4实验类别设置
从学生能力的形成和提升过程看，能力的培养是一个逐渐形成、综合作用和螺旋上升的过程。按照人类认知和学习规律，能力培养的逐渐形成过程要经历从知识学习到初步能力形成再到目标能力形成这样一个渐进的、动态的连续过程[10]。基于逆向工程实验体系的设置根据知识的认知、积累和发展规律，定位于教学目标，按基础性实验、综合性实验、设计性实验三个类别对学生进行连续性训练和递进式培养。基础性实验是教学所必须的基本实验，应用单一或少量知识、原理，使用基本实验方法进行基本技术操作的就可完成的实验，通过这类实验训练，要求学生了解、理解和应用实验对应的基本原理或者知识点，掌握基本实验方法和技能。在基于逆向设计的实验体系中基础性实验项目选用表面造型简单的零件，如玩具飞机、玩具汽车外壳，完成曲面重构模块。通过这一过程学习非接触测量技术，学习点云数据的处理方法，掌握逆向设计的基本过程，学习逆向工程的知识。这种类型的实验可在《机械创新设计》课程中对整个专业的学生中作为实验教学内容。综合性实验由一项复杂任务或者多项简单任务组成，这类实验具有知识深化或者多重知识交融的特征，要求学生在基础实验的基础上采取更灵活更综合的方法去解决问题，在这个实验过程中使学生解决复杂工程问题的能力和综合思维方法得到提升。基于逆向工程的综合性实验项目分为二大类：一类为提高型项目，项目内容为复杂零件的曲面重构；另一类是任务组合型项目，内容为零件的逆向设计与成型。提高型综合实验项目一般选取表面复杂的零件，这类零件数据采集时有一定的难度并需要一些经验，对测量技术有深度的训练，同时在点云数据处理和曲面重构过程也需要更多操作和技巧，如方向盘的逆向设计。通过这类项目学生的逆向设计能力得到深层次的训练，基本能适应工程需要。这一类实验适用于实验室开放，对逆向设计有兴趣的同学。任务组合型实验一般是选取简单零件完成曲面重构和产品成型两个模块。这一项目选取的零件一种是基础性实验时零件完成曲面重构后继续完成快速成型，目的是训练逆向设计的基本能力并熟悉快速成型增材制造技术相关知识，这类实验可以在《先进制造技术》课程中分组完成。另一种是选取规则几何结构的零件完成参数曲面重构，进行简单的编辑后进行模具设计或者数控编程，这主要涉及《模具制造工艺》《机械制造基础》《数控机床》《机械CAM》等课程的知识，这类实验可以在这些课程中作为实验内容开设。设计性实验就是以培养学生设计、分析能力和创新能力为核心目的的教学实验，是知识、能力、素质形成的综合训练与培养[11]。这种实验以一个清晰的、需要解决的设计问题作为起点，进行技术性、可行性设计，并进行测试与验证以解决问题，产出相应设计成果作为终点。实验性设计既是教学过程，更是设计、分析和创新过程。设计性实验项目产品选取一般为设计中的主要受力件或者装配中的关键件，要求完成曲面重构模块和产品优化模块。在实验中注重的是培养学生的设计思路、流程和获得较优解的方法，设计性实验要求的不仅仅是设计成果，更要求的是设计思想。学生通过查阅资料，对最优的设计方案先有预期，利用CAE分析结果做出改造创新性设计，最终获得最优的设计方案。这一实验过程主要培养学生工程分析能力及问题的求解能力，这类实验注重自主性、探索性、过程性、和学科性。运动分析项目适用于《机械原理》《机械设计》课程设计，有限元分析可以实验于《材料力学》《有限元分析》等课程的课外作业，这两种实验项目亦可作为大学生创新项目。
5结束语
每一种能力的培养都不是一个单独的教育教学活动可以能够完成的，它需要多门课程或教学活动的综合作用，需要这些课程渐进累积、强化、相互作用甚至循环反复才能够实现。本文探讨了基于逆向工程的实验体系的构建，这一体系强调了知识内容的关联性、设计的连续性，这一体系是从单一的逆向设计技术到设计与制造结合、设计与分析相结合的渐进过程，为学生工程能力的培养和创新能力的提升提供了一种新思路。
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