法就是多做练习,让初学者自己从错误中总结经验,同时,任课教师一定要强调规范绘制二维截面图的重要性,并让初学者深刻理解草绘截面图的要点及要求,这样经过一定时间的学习,初学者在此遇到的困难则会慢慢消除,对Pro/E学习方法的认识也越来越深刻,后续的学习主观能动性也会大大提高。

三、教学改革措施

针对Pro/E课程初学者容易出现的困惑,可以对课程的教学环节、实践环节等几个方面进行一些适当的改革,探索出一些能切实提高教学效果的措施,具体从以下方面进行改革。

(一)创新教学手段,提高学生兴趣

Pro/E课程、CAD课程等这些操作性强的计算机软件类课程,与传统的数学、物理等理论性较强的课程有明显不同。任课教师不应该只依靠教材进行讲解,这样学生的参与度也会降低,整个课堂也会让人觉得枯燥乏味。授课教师应该创新教学手段,丰富课程内容,在平时的教学过程中应该积累一下实际案例,针对授课的内容,拿出针对性的案例,进行案例式教学,将实际案例穿插在整个教学环节,通过实际案例引导学生进行思考,促进师生交流和学生之间的讨论。让学生知道怎么样运用所学的知识进行三维造型设计,这样不仅可以提高学生的上课参与度,还能激发学习兴趣,更能通过实际案例加深理论知识的理解。

(二)打破理论课和实验课的界限,提高实践教学效果

传统教学过程中,理论课与实践课具有明显的界限,甚至理论课是一位教师,实践课是另外一个教师。这种明显的界限对提高授课效果极为不利,传统的课程安排会使理论课与实践课完全脱节,有时甚至理论课与实践课间隔了好几天,等学生进行实践上机练习时,早已将课堂上的理论课教学内容忘到九霄云外了,需要重新进行学习。所以应该打通理论课与实践课的界限,将理论课与实践课融为一体。可以利用现代化机房,将理论课与实践课全放到机房进行,授课教师利用计算机多媒体系统将一次课的两个学时的其中一个学时安排为理论授课,第二个学时安排为实践课程,让学生自己在电脑上进行实际操作。这样理论教学与实践教学式中连续进行,学生学完一个知识点后立马进行实践操作,对理论知识进行加深理解,通过实际案例的练习将课堂上碎片化的知识进行重新构建整合,最终融会贯通。这种教学方式的改革经作者进行了几年,经实践证明能切实提高学生兴趣,获得良好的教学效果。

(三)课程考核评价体系改革

针对课程的自身特点,课程的考核评价体系也是整个课程体系中的一个重要环节,合理且正确的考核评价体系才能真正考查学生的真实学习效果,这对后续的教学体系改革调整是至关重要的。本课程不同传统的理论课程,通过一张卷子就能考核学生的成绩好坏,本课程主要是考查学生动手能力,操作计算机的能力,对软件使用的熟练程度,以及针对实际案例创建时的分析能力。因此此课程可以采用机试的方式进行考核,教师指定实际的案例,学生按照要求在规定的时间内完成,教师可以根据学生的完成情况当成打出成绩,这样才能真正考查出学生对课程的整我程度。此外,还可以采用类似课程设计方式对学生进行考核,给学生一个真实的产品,让学生测量出各种数据,然后在医用所学的知识在计算机上对产品进行三维造型,不仅可以提高学生的动手能力,提高学生情趣,也能真实考查学生的真实能力。

四、结束语

Pro/E课程注重培养学生动手能力、计算机使用能力、分析问题解决问题能力以及创新能等综合能力。为达到良好的教学效果,应该对针对课程的特点,对课程的资源进行配置优化,利用现当代教学手段对教学内容进行改革重建,对实践教学和考核评价体系进行合理改革。

[参考文献]

[1] 孙小捞, 祁和义, 赵敬云. Pro/Engineer Wildfire 5.0中文版实用教程[M].北京: 化学工业出版社, 2015.

[2] 孟婷婷. PROE软件在高职高专机械图课程中的应用[J]. 中国现代教育装备, 2011(23):38-39.

[3] 金初云. 高职PROE课程教学模式创新研究[J]. 科技向导, 2013(17):138.

[4] 姜伟刚, 王超. 机械制图中PROE软件的应用探析[J]. 医疗装备,2014(12):25-26.

Discussion on Common Puzzles and Teaching Reform of Pro/E Course for Beginners

HU Peng-fei, LI Kai-yong

(School of materials science and engineering, Luoyang Institute of technology, Luoyang, Henan 471023)

AbstractPro/E software is a high-grade 3D parametric design software developed by American Parametric Technology Corporation(PTC). It is the most widely used CAD/CAM/ CAE software at home and abroad. It has powerful function, wide application and convenient use, and has been unanimously recognized by the majority of users. Based on this, Pro/E course is also set as a professional compulsory course in many colleges, and plays a very important role in the overall curriculum training system. According to the author's teaching experience of Pro/E course for many years, this paper puts forward some effective teaching reform countermeasures aiming at the puzzles and puzzles encountered by beginners in learning this course, and gets better teaching effect. I hope these teaching experience can provide some reference and help for the majority of Pro/ E beginners and teaching workers.

Key wordsPro/E course; confusion; teaching countermeasures