3D大賽在低年級本科生創新能力培養中的應用

何江波

摘要：科技競賽對于本科生的創新能力培養具有重要作用。然而，現有科技競賽普遍對專業知識要求比較高，適合于高年級本科生。針對低年級本科生的創新意識和能力培養問題，文章首先論述了三維數字化產品設計（3D大賽）的特點和其在低年級本科生中開展的優勢；然后，結合我校教師的指導經驗，提出了若干針對低年級本科生的參賽指導方法，以賽促新，提升學生的3D數字化設計和產品創新能力。

關鍵詞：創新能力培養；3D大賽；低年級本科生；3D數字化設計

中圖分類號：G642 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2019）34-0069-02

2015年頒布的《國務院關于大力推進大眾創業萬眾創新若干政策措施的意見》明確提出，“推進大眾創業、萬眾創新，是發展的動力之源，也是富民之道、公平之計、強國之策”。青年學子是未來推動社會發展的中流砥柱，因此必將成為“大眾創業、萬眾創新”事業的主力軍。科技競賽在本科生的創新意識和能力培養工作中具有極為重要的作用，已經被多種類型的科技競賽成果證明。然而，現有科技競賽的參賽學生主要是高年級本科生，如何基于科技競賽培養低年級本科生的創新意識和能力同樣重要。本文探討三維數字化創新設計大賽（3D大賽）在低年級本科生創新意識和能力培養中的可行性與實踐方法。

一、3D大賽簡介及特點

3D大賽是在國家大力推進創新驅動，實現從“制造大國”到“創造大國”轉變，大力發展“互聯網+”和數字經濟新時代開展的一項大型公益賽事，體現了科技進步和產業升級的要求，是大眾創業、萬眾創新的具體實踐。相比于其他科技競賽，3D大賽主要包含三大重要特點。

1.3D大賽涵蓋的行業和專業非常廣泛。3D大賽包含開放自主命題、行業/企業熱點命題、青少年3D科技創新大賽、大學生創新創業大賽和3D新銳&3D數字大師大獎賽5個賽項，每個賽項下面又包含多個參賽方向。

2.3D大賽的參賽作品以計算機模型或軟件為主，不需要制作實物。3D大賽的參賽作品主要以動畫視頻、創新報告、PPT講解等形式展示。

3.3D大賽包含文創參賽方向。3D大賽除了包含數字工業設計等參賽方向，還包含數字文化設計和創新創業等參賽方向，并且評判標準以“創意”為重點和基本出發點，因此3D大賽適合于大部分專業的本科生。

二、3D大賽在低年級本科生中開展的優勢

3D大賽所含參賽項目豐富多樣，競賽周期短，在低年級本科生中開展主要包含以下幾方面的優勢。

1.3D大賽對低年級本科生的基礎知識學習任務的影響比較小。由于3D大賽的參賽作品以計算機模型或軟件為主，因此所要求的投入時間和精力較少，從而最大限度地減少了對低年級本科生基礎知識學習任務的影響。以我校的第11屆3D建模大賽的開展情況為例，3D建模大賽從6月初開始參賽作品的制作，到7月中旬提交參賽作品直接參加省賽，11—12月參加國賽，整個參賽作品的制作時間集中在1個月左右。與之相對應的機械創新設計大賽和機器人大賽，則由于需要制作實物，因而參賽耗費的精力較大。以我校第八屆全國大學生機械創新設計大賽開展情況為例，從2017年暑假便開始參賽作品的設計工作，到2018年7月總決賽，整個參賽周期需要大量時間和精力用于設計、制作和調試參賽作品。

2.3D大賽對專業知識的要求較低。3D大賽所含參賽項目豐富多樣，并且以“創意”為最主要的評判標準，比較適合對專業知識未進行深入學習的低年級本科生。低年級本科生的主要學習任務是對數學、物理、計算機及人文等基礎知識進行學習，而對自身所學專業的專業課程知識還未開始深入學習。因而，低年級本科生不適合參加專業性較強的科技競賽，例如機械創新設計大賽、機器人大賽等。3D大賽以“創意”為最主要的評判標準，大量賽項對專業知識要求比較低，例如數字人居設計大賽、數字文化設計大賽和大學生創新創業大賽。同時，由于3D大賽不需要制作參賽作品的實物，因而也極大限度地降低了對參賽學生專業知識的要求，學生掌握一門3D建模工具便可在教師的指導下完成參賽作品的制作。

3.3D大賽符合當下的通識教育潮流。由于3D大賽所含參賽項目豐富多樣，因此參賽學生既可以參加跟所學專業相關的參賽項目，也可以參加其他專業相關的參賽項目，利于培養學生的學習主動性和豐富學生的知識面。當代大學生通識教育希望大學生成為一個具有主體性和基礎全面的“完整”的人。根據通識教育的基本特點：普適性、基礎性、統整性和深刻性，通識教育理念鼓勵學生結合自己的實際跨學科、跨專業自由選課，充分發展個性，博學多識；鼓勵學生從難、從嚴、從自己實際出發自主選課，從而增強學生的學習主動性，全面提高學生的素質。3D大賽豐富多樣的參賽項目正好符合當代大學生的通識教育潮流。

三、針對低年級本科生的3D大賽指導方法

相比于高年級本科生，低年級本科生對專業知識和3D建模工具還未開始深入學習，因此，教師對低年級本科生進行的3D大賽指導必然與一般的高年級本科生存在差別。

1.通過高階3D建模軟件的學習，提升數字化設計能力。《機械制圖》、《工程制圖》等低年級課程會安排AutoCAD等基本幾何建模工具的學習，因此低年級本科生具備一定的數字化設計能力。但是，低年級本科生并不具備高階的3D數字化設計能力，例如創建關鍵零部件的實體模型、整體幾何模型裝配、模型渲染、運動仿真，甚至進行強度、剛度分析。因而，針對低年級本科生，以學習Pro/E或者UG等高階3D建模工具為手段，提升學生的數字化設計能力是必要的。在實際指導中，存在三種具體實施形式：一是指導教師利用課余時間進行有計劃的輔導，主要目的是加快學生對高階3D建模工具的入門過程；二是學生在學習過程中，自主請教指導教師或者高年級參賽學生，提升自身的3D建模能力；三是根據學生的具體參賽項目性質，以往年的參賽項目為案例，通過訓練強化學生的3D建模能力。

2.補充必要的專業課程。通過《機械制圖》、《工程制圖》等基礎課程的學習，工科低年級本科生雖然具備了一定的3D模型想象能力，但是僅停留在靜態的幾何模型層面，對3D動態幾何模型及3D產品模型幾乎沒有概念。為了提高低年級本科生的數字化設計能力，補充一定的高年級開設的專業課程知識是必要的。例如，在低年級本科生學習高階3D建模工具的過程中，補充《機械CAD》、《機械原理》、《機械設計》和《機械創新設計》等課程中的必要專業知識。

3.“高低搭配”，適當安排低年級本科生的工作任務。由于低年級本科生具備的專業知識較少，如果參賽小組中只包含低年級本科生，則學生必然很難完成參賽任務。同時，由于低年級本科生學習數學、物理等基礎知識的任務較重，如果對其安排較重、較難的工作任務，則必然會影響學生的基礎知識學習。針對上述問題，“高低搭配”是一種有效的解決方法，即一個參賽小組同時包含高低年級的本科生，并且以高年級學生為主。例如，我校教師在指導學生參賽的過程中，一般要求參賽小組的高年級本科生的比例必須超過50%。

4.鼓勵學生參加數字文化設計大賽和大學生創新創業大賽等對專業知識要求低的賽項。3D建模大賽的最終目的是通過競賽形式培養學生的創新意識，對于具體的參賽形式和專業沒有要求。結合低年級本科生的學習任務和知識特點，本文論述了3D大賽在低年級本科生的創新意識和能力培養中的可行性，以及相比其他科技競賽的優勢。然后，結合我校教師的實際指導經驗，提出了適合于低年級本科生的參賽指導方法，旨在提升學生的“3D”數字化設計能力，實現低年級學生的創新意識和能力提高。

參考文獻：

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