以學(xué)科競(jìng)賽為導(dǎo)向的三維設(shè)計(jì)課程教學(xué)改革探索

劉智強(qiáng)，王 笑

(1.浙江師范大學(xué)職業(yè)技術(shù)教育學(xué)院，浙江 金華 321004； 2.浙江師范大學(xué)行知學(xué)院，浙江 金華 321004)

以學(xué)科競(jìng)賽為導(dǎo)向的三維設(shè)計(jì)課程教學(xué)改革探索

劉智強(qiáng)1，王 笑2

(1.浙江師范大學(xué)職業(yè)技術(shù)教育學(xué)院，浙江 金華 321004； 2.浙江師范大學(xué)行知學(xué)院，浙江 金華 321004)

本文主要從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)實(shí)踐、教學(xué)方法和教學(xué)模式四個(gè)環(huán)節(jié)展開(kāi)探討，提出了以大學(xué)生學(xué)科競(jìng)賽為導(dǎo)向的三維設(shè)計(jì)課程實(shí)踐教學(xué)改革新模式，注重培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐應(yīng)用能力和創(chuàng)新能力，提高學(xué)生提出問(wèn)題與解決問(wèn)題的能力。

學(xué)科競(jìng)賽；三維設(shè)計(jì)課程；實(shí)踐教學(xué)改革

計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、分析與制造等相關(guān)技術(shù)在機(jī)械、汽車、航天航空、建筑等行業(yè)得到了廣泛應(yīng)用，企業(yè)也獲得了巨大的效益。因此，越來(lái)越多的企業(yè)開(kāi)始關(guān)注計(jì)算機(jī)輔助軟件，UG、pro/E、SolidWorks等三維設(shè)計(jì)軟件也逐漸成為企業(yè)提高工作效率的手段之一，對(duì)技術(shù)人員的能力也提出了較高的要求。

為滿足當(dāng)下的社會(huì)需求，許多高等院校對(duì)機(jī)械類專業(yè)學(xué)生都開(kāi)設(shè)了CAD軟件課程。我們學(xué)院也增加了工程訓(xùn)練軟件種類，開(kāi)設(shè)了一系列CAD/CAE/CAM等工程應(yīng)用軟件課程，形成一個(gè)系統(tǒng)化的學(xué)習(xí)。CAD三維設(shè)計(jì)軟件是這一系列軟件學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)，為增加學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生的實(shí)踐應(yīng)用能力，也為后續(xù)課程打下良好基礎(chǔ)，提出了以大學(xué)生學(xué)科競(jìng)賽為導(dǎo)向的三維設(shè)計(jì)課程實(shí)踐教學(xué)改革新模式。

1 課程教學(xué)改革模式

目前，教育部組織開(kāi)展的機(jī)械類學(xué)科競(jìng)賽主要包括全國(guó)大學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽、全國(guó)大學(xué)生課外科技作品競(jìng)賽(“挑戰(zhàn)杯”)、全國(guó)大學(xué)生工程訓(xùn)練綜合能力競(jìng)賽、全國(guó)三維數(shù)字化創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽和全國(guó)應(yīng)用型人才綜合技能大賽等，主要考察學(xué)生在功能設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)創(chuàng)新、加工裝配等各環(huán)節(jié)中的專業(yè)綜合素質(zhì)、創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力和工程實(shí)踐能力。同時(shí)，省教育廳、學(xué)校、企業(yè)等都會(huì)開(kāi)展類似的學(xué)科競(jìng)賽活動(dòng)。在這些競(jìng)賽中都會(huì)大量使用三維設(shè)計(jì)軟件來(lái)完成作品的設(shè)計(jì)制造、仿真實(shí)驗(yàn)等環(huán)節(jié)，以提高效率，增加可靠性與可行性。

針對(duì)這一要求，以全國(guó)三維數(shù)字化創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽為目標(biāo)，從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)實(shí)踐、教學(xué)方法和教學(xué)模式等四方面入手進(jìn)行改革，注重培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐應(yīng)用能力和創(chuàng)新能力，提高提出問(wèn)題與解決問(wèn)題的能力。

1.1 教學(xué)內(nèi)容

我校機(jī)械類專業(yè)學(xué)生三維設(shè)計(jì)課程開(kāi)設(shè)在大二第一學(xué)期，學(xué)生剛剛完成工程圖學(xué)課程的學(xué)習(xí)與實(shí)踐訓(xùn)練，對(duì)零件的組成和構(gòu)型方式都有一個(gè)比較完整的認(rèn)識(shí)，并且具備一定的識(shí)圖能力和結(jié)構(gòu)分析能力，也了解圖紙的二維設(shè)計(jì)過(guò)程。在現(xiàn)階段開(kāi)設(shè)三維設(shè)計(jì)課程一方面可以檢驗(yàn)學(xué)生的制圖學(xué)習(xí)效果，也滿足了學(xué)生對(duì)三維設(shè)計(jì)軟件學(xué)習(xí)的好奇心和濃厚的興趣。

為了更好地銜接工程圖學(xué)課程內(nèi)容與全國(guó)三維數(shù)字化創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽主題，教學(xué)過(guò)程中篩選了學(xué)生熟悉又符合現(xiàn)有水平的幾個(gè)裝配體部件，并制定了相應(yīng)的要求，完成教學(xué)內(nèi)容的實(shí)施，每一項(xiàng)相關(guān)教學(xué)知識(shí)點(diǎn)都設(shè)計(jì)了具體的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)要求，以一級(jí)減速器為例，具體教學(xué)內(nèi)容和要求如表1所示。

表1 一級(jí)減速器三維設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容與要求Tab.1 Three-dimensional design of teaching content and requirements of first-level reducer

1.2 教學(xué)實(shí)踐

三維設(shè)計(jì)課程重點(diǎn)在于教學(xué)實(shí)踐的實(shí)施，圍繞學(xué)科競(jìng)賽目標(biāo)，設(shè)置實(shí)踐教學(xué)、教學(xué)延伸和質(zhì)量評(píng)價(jià)3個(gè)模塊，如圖1所示。其中，實(shí)踐教學(xué)以教材中的案例和自定義案例為主，自定義案例一般為機(jī)械典型零部件，也可以是生活用品等；教學(xué)延伸即以各類學(xué)科競(jìng)賽應(yīng)用為依托；質(zhì)量評(píng)價(jià)包含階段性的大作業(yè)和競(jìng)賽作品。

圖1 教學(xué)實(shí)踐環(huán)節(jié)Fig.1 Teaching practical training

教學(xué)實(shí)踐中的案例符合工程實(shí)際，取材廣泛，主要來(lái)源于教材課本、實(shí)驗(yàn)室、實(shí)習(xí)工廠、生活用品、網(wǎng)絡(luò)資源等，而這些來(lái)源往往成為學(xué)科競(jìng)賽的選題對(duì)象。一般來(lái)說(shuō)，通常會(huì)選用具有代表性的典型部件為案例，比如減速器、虎鉗、臺(tái)式鉆、柱塞泵等，這些零部件較為常見(jiàn)且便于取材，有利于比較分析，學(xué)生掌握普遍較快。通過(guò)這些案例的學(xué)習(xí)，學(xué)生對(duì)軟件常用命令反復(fù)操作，達(dá)到熟能生巧，同時(shí)也能實(shí)現(xiàn)一定的創(chuàng)新。在一定階段學(xué)習(xí)后要提交大作業(yè)，內(nèi)容可以自由選定，也可以自行設(shè)計(jì)，鼓勵(lì)創(chuàng)新。

在實(shí)踐教學(xué)中，以全國(guó)機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽、全國(guó)大學(xué)生“挑戰(zhàn)杯”課外學(xué)術(shù)大賽、全國(guó)三維數(shù)字化創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽等學(xué)科競(jìng)賽為延伸，注重先進(jìn)性、實(shí)用性和創(chuàng)新性，從而保證教學(xué)內(nèi)容的開(kāi)展。同時(shí)，建立了“大作業(yè)”、“競(jìng)賽作品”等質(zhì)量評(píng)價(jià)方式，用以檢驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容和實(shí)踐環(huán)節(jié)的差距，通過(guò)大作業(yè)的反饋來(lái)適時(shí)調(diào)整教學(xué)內(nèi)容和安排。另外，積極鼓勵(lì)參加課外第二課堂，比如學(xué)分制社團(tuán)，在了解其他CAD軟件功能的同時(shí)，對(duì)所學(xué)軟件的應(yīng)用與優(yōu)勢(shì)有一個(gè)相對(duì)的認(rèn)識(shí)，并能靈活機(jī)動(dòng)的選用。

1.3 教學(xué)方法

三維設(shè)計(jì)課程的教學(xué)方法一般采用引導(dǎo)式教學(xué)為主，提問(wèn)為輔。教學(xué)中的案例一般來(lái)源于大家熟悉的零件產(chǎn)品和生活用品，課堂氣氛比較活躍，適合開(kāi)展討論和提問(wèn)，通過(guò)提出問(wèn)題引導(dǎo)學(xué)生思考解決問(wèn)題的方法。比如在討論比較“掃描特征和放樣特征的建模”時(shí)，采用了“茶壺”這一生活用品。在建立“壺嘴”的過(guò)程中，會(huì)拋出問(wèn)題“壺嘴”的形狀特點(diǎn)是什么？大家對(duì)這一物體很熟悉，開(kāi)展討論可以得出一些結(jié)論:1.整個(gè)壺嘴是個(gè)曲面；2.壺嘴的各處截面形狀和大小一般是不同的；3.壺嘴好像有一根類似中心線的曲線，穿過(guò)截面中心。通過(guò)分析已經(jīng)基本掌握了壺嘴的結(jié)構(gòu)特征，接著會(huì)給出第二個(gè)問(wèn)題“用什么方法來(lái)建模？掃描和放樣哪種方式更方便？”根據(jù)結(jié)論2和3及已知條件判斷采用“放樣特征”比較方便，由此可以進(jìn)一步引出“放樣特征建模方式—中心線放樣”的內(nèi)容。另外，也會(huì)鼓勵(lì)學(xué)生通過(guò)其他方法來(lái)完成，并談?wù)劯惺埽容^孰優(yōu)孰劣，從而可以加深知識(shí)點(diǎn)的理解與掌握。

1.4 教學(xué)模式

教學(xué)中效仿學(xué)科競(jìng)賽參賽方式，全班分成多個(gè)小組，自由組建團(tuán)隊(duì)，一般3～4人。團(tuán)隊(duì)要完成階段性的大作業(yè)與期末綜合性作品，選題不能相同，自由命題，要求學(xué)生分工合作、相互交流，完成所有項(xiàng)目作品；作品包含零件的源文件、動(dòng)畫(huà)、word文稿以及ppt等內(nèi)容；最后有實(shí)戰(zhàn)演練，模仿競(jìng)賽答辯，展示學(xué)習(xí)成果，為參加全國(guó)三維設(shè)計(jì)創(chuàng)新大賽做準(zhǔn)備。

2 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)課程教學(xué)改革，依托全國(guó)三維創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽等學(xué)科競(jìng)賽，學(xué)生不僅掌握了基本的三維建模知識(shí)，也提前了解了部分裝備的工作原理，還學(xué)會(huì)了動(dòng)畫(huà)剪輯、外觀設(shè)計(jì)與渲染等課外內(nèi)容。通過(guò)團(tuán)隊(duì)式的分工與合作、各種技能的學(xué)習(xí)與掌握，學(xué)生的實(shí)踐能力和解決問(wèn)題的能力都得到了有效鍛煉，團(tuán)隊(duì)意識(shí)也有了認(rèn)識(shí)和加強(qiáng)，這些都為后續(xù)參與機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽、工程訓(xùn)練大賽等其他賽項(xiàng)提供了夯實(shí)的基礎(chǔ)。

[1] 易開(kāi)剛，厲飛芹，彭艷.行動(dòng)導(dǎo)向教學(xué)模式下應(yīng)用實(shí)踐類課堂教學(xué)改革[J].寧波大學(xué)學(xué)報(bào)(教育科學(xué)版)，2016，(03):88-92.

[2] 唐美玲.基于多媒體技術(shù)的實(shí)踐課堂教學(xué)改革的研究——以機(jī)電專業(yè)為例[J].企業(yè)導(dǎo)報(bào)，2014，(21):47-47.

[3] 王文靜.中國(guó)教學(xué)模式改革的實(shí)踐探索[J].北京師范大學(xué)學(xué)報(bào)(社會(huì)科學(xué)版)，2012，(01):18-24.

[4] 張國(guó)榮.基于深度學(xué)習(xí)的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式實(shí)踐[J].高教探索，2016，(03):87-92.

Research on teaching reform of three-dimensional design course oriented by subject competition

LIU Zhi-qiang1, WANG Xiao2

(1.School of Vocational and Technical Education, Zhejiang Normal University, Jinhua 321004, China;2.Xingzhi College, Zhejiang Normal University, Jinhua 321004, China)

This paper mainly discusses the four aspects of teaching content, teaching practice, teaching method and teaching mode, and puts forward a new model of practical teaching reform of the three-dimensional design course, which focuses on cultivating students′ practical application ability and innovation ability, so as to improve students′ ability to ask questions and solve problems.

Subject competition; Three-dimensional design course; Practical teaching reform

2016-08-20

劉智強(qiáng)(1978-)，男，碩士，講師。

J218.7

B

1674-8646(2016)23-0126-02