基于全國3D大賽的機械專業學生創新能力培養的研究

殷振+周雯雯+劉意+姚和陽+史發揚

摘 要：大學生創新能力的培養，是推動人才培養模式改革的重要途徑。針對機械專業學科的特點，在機械類學生創新能力培養方案的探索中，詳細介紹了基于全國3D大賽對機械專業學生創新能力培養的流程及效果。通過激發學生的創新興趣，形成良好的創新思維，提高學生的綜合素質，營造濃厚的校園創新文化氛圍，對高校的教學改革和創新型人才的培養具有重要意義。

關鍵詞：全國3D大賽 機械專業 創新能力 教學改革

中圖分類號：G64 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2016）11（b）-0132-02

全國3D大賽（3DDS）全稱“全國三維數字化創新設計大賽”，以“推動3D技術普及、提升自主創新能力”為主題，以“以賽促教、以賽促學、以賽促用、以賽促新”為宗旨，以創新驅動工業產業發展為目標，推進工業與互聯網+的融合，逐步將“工業制造”發展成“工業創造”。

隨著德國“工業4.0”和我國“中國制造2025”的提出，智能化逐漸成為全球焦點。工業制造是衡量國家綜合國力的一項重要指標，而3D技術也成為實現中國2025的基礎支撐和重要保障。機械專業學生作為當今制造行業的主力，在社會需求和大學生就業形勢的壓力下，對其創新能力和動手實踐能力的培養方面有一定的要求，提高機械專業學生的創新能力成為高校教學不容忽視的問題。學生在學習、掌握專業基礎課的同時，有針對性地參加創新設計類大賽，對學生綜合運用所學專業知識、培養創新能力和動手實踐能力、提高個人綜合素質、增強團隊合作精神，對高校營造自主創新氛圍、改善教學質量具有重大的推動作用。

1 全國3D大賽對機械專業學生創新能力培養體系架構

全國3D大賽本著“科技與文化融合”“工業與藝術互動”及“3D FOR ALL”的理念，設置了工業與工程設計大賽、數字建筑BIM設計大賽、數字表現設計大賽、微電影大賽、網絡創意營銷大賽、企業命題設計大賽、3D創業大賽與3D產業年度風云榜評選等八大項賽事，基本涵蓋了各個領域和方向。大賽以“三維數字化”與“創新設計”為特色，要求作品是具有實用性的創新設計，基于三維軟件，并體現三維數字化設計方法與流程，最終以三維數字化仿真形式表現出設計結果。

全國3D大賽著重考察設計過程、設計文檔、設計源文件以及設計結果，評審標準包括設計創意性、視覺美觀性、工程實用性、技術先進性等因素。基于全國3D大賽驅動機械專業學生創新能力培養的方法，在專業老師的指導下，讓部分感興趣的同學對各自所接觸的機械類產品進行創新設計，以部分帶動整個機械專業的創新氛圍，學生自行確定設計方案、查閱并收集信息、方案計劃性實施、定期小結并匯報至整個創新產品結構的完成。老師在整個過程主要對學生專業知識及常識的欠缺進行補充，匯報過程中及時提出錯誤并指導學生改正落實。機械類專業，實踐教學尤為重要，3D大賽與常規實踐性教學相比，在理論與實踐相結合的基礎上，以學生學為主，老師教為輔，打破傳統老師授課的固定教學方式，真正提高了學生的自主學習研究能力和思維創造性。

2 全國3D大賽對機械專業學生創新能力培養指導

2.1 教學理念的指導

教師在以培養學生創新能力為目標的同時，其教學理念的創新是重要保障，要善于發現機械專業的發展方向和主要科研成果，時刻關注畢業生就業的形勢，做到與時俱進，不斷擴充自我的知識框架，以高效的方式教學。目前，教學改革仍處于課程調整、大綱修改等階段，沒有從根本上做出提高大學生創新能力培養的研究。通過全國3D大賽等科技競賽，對深入教學改革起著決定性作用。專業課老師在授課時，可結合以往大賽獲獎的作品進行講解，使書本的理論知識更充分地得到理解，豐富了教學內容的同時，也提高了學生的專業創新興趣。

2.2 獨立意識的指導

創新設計關鍵在于提出問題。因此，指導老師的首要任務在于引導學生多觀察、多發現、多思考，大到可實現產品生產的機器，小到生活中常使用的工具，設計過程中，教師要定期關注學生的學習方法和成果，并尊重學生的首創精神。

2.3 競爭意識的指導

和傳統教學略有不同，實踐教學中遇到問題、解決問題，一般規定時間并時刻注意過程中發生的不確定事件，這就要求學生具有較強的應變能力。在指導老師和團隊組長的帶領下，定期進行匯報，采取優勝劣汰制，打消那些不思進取，遇到挫折就退縮的學生仍想有利可圖的念頭。身為大賽一員，應樹立正確的競爭意識，敢于競爭，善于競爭。

3 全國3D大賽對機械專業學生創新能力培養的流程

3.1 創新點的選擇

創新點的選擇，要順應時代發展要求，切合實際，并結合自身能力，最終可將創新設計作品應用于社會市場。在參加全國3D大賽前，教師組織學生進行賽前培訓，對3D大賽流程進行熟悉，主要包括作品選題的技巧、大賽規則的分析等，選題時對于未接觸過的知識點，引導學生初步了解其知識框架，具體內容的學習由學生自主完成。

3.2 創新點分析

創新點的分析是創新設計的決定性問題，直接決定了作品的創意性和應用性。對于一個創新點問題的提出，首先根據產品本身的使用性能進行分析，結合實際生產中的工藝性能及社會市場的需求，同時還要考慮產品制造的可行性、成本等問題。

3.3 創新設計

創新設計是整個3D大賽過程的核心，作品的創意性、實用性等直接決定了大賽的最終結果。因此，教師應根據學生所提出的創新點，考慮學生自身能力，同時結合實際生產應用，對學生進行有針對性的一對一指導，以便創新設計中發現問題進行及時溝通、解決，確保大賽的順利進行。

3.4 組建學生創新團隊

長期以來，教師主要以班級為單位進行集體授課，課后學生以個人自主學習為主，這種模式的學習很難因材施教并發掘學生的創新能力，同時也不利于同學之間培養團結合作能力。大賽中，教師采取自由組織小團隊的方式，可作為討論團隊或互幫團隊，集體商討，確定設計方案，分工協作。

3.5 創新評價

創新評價采用每周小結形式匯報，月底總結進行互評的方式，所有團隊每月集合一次，以學生交流為主，進行團隊互評，給予建議。這樣既鍛煉學生交流能力，加深專業知識的印象，又可以解放教師，使教師有更多的精力和時間不斷充實自己，掌握最新學術動態，更高效地指導學生。經過每次互評后的不斷改進，更加明確創新方向，為最終成品的形成奠定基礎。

3.6 創新方案的實施

創新方案設計主要以3D建模設計、CAE仿真分析等形式呈現。3D建模設計主要通過Solidworks、UG等三維建模軟件，對設計中的零部件進行建模、裝配等。CAE仿真分析主要包括強度校核與壽命評估、動力學仿真等。方案設計完可通過CAE仿真分析平臺，對產品進行零誤差制造，及時發現設計時的不足，進而通過優化設計尺寸、性能等達到產品的可行性要求。

3.7 創新過程管理與激勵機制

參賽各個階段，以學生為主體，為培養學生的協調管理能力，在老師的指導下，由學生自行組織和管理，自主學習。整個參賽小組推薦出一名動手能力強且責任性較強的學生作為教師和學生團隊間的信息“橋梁”，同時做好各團隊之間的協調工作，定期將總結情況匯總給教師。各團隊也制訂自己的管理制度，定期匯報。

合理的激勵機制對學生的專業興趣、創新思維培養起著積極性作用。在蘇州科技大學人才培養方案中，所有參與大賽入圍及獲獎的同學給予創新學分，這種激勵機制極大地提高了學生的參賽積極性，并有效地鍛煉了學生的創新思維。對于省級以上獲獎的學生，學校設立專項經費給予獎學金獎勵制度。在教師的職稱評定中，將指導參賽學生在全國3D大賽中所獲的獎對應相應的加分項，同時給予和獲獎學生同等獎金額度的現金獎勵。

4 結語

創新意識、創新思維與創新能力的培養是工科人才培養的重要內容。目前，我們一直堅持大學生創新能力培養的教學改革，以學生自學、實踐為主，教師授課為輔。在該教學方法下，學生的創新思維得到了解放，自主學習能力、動手實踐能力和團結協作能力得到了進一步提高。同時，教師需要有較高的工程素養，引導學生解決問題，不斷培養學生自主探索和創新思維能力。

基于全國3D大賽的機械專業學生綜合能力培養方法，參賽的畢業生就業狀況相當看好，他們進入崗位能很快地適應工作環境，較快成為技術主力。部分參賽學生在以后的深造學習中表現出良好的創新、科研能力。該培養方法的成效獲得學校師生的高度認可，為高校的教學改革提供一定的借鑒作用。

參考文獻

[1] 田社平，陳洪亮.通過本科生研究計劃培養大學生創新能力的幾點思考[J].電氣電子教學學報，2006（2）：1-3.

[2] 楊威.基于科技與學習競賽的大學生科技創新能力培養[J].科技與管理，2010，12（3）：120-123.

[3] 孔凡坤，王鋒，王萌.全國3D創新設計大賽與學生技能提高關聯探討[J].職業技術，2015（11）：46-47.

[4] 朱清時.注重創新素質 培養成功的創新型人才[J].中國高等教育，2006（1）：12-14.

[5] 汪傳生，韓兆林，史俊友.創新大機械學科實踐教學體系與適應人才培養需要[J].實驗室研究與探索，2007，26（12）：9-11.

[6] 吳文通，李和平，賴成瑜.基于賽事的高校學生創新能力培養的實踐研究[J].井岡山學院學報：自然科學，2009，30（5）：143-145.

[7] 付雄，陳春玲.以科技競賽為載體的大學生創新能力培養研究[J].計算機教育，2011（6）：29-31.