基于全國(guó)3D大賽的機(jī)械專業(yè)學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)的研究

殷振+周雯雯+劉意+姚和陽(yáng)+史發(fā)揚(yáng)

摘 要：大學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，是推動(dòng)人才培養(yǎng)模式改革的重要途徑。針對(duì)機(jī)械專業(yè)學(xué)科的特點(diǎn)，在機(jī)械類學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)方案的探索中，詳細(xì)介紹了基于全國(guó)3D大賽對(duì)機(jī)械專業(yè)學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)的流程及效果。通過激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新興趣，形成良好的創(chuàng)新思維，提高學(xué)生的綜合素質(zhì)，營(yíng)造濃厚的校園創(chuàng)新文化氛圍，對(duì)高校的教學(xué)改革和創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)具有重要意義。

關(guān)鍵詞：全國(guó)3D大賽 機(jī)械專業(yè) 創(chuàng)新能力 教學(xué)改革

中圖分類號(hào)：G64 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2016）11（b）-0132-02

全國(guó)3D大賽（3DDS）全稱“全國(guó)三維數(shù)字化創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽”，以“推動(dòng)3D技術(shù)普及、提升自主創(chuàng)新能力”為主題，以“以賽促教、以賽促學(xué)、以賽促用、以賽促新”為宗旨，以創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)工業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展為目標(biāo)，推進(jìn)工業(yè)與互聯(lián)網(wǎng)+的融合，逐步將“工業(yè)制造”發(fā)展成“工業(yè)創(chuàng)造”。

隨著德國(guó)“工業(yè)4.0”和我國(guó)“中國(guó)制造2025”的提出，智能化逐漸成為全球焦點(diǎn)。工業(yè)制造是衡量國(guó)家綜合國(guó)力的一項(xiàng)重要指標(biāo)，而3D技術(shù)也成為實(shí)現(xiàn)中國(guó)2025的基礎(chǔ)支撐和重要保障。機(jī)械專業(yè)學(xué)生作為當(dāng)今制造行業(yè)的主力，在社會(huì)需求和大學(xué)生就業(yè)形勢(shì)的壓力下，對(duì)其創(chuàng)新能力和動(dòng)手實(shí)踐能力的培養(yǎng)方面有一定的要求，提高機(jī)械專業(yè)學(xué)生的創(chuàng)新能力成為高校教學(xué)不容忽視的問題。學(xué)生在學(xué)習(xí)、掌握專業(yè)基礎(chǔ)課的同時(shí)，有針對(duì)性地參加創(chuàng)新設(shè)計(jì)類大賽，對(duì)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)專業(yè)知識(shí)、培養(yǎng)創(chuàng)新能力和動(dòng)手實(shí)踐能力、提高個(gè)人綜合素質(zhì)、增強(qiáng)團(tuán)隊(duì)合作精神，對(duì)高校營(yíng)造自主創(chuàng)新氛圍、改善教學(xué)質(zhì)量具有重大的推動(dòng)作用。

1 全國(guó)3D大賽對(duì)機(jī)械專業(yè)學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)體系架構(gòu)

全國(guó)3D大賽本著“科技與文化融合”“工業(yè)與藝術(shù)互動(dòng)”及“3D FOR ALL”的理念，設(shè)置了工業(yè)與工程設(shè)計(jì)大賽、數(shù)字建筑BIM設(shè)計(jì)大賽、數(shù)字表現(xiàn)設(shè)計(jì)大賽、微電影大賽、網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)意營(yíng)銷大賽、企業(yè)命題設(shè)計(jì)大賽、3D創(chuàng)業(yè)大賽與3D產(chǎn)業(yè)年度風(fēng)云榜評(píng)選等八大項(xiàng)賽事，基本涵蓋了各個(gè)領(lǐng)域和方向。大賽以“三維數(shù)字化”與“創(chuàng)新設(shè)計(jì)”為特色，要求作品是具有實(shí)用性的創(chuàng)新設(shè)計(jì)，基于三維軟件，并體現(xiàn)三維數(shù)字化設(shè)計(jì)方法與流程，最終以三維數(shù)字化仿真形式表現(xiàn)出設(shè)計(jì)結(jié)果。

全國(guó)3D大賽著重考察設(shè)計(jì)過程、設(shè)計(jì)文檔、設(shè)計(jì)源文件以及設(shè)計(jì)結(jié)果，評(píng)審標(biāo)準(zhǔn)包括設(shè)計(jì)創(chuàng)意性、視覺美觀性、工程實(shí)用性、技術(shù)先進(jìn)性等因素?；谌珖?guó)3D大賽驅(qū)動(dòng)機(jī)械專業(yè)學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)的方法，在專業(yè)老師的指導(dǎo)下，讓部分感興趣的同學(xué)對(duì)各自所接觸的機(jī)械類產(chǎn)品進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)，以部分帶動(dòng)整個(gè)機(jī)械專業(yè)的創(chuàng)新氛圍，學(xué)生自行確定設(shè)計(jì)方案、查閱并收集信息、方案計(jì)劃性實(shí)施、定期小結(jié)并匯報(bào)至整個(gè)創(chuàng)新產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的完成。老師在整個(gè)過程主要對(duì)學(xué)生專業(yè)知識(shí)及常識(shí)的欠缺進(jìn)行補(bǔ)充，匯報(bào)過程中及時(shí)提出錯(cuò)誤并指導(dǎo)學(xué)生改正落實(shí)。機(jī)械類專業(yè)，實(shí)踐教學(xué)尤為重要，3D大賽與常規(guī)實(shí)踐性教學(xué)相比，在理論與實(shí)踐相結(jié)合的基礎(chǔ)上，以學(xué)生學(xué)為主，老師教為輔，打破傳統(tǒng)老師授課的固定教學(xué)方式，真正提高了學(xué)生的自主學(xué)習(xí)研究能力和思維創(chuàng)造性。

2 全國(guó)3D大賽對(duì)機(jī)械專業(yè)學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)指導(dǎo)

2.1 教學(xué)理念的指導(dǎo)

教師在以培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力為目標(biāo)的同時(shí)，其教學(xué)理念的創(chuàng)新是重要保障，要善于發(fā)現(xiàn)機(jī)械專業(yè)的發(fā)展方向和主要科研成果，時(shí)刻關(guān)注畢業(yè)生就業(yè)的形勢(shì)，做到與時(shí)俱進(jìn)，不斷擴(kuò)充自我的知識(shí)框架，以高效的方式教學(xué)。目前，教學(xué)改革仍處于課程調(diào)整、大綱修改等階段，沒有從根本上做出提高大學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)的研究。通過全國(guó)3D大賽等科技競(jìng)賽，對(duì)深入教學(xué)改革起著決定性作用。專業(yè)課老師在授課時(shí)，可結(jié)合以往大賽獲獎(jiǎng)的作品進(jìn)行講解，使書本的理論知識(shí)更充分地得到理解，豐富了教學(xué)內(nèi)容的同時(shí)，也提高了學(xué)生的專業(yè)創(chuàng)新興趣。

2.2 獨(dú)立意識(shí)的指導(dǎo)

創(chuàng)新設(shè)計(jì)關(guān)鍵在于提出問題。因此，指導(dǎo)老師的首要任務(wù)在于引導(dǎo)學(xué)生多觀察、多發(fā)現(xiàn)、多思考，大到可實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品生產(chǎn)的機(jī)器，小到生活中常使用的工具，設(shè)計(jì)過程中，教師要定期關(guān)注學(xué)生的學(xué)習(xí)方法和成果，并尊重學(xué)生的首創(chuàng)精神。

2.3 競(jìng)爭(zhēng)意識(shí)的指導(dǎo)

和傳統(tǒng)教學(xué)略有不同，實(shí)踐教學(xué)中遇到問題、解決問題，一般規(guī)定時(shí)間并時(shí)刻注意過程中發(fā)生的不確定事件，這就要求學(xué)生具有較強(qiáng)的應(yīng)變能力。在指導(dǎo)老師和團(tuán)隊(duì)組長(zhǎng)的帶領(lǐng)下，定期進(jìn)行匯報(bào)，采取優(yōu)勝劣汰制，打消那些不思進(jìn)取，遇到挫折就退縮的學(xué)生仍想有利可圖的念頭。身為大賽一員，應(yīng)樹立正確的競(jìng)爭(zhēng)意識(shí)，敢于競(jìng)爭(zhēng)，善于競(jìng)爭(zhēng)。

3 全國(guó)3D大賽對(duì)機(jī)械專業(yè)學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)的流程

3.1 創(chuàng)新點(diǎn)的選擇

創(chuàng)新點(diǎn)的選擇，要順應(yīng)時(shí)代發(fā)展要求，切合實(shí)際，并結(jié)合自身能力，最終可將創(chuàng)新設(shè)計(jì)作品應(yīng)用于社會(huì)市場(chǎng)。在參加全國(guó)3D大賽前，教師組織學(xué)生進(jìn)行賽前培訓(xùn)，對(duì)3D大賽流程進(jìn)行熟悉，主要包括作品選題的技巧、大賽規(guī)則的分析等，選題時(shí)對(duì)于未接觸過的知識(shí)點(diǎn)，引導(dǎo)學(xué)生初步了解其知識(shí)框架，具體內(nèi)容的學(xué)習(xí)由學(xué)生自主完成。

3.2 創(chuàng)新點(diǎn)分析

創(chuàng)新點(diǎn)的分析是創(chuàng)新設(shè)計(jì)的決定性問題，直接決定了作品的創(chuàng)意性和應(yīng)用性。對(duì)于一個(gè)創(chuàng)新點(diǎn)問題的提出，首先根據(jù)產(chǎn)品本身的使用性能進(jìn)行分析，結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)中的工藝性能及社會(huì)市場(chǎng)的需求，同時(shí)還要考慮產(chǎn)品制造的可行性、成本等問題。

3.3 創(chuàng)新設(shè)計(jì)

創(chuàng)新設(shè)計(jì)是整個(gè)3D大賽過程的核心，作品的創(chuàng)意性、實(shí)用性等直接決定了大賽的最終結(jié)果。因此，教師應(yīng)根據(jù)學(xué)生所提出的創(chuàng)新點(diǎn)，考慮學(xué)生自身能力，同時(shí)結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用，對(duì)學(xué)生進(jìn)行有針對(duì)性的一對(duì)一指導(dǎo)，以便創(chuàng)新設(shè)計(jì)中發(fā)現(xiàn)問題進(jìn)行及時(shí)溝通、解決，確保大賽的順利進(jìn)行。

3.4 組建學(xué)生創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)

長(zhǎng)期以來，教師主要以班級(jí)為單位進(jìn)行集體授課，課后學(xué)生以個(gè)人自主學(xué)習(xí)為主，這種模式的學(xué)習(xí)很難因材施教并發(fā)掘?qū)W生的創(chuàng)新能力，同時(shí)也不利于同學(xué)之間培養(yǎng)團(tuán)結(jié)合作能力。大賽中，教師采取自由組織小團(tuán)隊(duì)的方式，可作為討論團(tuán)隊(duì)或互幫團(tuán)隊(duì)，集體商討，確定設(shè)計(jì)方案，分工協(xié)作。

3.5 創(chuàng)新評(píng)價(jià)

創(chuàng)新評(píng)價(jià)采用每周小結(jié)形式匯報(bào)，月底總結(jié)進(jìn)行互評(píng)的方式，所有團(tuán)隊(duì)每月集合一次，以學(xué)生交流為主，進(jìn)行團(tuán)隊(duì)互評(píng)，給予建議。這樣既鍛煉學(xué)生交流能力，加深專業(yè)知識(shí)的印象，又可以解放教師，使教師有更多的精力和時(shí)間不斷充實(shí)自己，掌握最新學(xué)術(shù)動(dòng)態(tài)，更高效地指導(dǎo)學(xué)生。經(jīng)過每次互評(píng)后的不斷改進(jìn)，更加明確創(chuàng)新方向，為最終成品的形成奠定基礎(chǔ)。

3.6 創(chuàng)新方案的實(shí)施

創(chuàng)新方案設(shè)計(jì)主要以3D建模設(shè)計(jì)、CAE仿真分析等形式呈現(xiàn)。3D建模設(shè)計(jì)主要通過Solidworks、UG等三維建模軟件，對(duì)設(shè)計(jì)中的零部件進(jìn)行建模、裝配等。CAE仿真分析主要包括強(qiáng)度校核與壽命評(píng)估、動(dòng)力學(xué)仿真等。方案設(shè)計(jì)完可通過CAE仿真分析平臺(tái)，對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行零誤差制造，及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)時(shí)的不足，進(jìn)而通過優(yōu)化設(shè)計(jì)尺寸、性能等達(dá)到產(chǎn)品的可行性要求。

3.7 創(chuàng)新過程管理與激勵(lì)機(jī)制

參賽各個(gè)階段，以學(xué)生為主體，為培養(yǎng)學(xué)生的協(xié)調(diào)管理能力，在老師的指導(dǎo)下，由學(xué)生自行組織和管理，自主學(xué)習(xí)。整個(gè)參賽小組推薦出一名動(dòng)手能力強(qiáng)且責(zé)任性較強(qiáng)的學(xué)生作為教師和學(xué)生團(tuán)隊(duì)間的信息“橋梁”，同時(shí)做好各團(tuán)隊(duì)之間的協(xié)調(diào)工作，定期將總結(jié)情況匯總給教師。各團(tuán)隊(duì)也制訂自己的管理制度，定期匯報(bào)。

合理的激勵(lì)機(jī)制對(duì)學(xué)生的專業(yè)興趣、創(chuàng)新思維培養(yǎng)起著積極性作用。在蘇州科技大學(xué)人才培養(yǎng)方案中，所有參與大賽入圍及獲獎(jiǎng)的同學(xué)給予創(chuàng)新學(xué)分，這種激勵(lì)機(jī)制極大地提高了學(xué)生的參賽積極性，并有效地鍛煉了學(xué)生的創(chuàng)新思維。對(duì)于省級(jí)以上獲獎(jiǎng)的學(xué)生，學(xué)校設(shè)立專項(xiàng)經(jīng)費(fèi)給予獎(jiǎng)學(xué)金獎(jiǎng)勵(lì)制度。在教師的職稱評(píng)定中，將指導(dǎo)參賽學(xué)生在全國(guó)3D大賽中所獲的獎(jiǎng)對(duì)應(yīng)相應(yīng)的加分項(xiàng)，同時(shí)給予和獲獎(jiǎng)學(xué)生同等獎(jiǎng)金額度的現(xiàn)金獎(jiǎng)勵(lì)。

4 結(jié)語(yǔ)

創(chuàng)新意識(shí)、創(chuàng)新思維與創(chuàng)新能力的培養(yǎng)是工科人才培養(yǎng)的重要內(nèi)容。目前，我們一直堅(jiān)持大學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)的教學(xué)改革，以學(xué)生自學(xué)、實(shí)踐為主，教師授課為輔。在該教學(xué)方法下，學(xué)生的創(chuàng)新思維得到了解放，自主學(xué)習(xí)能力、動(dòng)手實(shí)踐能力和團(tuán)結(jié)協(xié)作能力得到了進(jìn)一步提高。同時(shí)，教師需要有較高的工程素養(yǎng)，引導(dǎo)學(xué)生解決問題，不斷培養(yǎng)學(xué)生自主探索和創(chuàng)新思維能力。

基于全國(guó)3D大賽的機(jī)械專業(yè)學(xué)生綜合能力培養(yǎng)方法，參賽的畢業(yè)生就業(yè)狀況相當(dāng)看好，他們進(jìn)入崗位能很快地適應(yīng)工作環(huán)境，較快成為技術(shù)主力。部分參賽學(xué)生在以后的深造學(xué)習(xí)中表現(xiàn)出良好的創(chuàng)新、科研能力。該培養(yǎng)方法的成效獲得學(xué)校師生的高度認(rèn)可，為高校的教學(xué)改革提供一定的借鑒作用。

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