面向創(chuàng)新人才培養(yǎng)的數(shù)字化設(shè)計課程建設(shè)

丁淑輝　鐘佩思　王明燕

[摘 要]數(shù)字化設(shè)計是機械類相關(guān)專業(yè)的一門重要實踐課程，擔(dān)負(fù)著培養(yǎng)學(xué)生三維建模能力的重要任務(wù)。應(yīng)該以實踐創(chuàng)新作為課程導(dǎo)向，進(jìn)行一系列課程建設(shè)，通過變革考核制度、積極進(jìn)行教材建設(shè)等措施，重點培養(yǎng)學(xué)生的科技創(chuàng)新能力。經(jīng)過多年的建設(shè)，在教學(xué)理論、教材建設(shè)、課程考核模式、學(xué)生科技競賽等方面取得了豐碩成果。

[關(guān)鍵詞]創(chuàng)新人才培養(yǎng) 數(shù)字化設(shè)計 課程建設(shè) 教材建設(shè)

[中圖分類號] G642.3[文獻(xiàn)標(biāo)識碼] A[文章編號] 2095-3437（2015）06-0146-03

數(shù)字化設(shè)計是機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)、機械電子工程專業(yè)以及材料成型與控制工程專業(yè)必修的專業(yè)課之一，是機械類專業(yè)重要的實踐課程，重點培養(yǎng)學(xué)生的三維數(shù)字化建模能力，擔(dān)負(fù)著培養(yǎng)學(xué)生設(shè)計理論向模型轉(zhuǎn)化，實踐動手建立設(shè)計模型的重要任務(wù)。長期以來，機械類專業(yè)數(shù)字化設(shè)計課程一直沿用純理論教學(xué)方式，致使學(xué)生理論與實踐脫節(jié)，不利于培養(yǎng)學(xué)生動手能力，學(xué)生科技創(chuàng)新意識差，由此造成學(xué)生不能熟練完成課程與畢業(yè)設(shè)計后期建模任務(wù)，畢業(yè)后難以適應(yīng)工作需要等一系列問題。

一、課程體系建設(shè)

為解決以上問題，結(jié)合創(chuàng)新人才培養(yǎng)機制[1] [2]，本課題組進(jìn)行了面向創(chuàng)新人才培養(yǎng)的數(shù)字化設(shè)計課程體系建設(shè)。

（一）以實踐創(chuàng)新作為課程導(dǎo)向，重點培養(yǎng)學(xué)生科技創(chuàng)新能力

以理論教學(xué)為基礎(chǔ)，以實踐教學(xué)為主要課程內(nèi)容，始終以實踐創(chuàng)新作為課程導(dǎo)向，在完成課程基本授課內(nèi)容基礎(chǔ)上，重點培養(yǎng)學(xué)生科技創(chuàng)新能力。以課堂教學(xué)為中心，利用“第一課堂”鍛煉學(xué)生實踐意識;以課外科技活動為輔助，結(jié)合“第二課堂”培養(yǎng)學(xué)生科技創(chuàng)新意識;以校外工程實踐為輔助，用好“第三課堂”挖掘?qū)W生科技創(chuàng)新潛力。

理論與實踐相結(jié)合，解決本科教學(xué)過程中長期重理論輕實踐的缺陷。[3]長期以來，本科教學(xué)尤其是研究型大學(xué)教學(xué)過程中，都是重點進(jìn)行理論闡述，而忽視實踐知識的重要性。由此導(dǎo)致畢業(yè)生雖然具有較強的理論能力，但進(jìn)入企業(yè)后尤其是剛踏上工作崗位時，難以適應(yīng)企業(yè)工作的需要。尤其是工科機械類學(xué)生，雖然對設(shè)計與建模的理論有很深的理解，但對工作過程中使用的設(shè)計軟件與方法卻掌握不熟練甚至一竅不通，動手能力差，難以勝任工作崗位。新的數(shù)字化設(shè)計課程教學(xué)體系在講述建模理論的同時，重點闡述使用軟件建模的方法，上機實驗過程中引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行重點練習(xí)，課外作業(yè)中結(jié)合學(xué)生的科技創(chuàng)新進(jìn)行自主創(chuàng)造活動，以期學(xué)生及早適應(yīng)社會要求。

積極組織第二課堂，在課外活動中鍛煉學(xué)生創(chuàng)新思維、創(chuàng)新精神和實踐能力。引導(dǎo)學(xué)生建立課外科技創(chuàng)新小組，指導(dǎo)學(xué)生申請國家專利，參加“挑戰(zhàn)杯”、“高教杯”等學(xué)生競賽活動，參與課題組教師的科研項目與課題申報活動，運用課堂所學(xué)知識做一些輔助性建模活動，為日后學(xué)生的自主科技活動奠定基礎(chǔ)。

（二）改革學(xué)生考核機制，引入創(chuàng)新學(xué)分，引導(dǎo)學(xué)生科技風(fēng)氣

在學(xué)生管理和考核機制方面，聯(lián)合校院兩級團(tuán)委組織，進(jìn)行學(xué)生管理模式改革。給予學(xué)生創(chuàng)造寬松的科技創(chuàng)新環(huán)境，把學(xué)生科技創(chuàng)新納入共青團(tuán)和學(xué)生工作的重點內(nèi)容來抓。

鼓勵學(xué)生參加課外科技活動，申請國家專利，撰寫學(xué)術(shù)論文，以創(chuàng)新能力培養(yǎng)為導(dǎo)向進(jìn)行課堂教學(xué)，并把學(xué)生科技成果納入課程考核中來，激發(fā)學(xué)生科技創(chuàng)新的自發(fā)性和主動性。在課堂教學(xué)組織過程中，以課程內(nèi)容為主線，結(jié)合上機實驗、課程作業(yè)等課程內(nèi)容引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行創(chuàng)新性課題研究，鍛煉學(xué)生科技創(chuàng)新能力，強化學(xué)生創(chuàng)新意識。

（三）積極進(jìn)行教材建設(shè)

積極進(jìn)行教材、教學(xué)論文等相關(guān)建設(shè)，努力提高教職工素質(zhì)與課程教學(xué)環(huán)境。結(jié)合學(xué)生科技創(chuàng)新方法與人才培養(yǎng)新模式，撰寫教育教學(xué)改革論文;結(jié)合課程教學(xué)內(nèi)容，撰寫適于我校使用的相關(guān)教材與參考書;為機械相關(guān)專業(yè)量體制作電子教案;加強綜合性、設(shè)計性、研究探索性實驗建設(shè)，提高學(xué)生動手能力，加強學(xué)生主動性，進(jìn)一步啟發(fā)學(xué)生思維，培養(yǎng)學(xué)生科技創(chuàng)新性。

二、課程建設(shè)成果

通過以上課程體系建設(shè)，本課題組在教材及參考書建設(shè)、課件建設(shè)、實驗與課程考核模式、指導(dǎo)學(xué)生科技競賽等方面，取得了豐碩的成果。

（一）教材、參考書與課件建設(shè)

撰寫了4部教材并由清華大學(xué)出版社出版。結(jié)合本課程不同時期應(yīng)用不同軟件版本的特點，課題組分別撰寫了相應(yīng)的教材，用于培養(yǎng)學(xué)生基本的建模能力，訓(xùn)練學(xué)生基本科技創(chuàng)新能力。

撰寫了課外參考書2部，由清華大學(xué)出版社出版。結(jié)合曲面建模、高級實體建模、仿真與動畫等高級建模內(nèi)容，本課題組撰寫參考書作為課堂講授內(nèi)容的延伸，主要用作學(xué)生課外練習(xí)與能力提高，用于培養(yǎng)學(xué)生構(gòu)建復(fù)雜產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的能力，訓(xùn)練學(xué)生具有較強的科技創(chuàng)新能力，以期達(dá)到一個較高的科技水平。

編寫課程電子教案并由清華大學(xué)出版社出版。結(jié)合理論研究成果與教材建設(shè)，本課題組為本校機械類專業(yè)量體制作了數(shù)字化設(shè)計教學(xué)課件，包含了課程數(shù)字化建模方法基本原理與內(nèi)容，圖文并茂，經(jīng)過多年使用與歷練，深得學(xué)生喜愛。

（二）實驗與考核方式建設(shè)

聯(lián)合校院兩級團(tuán)委，改變學(xué)生管理模式，增加學(xué)生科技創(chuàng)新動力，以綜合性、設(shè)計性、研究探索性實驗為課程實踐考核的主要內(nèi)容。針對數(shù)字化設(shè)計課程偏重實踐的特點，課題組對本課程的實驗、作業(yè)與考核方式等方面進(jìn)行了創(chuàng)新性建設(shè)。本課程理論講授與上機實驗內(nèi)容對半，采用了授課與上機交叉的方式，授課完成后緊跟上機實驗，使學(xué)生便于快速掌握課堂講授內(nèi)容;上機實驗中，根據(jù)科技創(chuàng)新的需要，授課教師安排相關(guān)實驗內(nèi)容，用于提高學(xué)生創(chuàng)新能力;結(jié)合科技活動中普遍使用，但教學(xué)大綱中沒有規(guī)定的動畫、仿真等內(nèi)容，采用課堂介紹、課下布置作業(yè)、督促學(xué)生自學(xué)并上機完成的方式，提高學(xué)生自學(xué)與自主創(chuàng)新的能力;課程結(jié)束后布置大作業(yè)，讓學(xué)生結(jié)合已學(xué)機械原理等知識，同時自學(xué)機械設(shè)計等相關(guān)課程，利用數(shù)字化設(shè)計課程的基本建模知識完成減速箱設(shè)計，鍛煉了學(xué)生的動手能力，同時也是學(xué)生第一次自主進(jìn)行科技創(chuàng)新活動;課程考試拋開傳統(tǒng)模式，重點考查學(xué)生建模理論、建模方法與建模技巧，形成了以理論為基礎(chǔ)，以實踐、實用為基本要求的課程考核模式。

（三）科技競賽

學(xué)生在數(shù)字化設(shè)計開課的學(xué)期年內(nèi)，參加“三維數(shù)字化創(chuàng)新設(shè)計大賽”、“機電產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計大賽”、“高教杯”等科技活動的比例大大增加。機械專業(yè)學(xué)生從2009年到2011年三年的時間內(nèi)，獲得國家級獎勵5項、省部級獎勵27項，獲獎人數(shù)120人，參與人數(shù)達(dá)400余人，占總?cè)藬?shù)的三分之一。課題組指導(dǎo)教師4人次獲校學(xué)生科技創(chuàng)新優(yōu)秀指導(dǎo)教師稱號。

三、課程建設(shè)創(chuàng)新點

（一）改變傳統(tǒng)理論教學(xué)為主導(dǎo)的模式，將課程變?yōu)橐岳碚摓榛A(chǔ)，以實踐為主要內(nèi)容的實踐類課程，為培養(yǎng)學(xué)生科技創(chuàng)新能力提供必要的前提條件

結(jié)合教育部“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”[4] [5] ，從適應(yīng)經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展，提升學(xué)生工程實踐能力，培養(yǎng)學(xué)生科技創(chuàng)新意識出發(fā)，遵循由淺入深、逐步引導(dǎo)、循序漸進(jìn)的規(guī)律講授課程，加強我校“應(yīng)用基礎(chǔ)型高校”培養(yǎng)目標(biāo)中的應(yīng)用教育;根據(jù)課程實踐的需要，采用“實例引入→知識點解析→例題講解→作業(yè)鞏固→引導(dǎo)創(chuàng)新”的原則組織編寫課程教材;遵循“基礎(chǔ)應(yīng)用、服務(wù)實踐”的原則，有重點講解機械行業(yè)實踐所需要的基礎(chǔ)內(nèi)容，并結(jié)合具體的工程實際問題來講解，注重培養(yǎng)學(xué)生實踐經(jīng)驗和創(chuàng)新意識。

（二）改變傳統(tǒng)實驗?zāi)Ｊ剑浞掷谜n堂內(nèi)外一切機會，激發(fā)學(xué)生科技創(chuàng)造的自發(fā)性和主動性

將以往以例題、練習(xí)題為主的驗證型實驗?zāi)Ｊ剑優(yōu)橐蕴峁﹨?shù)，讓學(xué)生自主設(shè)計的綜合性、設(shè)計性、研究探索性實驗為主導(dǎo)，激發(fā)以課堂教學(xué)為中心鍛煉學(xué)生實踐意識;以課外科技活動為輔助培養(yǎng)學(xué)生科技創(chuàng)新意識;以校外工程實踐為輔助挖掘?qū)W生科技創(chuàng)新潛力。同時，結(jié)合團(tuán)委等學(xué)生科技創(chuàng)新管理部門，創(chuàng)造寬松的科技創(chuàng)新環(huán)境，改變“保姆式”教育管理模式，給學(xué)生提供發(fā)揮創(chuàng)造力的環(huán)境。

四、結(jié)束語

經(jīng)過面向創(chuàng)新人才培養(yǎng)的數(shù)字化設(shè)計課程建設(shè)，課程授課質(zhì)量顯著提高，訓(xùn)練了學(xué)生的開拓性思維，其科技創(chuàng)新能力得到較大發(fā)展。結(jié)合學(xué)生科技創(chuàng)新活動進(jìn)行課程建設(shè)，以實踐、實用為導(dǎo)向的學(xué)習(xí)，使得學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中更具有主動性、積極性和能動性，課堂氣氛活躍，授課效果良好。同時，課題組在學(xué)生科技活動與競賽、學(xué)生申請國家專利、學(xué)生就業(yè)率與就業(yè)質(zhì)量的提高、學(xué)生課程教學(xué)與課程設(shè)計質(zhì)量提高、教材與電子教案出版和推廣等方面取得了豐碩成果，達(dá)到了課程建設(shè)的效果。

[ 注 釋 ]

[1] 李明.依托校企聯(lián)合實驗室的PBL創(chuàng)新人才培養(yǎng)機制初探[J].實驗室研究與探索，2012（8）：269-273.

[2] 吳愛華，侯永峰，陳精鋒等.深入實施“拔尖計劃”探索拔尖創(chuàng)新人才培養(yǎng)機制[J].中國大學(xué)教學(xué)，2014（3）：4-8.

[3] 王衛(wèi)偉.培養(yǎng)學(xué)生基礎(chǔ)類課程實踐能力的教學(xué)改革探討——以《材料測試技術(shù)及方法》為例[J].教育教學(xué)論壇，2014（18）：30-31.

[4] 張安富，劉興鳳.實施“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”的思考[J].高等工程教育研究，2010（4）：56-59.

[5] 林健.“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”專業(yè)培養(yǎng)方案研究[J].清華大學(xué)教育研究，2011（2）：47-55.

[責(zé)任編輯：鐘 嵐]

[收稿時間]2014-12-28

[基金項目]山東科技大學(xué)特色名校建設(shè)項目“基于應(yīng)用型創(chuàng)新人才培養(yǎng)的三維設(shè)計教學(xué)方法研究”、“Creo教材建設(shè)”。

[作者簡介]丁淑輝（1977-），男，山東青州人，碩士，副教授，研究方向：CAD / CAM;鐘佩思（1966-），男，山東萊陽人，博士，教授，研究方向：并行工程、智能制造;王明燕（1979-），女，山東泰安人，碩士，講師，研究方向：噪聲與振動。