三維數字化教學資源在高職院校學生創新能力培養中的應用＊

朱紅波，王偉，李凡，王迪

三維數字化教學資源在高職院校學生創新能力培養中的應用＊

朱紅波，王偉，李凡，王迪

（克拉瑪依職業技術學院，新疆 克拉瑪依 834000）

隨著中國社會經濟發展和產業結構轉型升級不斷加快，企業對技術應用型人才創新能力要求逐步提高。在“互聯網+教育”背景下，信息技術推動高職院校教學形式、內容以及方法不斷創新。通過分析當前高職院校針對學生創新能力培養采取的措施，提出應用三維CAD軟件針對企業典型機械設備和3D大賽競賽項目開發三維數字化教學資源，建立虛擬實訓平臺，將信息技術融入教學改革、教學資源開發與應用，促進學生創新能力培養。

三維數字化；教學資源；高職院校：創新能力

隨著中國社會經濟發展和產業結構轉型升級，企業特別是中小微企業的技術研發和產品升級要求技術工人不僅要掌握專業基礎理論知識、職業技能，還要具備一定的工程應用能力和創新能力。高等職業教育以培養高級應用型技術人才為目標，為產業發展和技術進步提供人才保障，加強學生創新能力和創新精神培養既是職業教育必然的發展趨勢，更是高職學生成長與發展的現實需要[1]。隨著國家創新驅動發展戰略的實施和現代信息技術在教育教學改革中的不斷應用，以信息化手段促進創新能力培養逐漸成為近幾年來高職教育研究的熱點問題。

1 高職院校學生創新能力培養現狀

高職教育強調職業教育特性，以學生就業為中心，主要針對學生畢業后就業崗位設置課程內容，通過各種實踐教 學強化技能訓練。隨著高職教育改革的深入實施，許多的高職院校在人才培養目標、課程內容、教學方法和手段等方 面進行了大量的改革和創新，但基于崗位操作規范固化的教學模式和技能訓練模式，不利于學生創新意識的培養和職業發展。

隨著企業對技術技能人才創新能力的要求不斷提高，各高職院校圍繞學生創新能力培養進行了大量的研究和探索，主要體現在：①進一步明確人才培養目標，修訂和完善專業人才培養方案，將創新教育貫徹人才培養各個環節[2]；②加強校內外實訓基地建設和師資隊伍建設，完善專業課程體系、設置創新課程，在專業教育中融入創新教育[3]；③打造創新能力培養平臺、制訂獎勵制度，鼓勵學生參加創新社團、科研項目、學科競賽；④創新教學模式，將信息技術、數字媒體資源融入專業課程教學，采用線上、線下結合，發揮學生主動學習效應等方面。這些措施對高職院校學生創新能力的培養起到了積極的促進作用，但隨著現代信息技術的發展，人們可以通過多種平臺和途徑獲取知識和信息，在“互聯網+教育”背景下探索數字化教學資源在創新能力培養中的應用也逐漸成為現代職業教育一種新的發展趨勢。

2 數字化教學資源的特點與優勢

隨著中國教育信息化的快速發展，傳統的教學內容、教學手段和教學方法已經不能適應經濟社會發展對高職院校學生創新能力的培養要求。信息化教學作為一種新的教學模式，將各種數字化教學資源應用于職業教育人才培養，極大地豐富了教學內容，創新了教學方法，提高了學生學習興趣和主動性。數字化教學資源是一種以信息化手段為主要載體的新型信息資源，它將各種知識、資料、信息等以文字、圖片、動畫、視頻、虛擬仿真等多種形式呈現的資源集合[4]，具有展現形式多樣、學習方式靈活、資源分享平衡、交互體驗性好、真實感強等特點，適合學習者主動學習、互動學習、直觀學習和移動學習，可靈活應用于線上、線下多種教學過程。教學實踐表明，在專業課程教學中有效利用各種數字化教學資源，可以激發學生學習興趣，是培養學生自主學習能力和創新能力的有效途徑[5]。

3 三維數字化教學資源的開發與應用

近年來，高職院校教學資源庫建設不斷推進，各種微課、慕課、精品在線開放課程等多種信息化教學模式逐漸形成，促使高職教育數字化教學資源建設快速發展，但教學資源重復建設、教學資源利用率低等問題仍制約著數字化教學資源在高職院校實際教學過程中發揮更高效、更重要的作用[6]。造成數字化教學資源利用率低的一個重要原因是高質量教學資源少、資源類型單一，以文本、圖片、PPT等資源為主，并且只是簡單堆積。高職院校應圍繞當前“互聯網+教育”、智慧學習環境建設，結合高職專業特點和學生實際，重點加強視頻動畫、三維仿真、虛擬實訓等立體化教學資源和應用平臺，進而滿足開放式、交互式信息化教學要求和學生創新能力培養。三維CAD是新一代數字化、虛擬化和智能化設計平臺的基礎，是培育創新型人才的重要工具。基于三維CAD軟件開發三維數字化教學資源，有效解決高職院校實訓設備不足、場地受限、實訓安全等問題，推動現代信息技術在高職教育教學改革以及創新型人才培養中的應用。

3.1 針對企業設備開發三維數字化教學資源

結合高職機械類專業工程應用性和實踐性強的特點，調研畢業生崗位操作設備種類，通過查閱設備圖紙資料和對設備進行現場測繪，獲得零件各種尺寸和技術要求，應用Solidworks、3DVIA等軟件進行零件三維建模、產品裝配、運動仿真等，累計完成單級懸臂式離心泵、單級雙吸離心泵、多級離心泵、漩渦泵、螺桿泵、齒輪泵、隔膜泵、空氣壓縮機、機床主軸箱等20余種設備和部件的1 300余個零件的三維建模及裝配，以電子課件、電子圖冊、視頻、三維模型、動畫及混合媒體等多種形式呈現的數字化教學資源庫，實現了專業課教學和學生自主學習等功能。利用 Solidworks 軟件建模導入3DVIA Composer建立三維虛擬拆裝平臺，實現觀看方式和零件細節交互的虛擬展示，可以生動形象地展示設備的各個部件、內部結構、工作原理，在虛擬拆裝過程中可以對設備進行拆卸、安裝、移動、旋轉、放大縮小和運動仿真等操作，同時也可以對以往的步驟進行更改和回放。通過虛擬拆裝平臺和真實實訓拆裝實現教學過程中的虛實結合，這樣既能提高教學效率，又能避免大量的破壞性拆裝，提高了學生的工程實踐技能，加深了對相應理論知識的理解，可以讓課程更具靈動性、互動性、直觀性，提高學習興趣，擺脫傳統教學理論過多、缺乏實踐的弊端，還能讓理論與實踐更好的結合，促進學生動手能力、空間思維能力和創新能力培養。

3.2 圍繞“3D大賽”競賽項目開發三維數字化教學資源

近年來，全國各地陸續舉辦各級各類創新設計大賽，為高職院校各專業學生提供廣闊的創新實踐平臺。其中三維數字化創新設計大賽（簡稱“3D大賽”）以“三維數字化”與“創新設計”為特色，以“創意、創造、創業”為核心，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[7]，要求將實用創新活動基于三維數字化平臺或使用三維數字化技術工具實現，是高職機械類專業學生創新能力培養的有效載體。結合企業典型機械設備，根據全國“3D大賽”競賽規程設計訓練項目，指導教師與參賽學生通過認真研究，提出作品設計思路，充分掌握設備的結構和工作原理后，由學生分工協作，應用三維CAD軟件完成零件的創新設計、三維建模、虛擬裝配、干涉檢查、運動仿真、后期渲染、3D打印等過程。通過完成參賽作品，學生全面地掌握三維設計軟件的應用和機械零件的分析設計能力，工程實踐能力和創新能力大大提高。結合參賽情況，指導教師將優秀參賽作品進行總結完善、分類歸檔，作為教學案例應用于后續的相關課程教學，不斷充實和完善專業三維數字化教學資源庫，形成以賽促教、以賽促學、以賽促建的良性循環。

4 結語

數字化教學資源的開發與應用是教育信息化建設的重要組成部分，體現高職院校教育教學改革和現代信息技術應用成果。基于三維CAD軟件平臺開發的三維數字化教學資源與實物設備一一對應，在教學中可以做到虛實結合、虛實兼顧。既避免了以虛代實缺乏真實場景體驗的不足，又為真實設備拆裝實訓教學提供了必要的鋪墊和補充。高質量的三維數字化教學資源的開發與應用拓展了教學活動內容與形式，擴展了課堂教學的時間與空間，有利于激發學生主動學習的熱情，促進自我學習和提高，為教學方法的改革與創新提供平臺，為培養具有扎實的專業理論知識、強烈的工程創新意識和創新能力的應用型創新人才奠定基礎。

［1］趙桂英，王忠光，王再學，等.高職院校大學生創新能力培養綜述［J］.文教資料，2016（11）：127-128.

［2］楊占堯.構建高職院校學生創新能力培養體系的研究與實踐［J］.河南機電高等專科學校學報，2017（5）：11-14.

［3］鄭金偉，李瑞星.高職院校創新創業教育與專業教育互動融合的有效路徑探析［J］.創新創業理論研究與實踐，2019（9）：77-78.

［4］原莉.淺議高職院校數字化教學資源建設［J］.包頭職業技術學院學報，2019（6）：27-29.

［5］劉岱，樊智勇，張文林.GE-nx發動機虛擬仿真教學資源建設與實踐［J］.教育教學論壇，2019（10）：140-141.

［6］陳暉，孟祥磊.《汽車發動機機械系統檢修》課程數字化教學資源建設的研究［J］.教育現代化，2019（3）：119-129.

［7］何江波.3D大賽在低年級本科生創新能力培養中的應用［J］.教育教學論壇，2019（8）：69-70.

G712

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2020.18.063

2095－6835（2020）18－0152－02

克拉瑪依市科技計劃項目（2020年）創新環境建設計劃（軟科學）項目“基于學科競賽的高職院校學生創新能力培養研究與實踐”

朱紅波（1982—），男，遼寧撫順人，碩士，克拉瑪依職業技術學院講師，研究方向為機械制造質量控制、設備維修、高職教育。

〔編輯：王霞〕