基于3D打印技术的Pro/E教学改革研究

　　摘要：Pro/E软件教学是目前高职院校普遍开设的一门课程，本文分析了当今Pro/E教学中中出现的一些问题，将3D打印技术引入到Pro/E的教学当中，研究了3D打印技术与Pro/E教学的结合过程，这不仅是提高学生学习兴趣的重要手段，而且是将来人才培养的重要趋势。

　　关键词：3D打印技术；Pro/E；高职院校

　　3D打印技术作为快速成型技术中的一种，如今已经逐渐应用于工业设计、模具制造等领域。Pro/E软件是目前机械行业中主流的CAD/CAE/CAE软件，国内的高职院校也大量的开设了该软件的学习课程。在传统的Pro/E软件教学中，学生只是简单的将二维图形转化成三维实体，学生并不能完全理解绘制的三维实体，同时随着教学时间的推移，学生的学习兴趣会逐渐减弱。本文将3D打印技术与Pro/E教学相结合，不仅能提高学生的学习兴趣，而且能够提高Pro/E教学效率[1]。

　　一、当代高职院校Pro/E教学现状

　　Pro/E是一款功能强大CAD/CAE软件，高职院校开设Pro/E课程，主要是让学生掌握利用Pro/E软件进行实体造型、工程图绘制和数控加工等功能。目前，在高职院校中Pro/E教学模式主要为两种：“演示-练习”法，案例教学法。由于“演示-练习”法不能充分的调动学生学习的主动性和创造性，多数院校目前在Pro/E教学中采用的是案例教学法。

　　然而，传统的案例教学法也存在着一些缺点，譬如学生的建模过程与实际生产需求脱节，虽然学生完成了Pro/E建模，但是学生仍然不清楚建模实体与现实生产存在的差异。同时，如果教师对实体的理解不够透彻，也会影响Pro/E教学质量。为了解决上述教学中存在的局限性，本文将3D打印技术引入到Pro/E教学中，提高教学效率。

　　二、3D打印技术

　　3D打印技术是将数字化模型空间网格化，通过像素化分解成为空间点阵，将粉末状塑料等材料通过层层堆积的方式构造出物体。目前3D打印技术主要分为四类：叠层实体制造技术，选择性激光烧结技术、固化成型技术和熔融沉积造型技术。

　　在国内，较早开始3D打印技术研究的有华中科技大学、清华大学和西安交通大学。而高职院校也纷纷将3D打印技术引入课堂，作为提升学生职业素养的重要内容。目前桌面型的3D打印机价格在每台2000～40000左右，学校可以根据市场需求，围绕3D打印技术开展教学。

　　三、3D打印技术在Pro/E教学中应用

　　3D打印技术是以数字模型为基础的快速成型技术，而高职院校中Pro/E课程中主要培养的就是学生三维造型的能力，所以将3D打印技术引入到Pro/E软件教学中，首先可以丰富教学内容，提高学生学习兴趣，激发学生的创新思维，其次由于3D打印机不占空间、携带方便，而且制造耗时短，所以在课堂上应用3D打印技术非常的方便。

　　学生应用Pro/E软件绘制出相应的三维数字模型，再通过3D打印机将数字模型转化成实体模型，这是学生从软件理论到实际应用的实践过程，这样既能提高学生的动手实践能力，而且能调动学生的学习兴趣。另外，目前的Pro/E项目化教学都是学生组成团队来共同学习，在团队中，学生各有分工，大家通过查阅资料、互相学习，最后完成3D实体作品，在此过程中，学生提高了沟通能力，培养了学生的团队精神，有利于学生将来走向工作岗位[2]。

　　在将3D打印技术引入Pro/E软件教学前，教师需要充分理解3D打印技术的内涵，3D打印机的工作原理，并且会熟练使用3D打印机来创建新的实体。同时教师需要根据学生的特点，企业对人才的实际需求，制定相应的教学内容，不能盲目、生硬的将3D打印技术引入到Pro/E教学课堂。

　　通过总结一般Pro/E教学规律，将Pro/E软件教学与3D打印技术相结合的过程如下图所示：

　　如图所示，首先教师必须将Pro/E软件的建模方法向学生进行讲解，学生能够熟练使用Pro/E软件进行三维图形的绘制，然后学生需要通过教师的教导能够掌握3D打印机的使用方法。在教学初期，教师布置一些简单的机械零件的Pro/E造型案例，学生可以将这些案例的数据导入到3D打印机中，从而打印出模型的实体。最后，学生需要完成一个类似于课程设计的作业，学生首先通过分组，各组确定自己的一个设计方案，学生通过向老师请教、查阅资料完成各自的设计，并且将设计产品通过Pro/E软件建模，最终将各组的设计产品通过3D打印设备打印成实体，教师对这些作品提出自己的意见，学生之间也可以互相评价，最终形成一个各方面比较完善的作品。

　　四、总结

　　3D打印技术应用于Pro/E教学中，提高了学生的学习Pro/E软件的兴趣，让学生了解到了最前沿的快速成型技术，并且在创作过程中培养了学生的创新能力，锻炼了学生思考问题和解决问题的能力。但是，3D打印技术仍然存在着一些不足，比如，3D打印的材料比较昂贵，大面积使用会导致了教学成本的大幅提高；其次，在Pro/E教学课时中增加3D打印技术的教学，需要适当的增加教学课时；另外，3D打印是一门新兴产业，教师对其技术内涵、应用前景都还理解得不够透彻，所以应该加强这方面的职业素质的培训，以适应将来学科的发展[3]。

　　参考文献

　　[1]肖苏华，龚雄文，陈建环，李小曼，鲁霞.3D打印技术在Pro/E软件教学中的应用研究[J].广州职业学院学报，2015，9（2）：90-92.

　　[2]肖苏华，李俊松，陈建环.高职机械类专业Pro_ENGINEER软件课程教学改革探索和实践[J].广州城市职业学院学报，2010，4（3）：81-84.

　　[3]张海录，张增凤，郭睿智.基于3D技术机械类“3+1”人才培养模式教学改革与实践[J].中国电力教育，2013，34：50-51.

　　李元源

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