杨长辉

摘要：逆向工程技术是产品创新设计的重要技术，逆向工程课程是高校机械设计制造及其自动化专业开设的一门重要课程，该课程涉及到多个学科，需要进行系统性的教学设计。本文在教学资源、教学内容和教学方法等方面分析了目前高校逆向工程教学中存在的问题，在教学资源建设、教学知识更新以及理论与实践教学方法方面并给出了相应的对策，旨在激发学生自主学习和实践创新的能力，提高该课程的教学质量。

关键词：逆向工程；教学改革；教学方法；对策

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2018）30-0170-02

逆向工程（Reverse Engineering，RE），也称反求工程、反向工程、抄数，指对存在的模型和零件进行实物测量，根据测量结果重构CAD模型的一个过程。该模型可以用于分析、修改、制造和检验等多种目的[1]。

一、目前教學中存在的问题

当前高校逆向工程教学存在的问题突出表现在教学材料缺乏、教学内容落后、教学方法单一，不利于激发学生的学习兴趣和调动学生学习的积极性，制约了学生创造力的发挥，严重影响了该课程的教学效果。

1.课程教学资源匮乏。（1）目前公开出版的教材缺乏系统性，要么完全注重概念与原理的讲述，要么完全是软件操作，学生很难系统性了解和掌握逆向工程的全过程，不适宜作为本科教材。（2）缺乏翔实的多媒体课件和案例、视频教学材料，教学材料碎片化，不能很好地引导学生进行学习，束缚了学生学习的自主性。

2.教学内容陈旧。（1）随着3D打印技术的快速发展和成熟，教学内容应该与时俱进，教师不能停留在教一教反求软件，或者简介一下基本原理，而应该把原理和实践结合起来，设置理论课和实践课，让学生能够学以致用。（2）教学用的软硬件没有根据社会的需求及时更新，致使培养环节与社会需求脱节。

3.教学方法单一。（1）逆向工程这门课程需要学习多种软件，仅靠课堂讲授达不到要求，应该在机房和实验室进行分组教学，以实现边讲边练的目的。（2）缺乏或者实践环节训练不够。目前我校的实践课程仅仅是让学生学会用反求软件进行重构，缺少前期的测量以及后期的原型制作环节，影响了学生学习的积极性，也影响了教学质量。要让学生走出课堂亲自动手实践，包括测量设备、反求软件以及3D打印设备，完成一件产品的整个逆向过程。

二、解决问题的对策

针对上述问题，分别在教学资源建设、教学内容、教学方法等方面进行探讨，给出解决方案和对策。

1.加强教学资源建设。逆向工程涉及的技术较多，从现实产品原型到最终形成三维数字模型以及快速原型一般可分为4个阶段：采用三坐标测量机或激光扫描装置来获得零件原型表面点的三维坐标值；按测量数据的点云数据对其进行分割，采用几何特征匹配与识别的方法来获取零件原型所具有的设计与加工特征；在三维反求软件中分别做表面模型的拟合，并通过各表面的求交与拼接获取零件表面的数字模型，以及对模型的改进和创新；利用快速成型技术制作出实物原型，以进行验证分析[2-3]。因此教学需要的各种资源较多，需要加强建设。首先，要根据人才培养方案和课程标准，对逆向工程的教学内容开展教学研究，构建以实用性内容为主的、培养学生工程应用能力的课程内容体系，编写符合我校的项目驱动校本教材，从反求的基本概念，到测量技术、重构技术以及快速原型技术，形成系统的知识体系结构，穿插具体实施的项目和案例，并在教学实践中推广使用，丰富完善。其次，创建学习资源库，创建仿真和模拟教学；加强教学硬件建设，在信息资源平台上提升专业服务；教师在备课过程中搜集数字模型、视频、图片等，加强案例库建设。

2.不断进行知识更新，适应社会需求。逆向工程技术的发展日新月异，学科也呈综合化的趋势，尤其是3D打印技术的快速发展，体现了计算机、机械、电子等各学科之间互相渗透，学科联系更加紧密。因此，教师要不断学习，不断淘汰旧的知识，汲取最新的、最前沿的技术信息，这样学生才能够做到学以致用，更好地适应社会需求。进行知识更新不能仅仅靠教师自身努力，需要学校和教师的共同参与。首先，学校要利用多种渠道对教师进行培训。鼓励和组织教师参加进修、学历教育等国家和地方的教师培训，规划和开展持续的校本培训；通过案例培训、参与性培训等多种多样的教师培训模式，持续提高教师的综合素养和教学能力；鼓励教师积极参与各级各类技术教研活动，不断提高教学研究能力和自我发展能力。其次，教师应不断地更新自己的理论知识和实践知识，提高个人业务水平。教师要充分利用互联网资源，了解逆向工程技术发展的最新动态，了解相关的科研项目最新成果，及时获得教学经验和教学研究成果；注重交流与合作，认真学习、积极思考、虚心请教，并根据自己所需要获取的知识，寻找具有这些知识和经验的人，建立自己知识来源的交流圈，这样可以让参与交流的人都能获得分享和满足。

3.改进教学方法，提高教学效果。逆向工程课程强调培养学生的综合解决问题的能力，从原始的样品到点云的采集，到高质量的曲面重建，以及模型的改进和最终原型的制作，需要学生具有娴熟的测量和原型制作设备操作能力、熟练的软件应用能力、丰富的联想及创新能力，因此教学过程中应该设计符合该课程的教学方法，引导学生进行各项能力培养。在课堂教学方法方面，采用基于自主式项目驱动教学方法，根据教学内容，开发多种类型的子项目及可自由组合式的综合实践项目，学生可以自主选择项目实施对象、自主制定项目实施方案、实施项目及总结汇报，激发学生的学习兴趣，尽可能地挖掘学生的创造力。以项目为中心、以培养学生创新能力为目标，创建边学边练、适应个性发展的教学模式，引导学生进行主动性的学习；建立学习小组，培养学生的团队协作精神和自我管理能力，同时学生个体的学习能力、综合应用能力在项目进程中得到加强；以学生为中心，为学生提供逆向工程的自主学习的软硬件环境，保证提高学生的工程应用能力；充分利用互联网工具和微博、微信等新媒体平台进行教学，把与课程相关的文本、图像、动画、视频进行知识结构化重组，建立专题讲解、知识点复习、教师点评的小型微课，学生可以利用基于手机移动设备，充分利用碎片化的时间进行随时、随地学习，还可以随时跟老师、同学进行在线交流和知识共享，让学习变得更有趣。

三、结束语

在教学资源、教学内容和教学方法等方面分析了目前高校逆向工程课程教学中存在的问题并给出了相应的解决对策。（1）编写适应逆向工程课程教学要求的系统的教材，创建丰富的教学资源库是做好本课程教学的基础。（2）不断进行知识更新，利用培训及自我学习不断把最新的、前沿的知识汲取到课程教学中来，做到与时俱进，以适应社会快速发展的需求。（3）在理论教学和实践教学方法上创新，以培养学生自主学习能力和综合分析问题、解决问题的能力为核心，提高学生的团队意识和创新思维能力。

参考文献：

[1]吴凤林，李雄.逆向工程技术在工业设计实践中的应用[J].学园：教育科研，2012，（9）：60-61.

[2]梁珣，周兴.基于产品数字化设计的CAID实验室架构研究[J].实验技术与管理，2009，26（8）：152-154.

[3]金涛，陈建良，童水光.逆向工程技术研究进展[J].中国机械工程，2002，13（16）：1430-1436.