三維數(shù)字化教學資源在高職院校學生創(chuàng)新能力培養(yǎng)中的應用＊

朱紅波，王偉，李凡，王迪

三維數(shù)字化教學資源在高職院校學生創(chuàng)新能力培養(yǎng)中的應用＊

朱紅波，王偉，李凡，王迪

（克拉瑪依職業(yè)技術學院，新疆 克拉瑪依 834000）

隨著中國社會經(jīng)濟發(fā)展和產(chǎn)業(yè)結構轉(zhuǎn)型升級不斷加快，企業(yè)對技術應用型人才創(chuàng)新能力要求逐步提高。在“互聯(lián)網(wǎng)+教育”背景下，信息技術推動高職院校教學形式、內(nèi)容以及方法不斷創(chuàng)新。通過分析當前高職院校針對學生創(chuàng)新能力培養(yǎng)采取的措施，提出應用三維CAD軟件針對企業(yè)典型機械設備和3D大賽競賽項目開發(fā)三維數(shù)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(fā)與應用，促進學生創(chuàng)新能力培養(yǎng)。

三維數(shù)字化；教學資源；高職院校：創(chuàng)新能力

隨著中國社會經(jīng)濟發(fā)展和產(chǎn)業(yè)結構轉(zhuǎn)型升級，企業(yè)特別是中小微企業(yè)的技術研發(fā)和產(chǎn)品升級要求技術工人不僅要掌握專業(yè)基礎理論知識、職業(yè)技能，還要具備一定的工程應用能力和創(chuàng)新能力。高等職業(yè)教育以培養(yǎng)高級應用型技術人才為目標，為產(chǎn)業(yè)發(fā)展和技術進步提供人才保障，加強學生創(chuàng)新能力和創(chuàng)新精神培養(yǎng)既是職業(yè)教育必然的發(fā)展趨勢，更是高職學生成長與發(fā)展的現(xiàn)實需要[1]。隨著國家創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展戰(zhàn)略的實施和現(xiàn)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(chuàng)新能力培養(yǎng)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(chuàng)新能力培養(yǎng)現(xiàn)狀

高職教育強調(diào)職業(yè)教育特性，以學生就業(yè)為中心，主要針對學生畢業(yè)后就業(yè)崗位設置課程內(nèi)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(yǎng)目標、課程內(nèi)容、教學方法和手段等方 面進行了大量的改革和創(chuàng)新，但基于崗位操作規(guī)范固化的教學模式和技能訓練模式，不利于學生創(chuàng)新意識的培養(yǎng)和職業(yè)發(fā)展。

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

2 數(shù)字化教學資源的特點與優(yōu)勢

隨著中國教育信息化的快速發(fā)展，傳統(tǒng)的教學內(nèi)容、教學手段和教學方法已經(jīng)不能適應經(jīng)濟社會發(fā)展對高職院校學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)要求。信息化教學作為一種新的教學模式，將各種數(shù)字化教學資源應用于職業(yè)教育人才培養(yǎng)，極大地豐富了教學內(nèi)容，創(chuàng)新了教學方法，提高了學生學習興趣和主動性。數(shù)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(xiàn)的資源集合[4]，具有展現(xiàn)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(yè)課程教學中有效利用各種數(shù)字化教學資源，可以激發(fā)學生學習興趣，是培養(yǎng)學生自主學習能力和創(chuàng)新能力的有效途徑[5]。

3 三維數(shù)字化教學資源的開發(fā)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(shù)字化教學資源建設快速發(fā)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(shù)字化教學資源在高職院校實際教學過程中發(fā)揮更高效、更重要的作用[6]。造成數(shù)字化教學資源利用率低的一個重要原因是高質(zhì)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(lián)網(wǎng)+教育”、智慧學習環(huán)境建設，結合高職專業(yè)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(chuàng)新能力培養(yǎng)。三維CAD是新一代數(shù)字化、虛擬化和智能化設計平臺的基礎，是培育創(chuàng)新型人才的重要工具?；谌SCAD軟件開發(fā)三維數(shù)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(xiàn)代信息技術在高職教育教學改革以及創(chuàng)新型人才培養(yǎng)中的應用。

3.1 針對企業(yè)設備開發(fā)三維數(shù)字化教學資源

結合高職機械類專業(yè)工程應用性和實踐性強的特點，調(diào)研畢業(yè)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(xiàn)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(chǎn)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(xiàn)的數(shù)字化教學資源庫，實現(xiàn)了專業(yè)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(xiàn)觀看方式和零件細節(jié)交互的虛擬展示，可以生動形象地展示設備的各個部件、內(nèi)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(zhuǎn)、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(xiàn)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(tǒng)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(chuàng)新能力培養(yǎng)。

3.2 圍繞“3D大賽”競賽項目開發(fā)三維數(shù)字化教學資源

近年來，全國各地陸續(xù)舉辦各級各類創(chuàng)新設計大賽，為高職院校各專業(yè)學生提供廣闊的創(chuàng)新實踐平臺。其中三維數(shù)字化創(chuàng)新設計大賽（簡稱“3D大賽”）以“三維數(shù)字化”與“創(chuàng)新設計”為特色，以“創(chuàng)意、創(chuàng)造、創(chuàng)業(yè)”為核心，是在國家大力推進創(chuàng)新驅(qū)動，實現(xiàn)從“制造大國”到“創(chuàng)造大國”轉(zhuǎn)變，大力發(fā)展“互聯(lián)網(wǎng)+”和數(shù)字經(jīng)濟新時代開展的一項大型公益賽事[7]，要求將實用創(chuàng)新活動基于三維數(shù)字化平臺或使用三維數(shù)字化技術工具實現(xiàn)，是高職機械類專業(yè)學生創(chuàng)新能力培養(yǎng)的有效載體。結合企業(yè)典型機械設備，根據(jù)全國“3D大賽”競賽規(guī)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(xié)作，應用三維CAD軟件完成零件的創(chuàng)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(chuàng)新能力大大提高。結合參賽情況，指導教師將優(yōu)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(xù)的相關課程教學，不斷充實和完善專業(yè)三維數(shù)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(huán)。

4 結語

數(shù)字化教學資源的開發(fā)與應用是教育信息化建設的重要組成部分，體現(xiàn)高職院校教育教學改革和現(xiàn)代信息技術應用成果。基于三維CAD軟件平臺開發(fā)的三維數(shù)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(zhì)量的三維數(shù)字化教學資源的開發(fā)與應用拓展了教學活動內(nèi)容與形式，擴展了課堂教學的時間與空間，有利于激發(fā)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(chuàng)新提供平臺，為培養(yǎng)具有扎實的專業(yè)理論知識、強烈的工程創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力的應用型創(chuàng)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(chuàng)新能力培養(yǎng)綜述［J］.文教資料，2016（11）：127-128.

［2］楊占堯.構建高職院校學生創(chuàng)新能力培養(yǎng)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(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育與專業(yè)教育互動融合的有效路徑探析［J］.創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)理論研究與實踐，2019（9）：77-78.

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

［5］劉岱，樊智勇，張文林.GE-nx發(fā)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(fā)動機機械系統(tǒng)檢修》課程數(shù)字化教學資源建設的研究［J］.教育現(xiàn)代化，2019（3）：119-129.

［7］何江波.3D大賽在低年級本科生創(chuàng)新能力培養(yǎng)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(chuàng)新環(huán)境建設計劃（軟科學）項目“基于學科競賽的高職院校學生創(chuàng)新能力培養(yǎng)研究與實踐”

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

〔編輯：王霞〕