三維建模和產品數字化設計技能競賽的研究

張漢山，黃勝銀，孫 敢，葛衛京，畢向陽

（商丘工學院 機械工程學院，河南 商丘 476000）

隨著信息化、工業化、智能化的逐漸成熟，和互聯網+結合，大數據和云計算技術推廣應用，社會各個行業面臨著一次艱難的轉型升級，是挑戰，更是一次大的機遇。在高校教育方面，教育部響應黨的十九大會議精神，為民辦高校提出了高的要求——建設應用型高校。商丘工學院作為豫東一家以工科為主的民辦高校，領導高屋建瓴，提出“素質教育，能力培養，求實創新，注重實踐，面向市場”這一人才教育培養理念，人才培養模式定位在：培養素質高、能力強的應用型創新人才，即培養基礎扎實、知識全面、專業能力強、能獨立有效地開展機械工程生產或科研工作、能發現問題、分析問題、解決問題，有創新思路和意識的專業人才，且具有一定的組織管理、協調能力和較強的團隊合作精神，立足商丘，面向中原經濟區，服務全國。

首先，在教學目標上，既能完成對理論知識的講授，又可以拓寬學生的視野和興趣范圍，達到寓教于樂的目的；在教學方法上，注重理論知識和實踐動手能力互相結合，可以將理論課程融合在實踐動手課程中，把實踐技能競賽中的問題用理論知識來解決，充分調動學生們的主觀能動性，挖掘學生的潛力；在教學管理上，根據現代教育理念，從課程設置、教育方法、考核評價等方面進行探討、研究和改革。其次，對于機械制造及其自動化專業來說綜合技能競賽的投入成本低，收效顯著的特點。從設備收入角度分析，綜合技能大賽的設備可以使用金工實習中那些數控機床，同時學生參加實踐技能競賽，可以促使實驗室設備的完善建設。實驗室中的操作和評價指標可以以工廠企業為標準，在原來實驗室的基礎上進行完善，拓展綜合技能實訓基地的功能，促進實訓基地的資源共享；從培訓師資投入方面分析，綜合技能競賽需要的是熟練操作指導教師，一方面可以不斷完善教師隊伍的建設，另一方面可以提高教師隊伍整體水平（理論知識和實踐動手操作能力）；從科研方面分析，綜合實踐技能競賽，可以避免論文不會脫離實際，讓教師在實踐中達到相應的動手操作能力，

目前，伴隨著我國制造業的崛起和人口紅利逐漸消失，在生產和實踐中有大量的理論性人才儲備，但是缺乏的恰恰是具有熟練操作技能的實踐性人才。認清當今市場和社會對人才需求的形勢，從綜合實踐技能競賽教學目標、體系和教學模式、理論基礎等入手，建立完善的實踐技能競賽教學體系，應對時代對人才的要求。

1 技能競賽的實施內容

1.1 具體改革內容、改革目標和擬解決的關鍵問題

（1）在深化專業教學改革方面。綜合實訓技能競賽可以促進人才培養模式和教學改革，同時檢驗教育教學質量和辦學水平。促使指導教師在技術規范的基礎上，不斷調整實踐操作教學大綱，突破課程的局限性，提高技能訓練的完整性和針對性，同時鼓勵相關教師模擬競賽項目，設計教學活動，進而在課程設計、教學內容重組、行動導向等方面有所創新和突破。

（2）在教學體系方面。要系統改革理論教學體系和產品建模和數字化大賽技能競賽培訓體系。產品建模和數字化大賽以理論教學中的知識為基礎，依附于理論課程。在產品建模和數字化大賽中綜合型、創新型的項目不多，這就需要學生們在實踐操作中不斷地練習。

（3）在體制機制方面。政策機制激勵不到位，產品建模和數字化大賽教師隊伍缺乏積極性，動力不足。同時，由于實驗室在全校層面上在人員配置、課程安排、勞動成果的認定、獎勵晉級、利益協調等方面存在諸多問題，隊伍不穩，實驗室開放的力度不大。因此，如何激發任課教師特別是實驗教師隊伍的積極性，打破封閉式管理，實現資源共享的目標，在更大范圍的操作層面上落實顯得非常迫切。

綜合實踐技能競賽是應用型本科教學環節中十分重要的組成部分，對于加速培養學生的實踐能力、應用能力和工匠精神起到了橋梁與紐帶的作用，是我校加快培養高素質應用型本科人材不可替代的關鍵環節。提高我校機械設計制造及其自動化專業畢業生的就業率與就業質量，培養高素質的應用型技術人才，應重點進行教學模式及其運行機制的研究和實踐，必須進行系統的改革和創新。

1.2 實施方案、方法、計劃（含學期進展情況）及可行性分析

（1）通過調研，了解目前社會對高校專業教學中學生培養模式以及對學生綜合實踐技能競賽的積極性，同時了解高校中實踐教學的改革方向及其研究成果。由于三維建模和產品數字化課程屬于專業基礎課，與《機械制圖與測繪》、《現在控制理論基礎》等緊密相連，但是缺乏在實際生產應用中的經驗，不知道畫圖畫成什么樣子是好，這就需要后續的技能競賽來彌補，將三維軟件作為學習和設計工具，在后續專業核心課程中進行實際應用和技術提升。

大量研究證明，以學生認知規律與能力提升規律對課程內容進行模塊化和系統化改進，以通過優化課程結構與課程內容，讓學生具有合理的知識結構與必備的創新技能，人的創新能力來源于創新思維，創新思維則是建立在合理的知識結構體系和扎實的實踐經驗基礎之上。因此，培養大學生的創新能力，必須要優化課程和實踐競賽相結合，使大學生即有合理的知識結構有具有豐富的實踐動手能力。

（2）根據我校的實際情況，并且與全國高校在專業教學中的改革方向及其研究成果等有機結合，針對機械制造及其自動化的專業人才培養模式，研究與實踐提高學生自主學習能力、實踐能力的途徑與方法。構建科學、合理、可操作性強的實用性人才培養體系。

在基于項目任務驅動的“教學做合一”過程中，創新思維與創新意識培養貫穿教學實施的各個環節。課程教學分為兩個階段:模塊一(草繪與三維造型)、模塊二(虛擬裝配與工程圖)為“學中做”階段、模塊三(機械設計綜合項目)為“做中學”階段。學中做的教學過程中，教師提供詳細圖紙，提出具體要求并控制項目進度，學生以學生為主導，學生在作品設計中可以發揮自己的創新思維與創新能力，在作品中充分體現自己的設計意圖。

（3）實施“競賽導師制”，開展協會自主競賽活動。為了提高學生的創新創造能力，在全程一體化的課程教學之余開展了豐富的第二課堂活動，組建“三維創新設計協會”和三維CAD特長隊，由項目團隊骨干老師擔任“創新導師”，由導師帶領協會學員購置各類小電器、小玩具進行拆裝，對其塑料外形及內部結構進行創新改進設計，經論證合格的設計進行快速成型制樣。

2 改革成果的影響

系統化課程開發理念與開發模式在全院已經作為典范全面地推廣，為學院其它精品課程建設提供了很好的參考和借鑒作用。學以致用，為企業、其它專業課程及課題提供了三維建模技術支持。由教學團隊師生共同開發并不斷完善的三維數字教學資源庫:機械設備3D模型庫、沖壓模具3D模型庫等在多門專業課程中得到應用及推廣，得到授課教師及學生的好評。

該課題的研究成果將大大優化我校機械設計制造及其自動化專業的人才培養模式，加強專業、課程教材和教學方法的綜合配套改革，充分調動并利用學校中現有的實驗設備和資源，提高學生們的動手操作能力，熟練掌握產品建模和數字化建模，并且在能夠在以后的工作實踐中第一時間適應且掌握操作機床的方法，投入到正常工作中。同時讓學生們體會到三維軟件設計的魅力，逐漸挖掘出其工匠潛力，增強社會競爭能力和提高就業率。

3 結語

作為專業核心課程，從課程目標、內容設計、教學組織、教學方法與手段等各方面體現學生職業素質及核心能力的培養，不僅強化技能訓練，更重視創新能力培養，并嘗試將技能訓練與技術開發訓練有效結合，體現了作為高等職業教育中“高”的屬性，較好地處理了“基于工作的學習”和“基于學習的工作”的關系。課程實施的實踐證明，通過課程改革，學生的軟件應用技能及創新設計能力得到了全面提升。

［1］ 俞仲文.時代呼喚高職教育3版［N］.中國青年報，2013-1-14.

［2］ 王宗彥.從三維設計出發改革傳統機械制圖教學［J］.華北工學院學報，2004，（20）.

［3］ 李冬梅.以創新能力培養為目標的設計圖學課程改革的研究與實踐［J］.工程圖學學報，2010，（3）.

［4］ 彭廣威.基于3D軟件應用的沖模設計課程改革探討［J］.模具制造，2012，（11）.