逆向工程技术高校教学探讨

摘要：逆向工程技术作为现代制造业重要的组成部分，在越来越多的高校中获得重视，作为一门较新的技术，考虑该课程的特殊性，教学方法和手段需要在不断的教学实践中加以完善，本文阐述了结合多年教学实践，在教学方法和教学手段、课程体系改革、教学内容和特色建设等方面做出的一些探索。

关键词：逆向工程；网络；创新

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）29-0151-02

逆向工程（Reverse Engineering，RE）产品设计就是根据已经存在的产品实物，通过扫描设备，获得该实物的三维坐标数据，将其形状在电脑里面显示出来，对该数据模型进行编辑、复原、修改，获得制造该产品的模具数据或工程图，然后反求仿造出产品。目前，很多高校开设了逆向工程技术及应用方面课程，旨在培养学生运用现代计算机技术，根据已存在的产品或零件原型，重构产品或零件的CAD模型，在此基础上进行后续产品的加工制造、快速成型制造、虚拟仿真制造和进行产品的再设计[1，2]，系统地介绍产品逆向反求技术，要求掌握逆向技术的基础理论，采用目前主流的反求软件，结合工程实际，使学生完成入门、提高、产品加工制造完整的逆向反求过程。

一、逆向教学软件及教材的选择

目前比较著名的逆向工程软件有四个。GeoMagic，美国RainDrop公司的逆向工程软件，ImageWare，UG NX中提供的逆向工程造型软件，CopyCAD，是英国DELCAM公司系列CAD产品中的一个，RapidForm，是由韩国INUS公司开发的逆向工程软件。ImageWare具有强大的测量数据处理、曲面造型、误差检测功能。可以处理几万至几百万的点云数据。拥有广大的用户群，国外有BMW、Boeing、GM、Chrysler、Ford、raytheon、Toyota等著名国际大公司，国内则有上海大众、上海交大、上海DELPHI、成都飞机制造公司等大企业。通过比较，采用ImageWare作为逆向实现软件，多年实践证明，效果良好。在教材的选用上，选用本人自己编著并出版的教材《逆向工程基础及应用实例教程》（清华大学出版社，2011），全书分为两个部分，基础部分和实例部分。基础部分介绍Imageware基本知识，根据命令的使用频率，选择常用的优先加以讲解，重要命令均提供实例操作图形，并提供原始点云。实例部分首先根据产品结构特点，剖析逆向反求思路，然后一步步具体地讲解实现过程。精选的实例包含大量的逆向反求技巧，认真体会，学会分析，逐步过渡到对任何复杂的产品均可提出有效的解决方案。此外，授课还参考了目前国内出版的较优秀的其他教材，例如单岩，谢斌飞编著《Imageware逆向造型应用实例》（清华大学出版社，2007）和姜元庆/刘佩军编译《UG/Imageware逆向工程培训教程》（清华大学出版社，2003）。

二、教学方法和教学手段

1.多媒体教学，一人一台计算机授课。开设“逆向工程技术及应用”课程以来，课程授课地点选择在计算机房，一直采用多媒体教学、网络课程现代化教学手段，由于教学内容属于先进的计算机软件应用技术，实行一人一台计算机授课，学生的操作可以与教师的讲解同步，可及时解决课程中出现的问题，采用电脑同步显示教学软件，教师可以及时看到每个学生的电脑屏幕内容，可以检查学生的课堂操作结果、习题完成情况、学生可以在电脑上向教师和同学展示自己的作品。优越的教学条件，极大地发挥了学生的积极性，提高了学生的学习兴趣，获得了良好的教学效果。

2.理论联系实际，注重软件实际操作能力。本课程与计算机软件技术密切相关，只有在掌握理论知识的基础上，能够熟练地应用工程软件，进行产品的逆向反求，才能解决工程中的实际问题[3-5]，因此，十分注重学生的动手能力，本课程的衡量学习成绩的重要标准之一，就是必须能够独立应用工程软件，解决实际问题。相对其他学科，逆向工程更注重实际动手能力。逆向的产品，就是各种工程机械的外形曲面，能否构造高质量的曲面，是检验逆向能力的重要标准。除了基本的理论，更需要大量的实践，在电脑上进行大量的产品实战练习，才能快速构建合格的曲面。相对于其他工程技术，逆向工程不仅需要大量的练习，也需要一定的悟性。对同样的点云，不同的学生，构建出来的曲面质量可能差异极大。勤能补拙，大量的实践训练，才可以培养出合格的逆向工程技术人员。

3.强调创新能力，讨论启发式教学。仅仅能够应用理论知识，采用计算机软件进行反求设计，不能算是一个优秀的人才。创新能力的培养，是本课程重中之重，采用的方法为鼓励学生对一个具体机械设计案例进行分析，课外广泛搜集网络资料，对此进行消化理解，提出多种方案，进行创新设计，在课堂上提出自己的看法，相互讨论、启发，教师点评其优劣，将学生在课题上的发言及表现能力，作为评定其成绩的重要依据。创新能力，是当代大学生需要具备的重要素质。创新能力的培养，在逆向工程课程中尤其重要。从汽车到手机、电脑等，我国在这些方面的主要产品，很多来自于模仿，特别是外形的模仿。逆向工程正是针对产品外形的一门技术，从山寨到自主研发，是每个技术人员必须面对的课题，只有创新，才能成功。

三、课程特色建设

1.结合本土制造业教学。瞄准重庆作为我国汽车、摩托车等机械产品的重要生产基地应用环境，教学内容结合工程实践，提品反求设计，直接为企业机械产品的设计制造提供服务，为研究生的课题研究、毕业设计提供理论和技术支持。与生产实践相结合，收集企业产品逆向作品，对逆向制作精度、曲面的光顺性等技术指标，提出较高的要求，使得理论与实践相结合，为将来在企业实际运用逆向技术提前预演。汽车和摩托车的外部曲面，是汽车品质的重要构成部分，如何借鉴优秀的产品，在此基础上得到自己个性化的曲面，并且构造出A级曲面，是逆向课程的一个挑战，不仅在技术上需要大量的基础积蓄，在介入到产品计划、工艺、生产等各个环节，在教学上均有极大的挑战，作为一门技术课程，这方面还有很长的路要走。

2.教学内容和课程体系改革。加强教学内容和课程体系改革，广泛吸收先进的教学经验，积极整合优秀教改成果，将能够反映本学科领域的最新科技成果及时纳入教学之中。充分利用网络上的视频教程。目前，网络一些培训机构，上传了很多比较成功的逆向案例，既有点云素材，也有逆向制作的视频，比如汽车翼子板，后视镜，鞋子，卡扣，安全帽等，这些案例，对帮助学生了解逆向制作的不同方法，开阔视野，具有良好的作用。需要指出的是，网上的一些点云及视频，由于来源复杂，很多照片素材与视频严重不符，提供的原始点云，与视频中操作的点云并非同一个，需要教师亲力亲为，自己加以验证，才能找出真正适合教学的素材。

3.网络建设。注重使用先进的教学手段，改革考核方法，教学方式进一步进行改革：把教师课堂授课、课堂讨论、课外实践等有机结合起来，进一步发挥信息技术的作用，逐步完善网络教学，充分发挥学生学习的主动性和积极性。加强试题库的建设工作，通过网络课堂批改作业和与学生讨论，做到每三个月对课程上网资源进行有针对性的更新，学生可以通过校园网随时查询有关课程学习的最新参考资料。

时代的发展，淘汰了静态网页，即使动态网页，可以提供数据交流互动的网页，如果没有特色，也不能吸引学生参与。成功的网络教学，应该是简单易用，信息丰富，便于交流的平台。广泛借鉴目前常用的社交软件，例如微信、QQ、微博、社区论坛等形式，甚至有这方面接口，才能真正为学生所接受和利用，才会有生命力。目前还没有真正意义上这样的网站出现。逆向工程，作为一个既有工程技术，又有人文美术等方面知识的学科，具有其他课程所没有的优势，在网络建设上，可以做出很多的选择。如何把教学网站建设得既有学术交流的元素，又像社交网站一样广受欢迎，是一个巨大且有趣的挑战。

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，2013，（9）：60-61

[2]高惠明，孙伟，曲卯林.论逆向工程关键技术研究现状[J].商品与质量：理论研究，2012：148-149

[3]张晋西，郭学琴，林昌华.开设高校创新机械设计课程构想[J].重庆工学院学报，2006，（8）

[4]席成孝.从发达国家人才培养模式改革看我国地方高校应用型人才培养模式的创新[J].安康学院学报，2013，（1）：92-97.

[5]程永强，苗淑清，张建文，吕明.地方工科院校加强实践教学的探索与实践[J].实验技术与管理，2013，（2）：5-9.