基于CBR技術(shù)＋三維UG可視化視角的模具專業(yè)課堂教學(xué)模式創(chuàng)新探索

車清論 鄭少梅 梁森 張建軍 楊勇

[摘 要]黨的十八大以后，建設(shè)世界一流大學(xué)和學(xué)科是黨中央做出的重要戰(zhàn)略決策，提高本科課堂教學(xué)質(zhì)量是邁向一流大學(xué)和學(xué)科的基本策略。近年大數(shù)據(jù)和三維UG可視化技術(shù)已成為機(jī)械工業(yè)領(lǐng)域重要工具和媒介，但其在模具專業(yè)課堂教學(xué)領(lǐng)域應(yīng)用仍涉及較少，這嚴(yán)重制約了模具專業(yè)課堂教學(xué)模式轉(zhuǎn)變。在課堂教學(xué)模式上我們要緊跟時(shí)代步伐，以CBR技術(shù)+三維UG為載體的課堂可視化技術(shù)融入課堂教學(xué)，推進(jìn)課堂教學(xué)動(dòng)態(tài)發(fā)展，增強(qiáng)課堂可視化效果和渲染，從而提高學(xué)生課程興趣及課程教學(xué)質(zhì)量，為高等院校模具課程教學(xué)模式創(chuàng)新和改革提供借鑒。該文對(duì)此進(jìn)行了專題研討。

[關(guān)鍵詞]模具設(shè)計(jì);教學(xué)可視化;三維UG;CBR技術(shù)

[中圖分類號(hào)] G642[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A[文章編號(hào)] 1674-9324（2020）44-0-02[收稿日期] 2020-04-30

一、前言

隨著工業(yè)技術(shù)的不斷發(fā)展，一國(guó)制造業(yè)水平是衡量科學(xué)技術(shù)進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展的動(dòng)力源泉。模具技術(shù)是現(xiàn)代制造業(yè)的重要組成部分，被稱為“工業(yè)之母”，其深遠(yuǎn)地影響著我國(guó)工業(yè)發(fā)展水平和國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力[1，2]。因此我國(guó)高等院校不斷推動(dòng)模具技術(shù)創(chuàng)新和變革，以滿足國(guó)家戰(zhàn)略需求，為發(fā)展制造業(yè)強(qiáng)國(guó)提供技術(shù)支撐和人才儲(chǔ)備。然而傳統(tǒng)課堂教學(xué)的單向灌輸大大降低了教學(xué)效果，嚴(yán)重制約了學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的能力。面對(duì)新時(shí)代下我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展對(duì)高素質(zhì)人才的迫切需求，全面推行高校課程教學(xué)改革提升高等教育質(zhì)量勢(shì)在必行。探索基于CBR+三維UG可視化技術(shù)的模具專業(yè)課堂教學(xué)模式創(chuàng)新將具有重要的現(xiàn)實(shí)意義[3，4]。

二、國(guó)內(nèi)外模具專業(yè)課程教學(xué)研究現(xiàn)狀

隨著我國(guó)制造業(yè)技術(shù)水平蓬勃發(fā)展，高端裝備行業(yè)對(duì)模具技術(shù)提出了嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。鑒于模具設(shè)計(jì)專業(yè)的重要作用和地位，國(guó)內(nèi)外眾多高校對(duì)模具設(shè)計(jì)課程教學(xué)改革進(jìn)行了研究。

國(guó)內(nèi)研究方面，合肥工業(yè)大學(xué)率先在沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)課程教學(xué)中進(jìn)行了創(chuàng)新研究，將項(xiàng)目教學(xué)引入課堂，增加實(shí)踐工程問(wèn)題的環(huán)節(jié)，提高學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題能力。青島理工大學(xué)基于探究教學(xué)思想和CDIOI工程教育的先進(jìn)理念，結(jié)合機(jī)械制造工藝學(xué)課程卓越工程師教改試點(diǎn)工作，提出了探究項(xiàng)目式教學(xué)設(shè)計(jì)思路，并在卓越工程師班級(jí)進(jìn)行了實(shí)踐應(yīng)用。國(guó)內(nèi)高校結(jié)合各自的辦學(xué)特點(diǎn)、優(yōu)勢(shì)，在模具設(shè)計(jì)系列課程上進(jìn)行了多種創(chuàng)新教學(xué)改革，國(guó)家提出的校企聯(lián)合培養(yǎng)模式創(chuàng)新最為典型。國(guó)外研究方面，國(guó)外大學(xué)針對(duì)課堂單一灌輸行為也采取相應(yīng)的策略。多倫多大學(xué)課堂教學(xué)顯著特點(diǎn)是作業(yè)，其作業(yè)是多個(gè)學(xué)科知識(shí)綜合應(yīng)用的實(shí)用題型[5]。其中大多數(shù)課時(shí)為討論課，使學(xué)生在課下認(rèn)真對(duì)待課程內(nèi)容，加深學(xué)生的理解、消化和記憶。美國(guó)大學(xué)課堂改革方式為互動(dòng)式課堂，是整個(gè)課堂教學(xué)的靈魂，課堂講解主要以交流為主，同時(shí)注重培養(yǎng)學(xué)生的個(gè)體自主發(fā)展和合作意識(shí)精神。

國(guó)內(nèi)外研究者在模具設(shè)計(jì)系列課程改革中雖取得了一些進(jìn)展。然而基于傳統(tǒng)的教育理念，國(guó)內(nèi)課堂教學(xué)改革仍以教師為中心，注重理論體系知識(shí)傳授十分普遍。課堂創(chuàng)新教學(xué)模式如何嵌入整個(gè)課程體系，如何促進(jìn)學(xué)生能力的養(yǎng)成，并沒(méi)有給予重視，已成為模具設(shè)計(jì)系列課堂教學(xué)改革中亟待解決的重要課題。

三、模具專業(yè)課堂教學(xué)模式創(chuàng)新探索

案例數(shù)據(jù)化和三維可視化的有機(jī)結(jié)合型教學(xué)方法強(qiáng)調(diào)的是課堂案例數(shù)據(jù)化、視角沖擊和渲染力，提高課堂效率。本文將基于CBR技術(shù)+三維UG可視化視角，構(gòu)建模具專業(yè)課程教學(xué)創(chuàng)新模式。第一，課堂數(shù)據(jù)案例化，也稱為邏輯型教學(xué)。離散型教學(xué)要么注重學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力，要么被動(dòng)學(xué)習(xí)。當(dāng)今信息化大數(shù)據(jù)快速發(fā)展，也為課堂教學(xué)模式帶來(lái)一線光芒。信息化課堂將是未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)，如果教師將知識(shí)點(diǎn)、任務(wù)、解答、疑問(wèn)等課堂數(shù)據(jù)案例化，構(gòu)建數(shù)據(jù)庫(kù)供學(xué)生隨時(shí)調(diào)閱，老師也可以隨時(shí)更新數(shù)據(jù)庫(kù)案例，既減輕教師課堂學(xué)時(shí)，又能增加學(xué)生自主學(xué)習(xí)能動(dòng)性。這種案例化教學(xué)是將學(xué)生和老師與數(shù)據(jù)庫(kù)關(guān)聯(lián)，形成邏輯統(tǒng)一有機(jī)體。第二，課堂教學(xué)三維視角化，強(qiáng)調(diào)視角沖擊和渲染。課堂教學(xué)經(jīng)過(guò)多年發(fā)展，課堂上學(xué)生依舊不聽(tīng)，老師滿堂灌輸?shù)木置嫖茨芨挠^，應(yīng)從根源上尋找解決辦法。近年企業(yè)為了招聘優(yōu)秀學(xué)生，在宣傳上做足了功夫，用視角沖擊和渲染吸引應(yīng)聘者前來(lái)應(yīng)聘;例如企業(yè)產(chǎn)品宣傳廣告，愿意花力氣從視角和渲染博得觀眾的眼球，將產(chǎn)品推銷出去。課堂上老師講解知識(shí)也屬于一種推銷模式，那么問(wèn)題來(lái)了，通過(guò)何種方式將知識(shí)精準(zhǔn)推銷，達(dá)到最佳效果，不妨借鑒企業(yè)和廣告推銷模式。通過(guò)視角沖擊和渲染課堂，將二維課堂轉(zhuǎn)化為三維課堂，三維課堂具有真實(shí)、直觀和美觀等特點(diǎn)，吸引學(xué)生注意力，豐富學(xué)生課堂視角，使學(xué)生在課堂教學(xué)中主動(dòng)探索知識(shí)，攝取養(yǎng)料。但需要特種技術(shù)完成三維視角化教學(xué)內(nèi)容，在模具設(shè)計(jì)中三維UG技術(shù)實(shí)現(xiàn)了造型從二維到三維的轉(zhuǎn)變技術(shù)變革，將產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、修改、完善有機(jī)統(tǒng)一，為工業(yè)設(shè)計(jì)者從不同角度提供了視角。模具課堂教學(xué)可借鑒三維UG技術(shù)設(shè)計(jì)造型和渲染，使學(xué)生從不同視角了解專業(yè)知識(shí)和解決實(shí)際問(wèn)題的方法。三維課堂是一種動(dòng)態(tài)視角沖擊和渲染的教學(xué)方式，不易使學(xué)生產(chǎn)生疲勞和抗拒。同時(shí)可以隨時(shí)隨地調(diào)取不同渲染造型，設(shè)置不同情境，讓迥異興趣愛(ài)好學(xué)生的參與其中，激發(fā)學(xué)生動(dòng)力。這可能是解決課堂淡味的一劑良藥，從根源尋找課上學(xué)生需要什么，愛(ài)聽(tīng)什么;老師怎么樣調(diào)動(dòng)學(xué)生興趣，怎么樣演示和講解吸引學(xué)生，都可以迎刃而解。當(dāng)然，難點(diǎn)在于如何采集和搭建課堂教學(xué)案例數(shù)據(jù)庫(kù)，如何實(shí)現(xiàn)案例數(shù)據(jù)庫(kù)與三維可視化有機(jī)統(tǒng)一。

四、結(jié)束語(yǔ)

構(gòu)建模具設(shè)計(jì)課程新型課堂教學(xué)模式是新時(shí)期下國(guó)家課堂教學(xué)改革目標(biāo)發(fā)展的需要，也是新形勢(shì)下我國(guó)現(xiàn)代化制造業(yè)邁向高端制造的保證。模具設(shè)計(jì)作為機(jī)械和材料成型專業(yè)學(xué)生的核心課程，掌握該課程中的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)和理論知識(shí)，使學(xué)生走向工作崗位后解決工作中的實(shí)際問(wèn)題得心應(yīng)手。本文基于CBR技術(shù)+三維UG可視化的視角，提出課堂案例、視角沖擊和渲染三位一體的課程教學(xué)新模式，通過(guò)案例數(shù)據(jù)庫(kù)將學(xué)生和老師關(guān)聯(lián)，任課教師編寫和完善案例數(shù)據(jù)，學(xué)生課上和課下調(diào)閱案例自主和互動(dòng)式學(xué)習(xí)，從而形成有機(jī)的統(tǒng)一體;同時(shí)老師通過(guò)優(yōu)化課堂視角維度，站在學(xué)生聽(tīng)課的角度，吸引學(xué)生的眼球;三維UG技術(shù)為模具設(shè)計(jì)課堂教學(xué)帶來(lái)了新的契機(jī)，使傳統(tǒng)二維課堂教學(xué)轉(zhuǎn)變到三維度課堂教學(xué)，后者給予學(xué)生視角沖擊和課堂畫面渲染，可改觀學(xué)生的聽(tīng)課質(zhì)量，并調(diào)動(dòng)學(xué)生主動(dòng)性和互動(dòng)性;希望這種新的課堂教學(xué)模式可提高模具設(shè)計(jì)課程的教學(xué)質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)

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