高職《三維實(shí)體設(shè)計(jì)》課程教學(xué)改革的探討

李凡 朱紅波 高翔 王迪

摘?要：《三維實(shí)體設(shè)計(jì)》是高職機(jī)械工程類專業(yè)學(xué)生學(xué)習(xí)和掌握三維實(shí)體設(shè)計(jì)技術(shù)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課程。本文主要介紹了該課程在結(jié)合工程實(shí)際的項(xiàng)目式教學(xué)方式，小組合作的教學(xué)模式上的改革與改進(jìn)，并通過大賽激勵(lì)，與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)結(jié)合，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和團(tuán)隊(duì)精神。

關(guān)鍵詞：三維實(shí)體設(shè)計(jì);solidworks;教學(xué)方法;創(chuàng)新能力

中圖分類號：G712?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

三維實(shí)體設(shè)計(jì)課程是面向機(jī)械類專業(yè)開設(shè)的專業(yè)基礎(chǔ)課程，是學(xué)生學(xué)習(xí)三維設(shè)計(jì)軟件及利用三維軟件進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)的一門實(shí)踐性課程。然而，在長期的教學(xué)中發(fā)現(xiàn)該課程的教學(xué)是以純粹以技能點(diǎn)的理論知識(shí)為主線，側(cè)重培養(yǎng)學(xué)生三維軟件命令使用，并沒有圍繞工程實(shí)際去進(jìn)行教學(xué)內(nèi)容的組織和設(shè)計(jì)，盡管采用了一些案例教學(xué)，但各個(gè)案例之間缺乏關(guān)聯(lián)度，在學(xué)習(xí)模式上采用教師教一個(gè)圖，學(xué)生畫一個(gè)圖的學(xué)習(xí)模式。這種學(xué)習(xí)模式不能調(diào)動(dòng)同學(xué)們的學(xué)習(xí)興趣，因此必須進(jìn)行教學(xué)改革以提高該課程的教學(xué)水平和教學(xué)質(zhì)量。

1 采用結(jié)合工程實(shí)際的項(xiàng)目式教學(xué)方式[1]

項(xiàng)目式教學(xué)是教師和學(xué)生結(jié)合工程實(shí)際項(xiàng)目而進(jìn)行的教學(xué)活動(dòng)。與課堂知識(shí)傳授型教學(xué)活動(dòng)不同，項(xiàng)目式教學(xué)優(yōu)先考慮解決實(shí)際工程問題的能力的培養(yǎng)。項(xiàng)目式教學(xué)是將課程知識(shí)點(diǎn)和工程實(shí)際關(guān)聯(lián)，把學(xué)習(xí)內(nèi)容設(shè)計(jì)成若干的項(xiàng)目，學(xué)生通過對項(xiàng)目的練習(xí)、實(shí)操培養(yǎng)動(dòng)手能力和創(chuàng)新精神。

項(xiàng)目式教學(xué)要突出實(shí)踐性。項(xiàng)目選擇要與社會(huì)需求密切相關(guān)，具有實(shí)用性和針對性。要有實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)才能設(shè)計(jì)出符合工程實(shí)際的教學(xué)案例，要讓行業(yè)企業(yè)專家參與到課程內(nèi)容的設(shè)置中去，教師也要到企業(yè)中去，參與企業(yè)實(shí)踐，只有成為企業(yè)的師傅，才能設(shè)計(jì)出符合工程實(shí)際的項(xiàng)目[2]。

項(xiàng)目式教學(xué)要構(gòu)建以應(yīng)用為主的教學(xué)體系?，F(xiàn)有的高職教育專業(yè)基礎(chǔ)課大多是學(xué)科體系，它是以人們認(rèn)識(shí)該學(xué)科知識(shí)的邏輯順序來安排章節(jié)內(nèi)容，學(xué)科體系的知識(shí)結(jié)構(gòu)與學(xué)術(shù)教育有關(guān)，并不適合高職教育的培養(yǎng)要求。高等職業(yè)教育以培養(yǎng)高素質(zhì)技術(shù)技能人才為根本任務(wù)，它的體系應(yīng)該以“應(yīng)用”為主，圍繞著專業(yè)的崗位設(shè)置若干個(gè)項(xiàng)目，在項(xiàng)目中將需要的學(xué)科知識(shí)融入。在教學(xué)計(jì)劃中，讓實(shí)踐教學(xué)占有較大比重，這就體現(xiàn)了項(xiàng)目式教學(xué)符合高職教育的培養(yǎng)任務(wù)。

以三維實(shí)體設(shè)計(jì)課程為例，傳統(tǒng)的項(xiàng)目設(shè)計(jì)模式為：第一模塊：三維設(shè)計(jì)認(rèn)識(shí);第二模塊：二維草圖設(shè)計(jì);第三模塊：實(shí)體零件設(shè)計(jì);第四模塊：裝配體設(shè)計(jì);第五模塊：工程圖設(shè)計(jì)。這種設(shè)計(jì)方式盡管也是以項(xiàng)目任務(wù)的方式進(jìn)行了教學(xué)，但還是以學(xué)科體系為主線，沒有構(gòu)建以應(yīng)用為主的教學(xué)體系。按照應(yīng)用實(shí)踐為主的教學(xué)體系可以將課程項(xiàng)目設(shè)計(jì)為：項(xiàng)目一：軟件的基本知識(shí);項(xiàng)目二：軸套類零件建模;項(xiàng)目三：輪盤蓋類零件建模;項(xiàng)目四：叉架類零件建模;項(xiàng)目五：箱體類零件建模;項(xiàng)目六：常用件建模;項(xiàng)目七：球閥裝配體設(shè)計(jì);項(xiàng)目八：減速器的裝配設(shè)計(jì);項(xiàng)目九：階梯軸工程圖設(shè)計(jì);項(xiàng)目十：端蓋工程圖設(shè)計(jì);項(xiàng)目十一：球閥裝配體工程圖設(shè)計(jì)。在完成以上項(xiàng)目教學(xué)以后，課程的考核可以是過程考核，也可以是一個(gè)項(xiàng)目或一個(gè)作品形式來體現(xiàn)。

2 采用小組合作的學(xué)習(xí)模式

“小組合作學(xué)習(xí)”是一種創(chuàng)新的教學(xué)策略，被世界上許多國家普遍采用[3]。小組合作式教學(xué)模式強(qiáng)調(diào)以學(xué)生為主體，將大的班級劃分成若干學(xué)習(xí)小組，針對某一具體三維設(shè)計(jì)項(xiàng)目，小組成員自主學(xué)習(xí)，有利于培養(yǎng)學(xué)生的自主性和獨(dú)立性。同時(shí)在成績評價(jià)時(shí)候不以個(gè)人為單位，這就要求在合作學(xué)習(xí)中，把個(gè)人融于群體之中，在集體中互相交流，增強(qiáng)交流表達(dá)的能力，培養(yǎng)了團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)。小組成員圍繞共同的目標(biāo)進(jìn)行研究和討論，然后達(dá)成統(tǒng)一的目標(biāo)。在此期間，教師指導(dǎo)，并監(jiān)控整個(gè)過程，指導(dǎo)學(xué)生實(shí)現(xiàn)任務(wù)目標(biāo)。通過“小組合作學(xué)習(xí)”不僅能對所學(xué)知識(shí)領(lǐng)悟和理解，而且能從與他人合作和互動(dòng)中將知識(shí)連貫起來構(gòu)建知識(shí)體系[4]。

3 將三維實(shí)體設(shè)計(jì)課程教學(xué)與大賽相結(jié)合

常言道：“普通教育有高考，職業(yè)教育看大賽”，將三維實(shí)體設(shè)計(jì)課程與大賽相結(jié)合，提高學(xué)生持久學(xué)習(xí)興趣，起初學(xué)生對于項(xiàng)目式教學(xué)表現(xiàn)出很強(qiáng)的學(xué)習(xí)主動(dòng)性和積極性，但隨著時(shí)間的推移，學(xué)習(xí)興趣逐漸降低，這其中的原因主要是基本的三維建模知識(shí)已經(jīng)掌握，學(xué)生感覺學(xué)會(huì)了且沒有應(yīng)用途徑。這時(shí)可以通過指導(dǎo)學(xué)生參加全國三維數(shù)字化創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽，該項(xiàng)大賽是在國家大力實(shí)施創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展戰(zhàn)略，推動(dòng)實(shí)體經(jīng)濟(jì)和數(shù)字經(jīng)濟(jì)融合發(fā)展的時(shí)代背景下開展的一項(xiàng)大型公益賽事，以“創(chuàng)新設(shè)計(jì)”與“三維數(shù)字化”為特色，突出體現(xiàn)科技進(jìn)步和產(chǎn)業(yè)升級的要求，是大眾創(chuàng)新、萬眾創(chuàng)業(yè)的具體實(shí)踐。學(xué)習(xí)三維課程的同時(shí)，將學(xué)生分組準(zhǔn)備作品參加大賽，明確參賽目標(biāo)后，學(xué)生就有了學(xué)習(xí)的目標(biāo)，就會(huì)投入了更多精力來完成作品。同時(shí)，學(xué)生和老師一起分析比賽的規(guī)程，學(xué)習(xí)歷屆的優(yōu)秀作品，師生積極討論并提出問題解決問題。由于比賽要設(shè)計(jì)完成一個(gè)完整的作品，工作量相對較大，因此學(xué)生需要根據(jù)自己的專長分工協(xié)作。團(tuán)隊(duì)成員通過認(rèn)真的討論，進(jìn)行了明確的分工，設(shè)計(jì)參賽模型、改進(jìn)、創(chuàng)新，并進(jìn)行虛擬裝配、渲染及動(dòng)畫完成作品。

4 將三維實(shí)體設(shè)計(jì)課程教學(xué)與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)相結(jié)合

在“大眾創(chuàng)業(yè)，萬眾創(chuàng)新”的時(shí)代背景下，推進(jìn)專業(yè)教育與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)（簡稱“雙創(chuàng)”）教育相融合是高職院校培養(yǎng)應(yīng)用型人才的新目標(biāo)[5]。三維實(shí)體設(shè)計(jì)課程在創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)培養(yǎng)中具有很強(qiáng)的可操作性，同時(shí)通過創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)為載體提高學(xué)生學(xué)習(xí)三維設(shè)計(jì)課程的動(dòng)力。

三維設(shè)計(jì)知識(shí)儲(chǔ)備是機(jī)械專業(yè)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的基礎(chǔ)，因此在課程體系建設(shè)上，除了設(shè)置三維建?；A(chǔ)知識(shí)外，還需增加具有實(shí)用性和創(chuàng)造性的課程內(nèi)容，將創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)內(nèi)容嵌入課程，將理論教學(xué)、實(shí)踐教學(xué)、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育有機(jī)結(jié)合，形成“課內(nèi)+課外、校內(nèi)+校外、知識(shí)+創(chuàng)新”的生態(tài)系統(tǒng)[6]。繼而為學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)鋪就扎實(shí)的基礎(chǔ)，同時(shí)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)也能增強(qiáng)學(xué)生對專業(yè)課程認(rèn)知，為之帶來更多的靈感，為三維實(shí)體課程學(xué)習(xí)提供源源不斷的動(dòng)力。三維實(shí)體設(shè)計(jì)也是天生了創(chuàng)新工具，學(xué)生可以利用所學(xué)的三維實(shí)體設(shè)計(jì)知識(shí)將自己內(nèi)心的想法展現(xiàn)為三維作品表達(dá)出來，以筆者所在學(xué)校為例，近年來，學(xué)生先后利用三維設(shè)計(jì)技術(shù)設(shè)計(jì)了活塞式壓縮機(jī)，油田污水處理裝置，蒸汽式桿類爬升轉(zhuǎn)置，自動(dòng)化蔬菜水果打包機(jī)等十余個(gè)完整作品，發(fā)表實(shí)用新型專利十余項(xiàng)。

三維實(shí)體設(shè)計(jì)課程也可用于創(chuàng)業(yè)工具，學(xué)生畢業(yè)后根據(jù)所學(xué)的三維知識(shí)開設(shè)三維設(shè)計(jì)相關(guān)公司，為企業(yè)提供三維創(chuàng)新設(shè)計(jì)服務(wù)。我校2014級畢業(yè)生南營唐三維創(chuàng)新設(shè)計(jì)服務(wù)項(xiàng)目在全國互聯(lián)網(wǎng)+創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽中獲得國賽銀獎(jiǎng)。

5 結(jié)語

本文介紹了《三維實(shí)體設(shè)計(jì)》課程改革幾個(gè)方面，從結(jié)合工程實(shí)際的項(xiàng)目式教學(xué)，采用學(xué)生“小組合作學(xué)習(xí)”的方式，并將課程學(xué)習(xí)與技能大賽、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)結(jié)合共同來調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，充分培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力和團(tuán)隊(duì)合作精神。

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基金項(xiàng)目：克拉瑪依市創(chuàng)新環(huán)境建設(shè)計(jì)劃（軟科學(xué)）項(xiàng)目;項(xiàng)目名稱：基于學(xué)科競賽的高職機(jī)械類專業(yè)學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)研究與實(shí)踐（項(xiàng)目編號：2020HJRKX0002）

作者簡介：李凡（1984—?），男，漢族，湖北襄陽人，碩士研究生，講師，研究方向：機(jī)械CAD/CAM、數(shù)控加工技術(shù)。