基于學科競賽的材料專業(yè)人才“三維數(shù)字化”設(shè)計能力培養(yǎng)的研究

摘 要：創(chuàng)新是應用型本科高校得以生存發(fā)展的重要契機，是大學生創(chuàng)新精神和實踐能力培養(yǎng)的重要體現(xiàn)。本文通過分析應用型本科材料專業(yè)在教學中存在問題的基礎(chǔ)上，以學科競賽為平臺， “三維數(shù)字化”創(chuàng)新設(shè)計大賽為實例，闡述了井岡山大學材料成型及控制工程專業(yè)學生創(chuàng)新能力培養(yǎng)的新途徑，并就其實施效果進行了評價。

關(guān)鍵詞：創(chuàng)新；三維數(shù)字化設(shè)計；學科競賽；材料專業(yè)

中圖分類號：G647 文獻標識碼：A 收稿日期：2015-12-18

根據(jù)《國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010—2020年）》精神，[1]各高校制定了適合本校發(fā)展的“十二五”戰(zhàn)略目標，而創(chuàng)新是此次變革的重要核心內(nèi)容。各種各樣的學科競賽，如“挑戰(zhàn)杯”大學生課外學術(shù)科技作品競賽、創(chuàng)業(yè)計劃大賽、大學生機械創(chuàng)新設(shè)計大賽、機器人大賽、中國大學生數(shù)學建模競賽、周培源力學競賽、三維數(shù)字化創(chuàng)新設(shè)計大賽等等，為應用型本科高校大學生提供了一個良好的創(chuàng)新實踐平臺。[2][3][4][5]三維數(shù)字化設(shè)計是為達到用戶的目的，運用三維工具（軟件或儀器）來實現(xiàn)模型的虛擬創(chuàng)建、修改、完善和分析等的一系列數(shù)字化操作。該技術(shù)是以上各種學科競賽完成項目的重要手段，也是我國企業(yè)競爭的核心，是實現(xiàn)企業(yè)研制能力變革的支點和突破口，[6]因此，三維數(shù)字化人才的培養(yǎng)亦成為各高等院校培養(yǎng)計劃中的重中之重。本文意在總結(jié)材料成型及控制工程專業(yè)人才培養(yǎng)過程中的成果經(jīng)驗和問題，為培養(yǎng)三維數(shù)字化創(chuàng)新人才和卓越工程師計劃提供理論支撐與實踐參考。

1.材料專業(yè)創(chuàng)新教育和學科競賽現(xiàn)狀

像井岡山大學等升本時間不長的應用型本科教育仍面臨著很多問題，如學校定位偏差、教師隊伍薄弱、學生生源基礎(chǔ)薄弱等。尤其是工科專業(yè)，重理論、輕實踐教育的傳統(tǒng)觀念仍沒有得到徹底改善。大學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)在一定程度上改善了這種狀態(tài)，但仍面臨著學科競賽及創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)平臺的設(shè)計等問題，總的來說，對于應用型地方性大學材料專業(yè)人才培養(yǎng)存在如下問題：

（1）學校基礎(chǔ)設(shè)施薄弱。學生開展學科競賽活動需要學校提供一定的設(shè)備和場所，一定的資金配套支持。應用型本科院校缺少這部分的硬件設(shè)計，更缺少創(chuàng)新實驗室的配套建設(shè)，同時欠缺與企業(yè)合作的機會。物質(zhì)保障的不到位和實踐基地的缺失嚴重制約了學科競賽的開展。因此，為培養(yǎng)創(chuàng)新人才，高校還應出臺各種學科建設(shè)激勵制度，并完善基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。

（2）師資力量薄弱。對于應用型地方本科院校，大多存在一個共同的問題，就是高校引進的教師大多直接來源于大學畢業(yè)生，這些大學生沒有與企業(yè)實際工作環(huán)境直接接觸的經(jīng)歷，甚至有的教師所學專業(yè)與所從事的崗位并非完全對口，致使其在工作崗位上并非得心應手。學生參與學科競賽，也僅有部分有實踐經(jīng)驗的教師能指導完成。這在某種程度上打擊了學生申報學科競賽的積極性，即使參與，學生科技競賽作品水平也存在一定的缺陷。

（3）學生參與率低。國家為全國各高校、社會團體及個人提供了各種學科競賽平臺，任何有能力的團體或個人都可以通過這一平臺一展抱負，這對培養(yǎng)創(chuàng)新型人才具有重要意義。但縱觀各學科競賽，那些“985工程”“211工程”的研究型大學學生參與比例明顯高于普通地方院校。一方面，地方院校的確存在師資力量不足、配套資金不到位的問題，學生前期工作受挫；另一方面，地方院校并沒有將學科競賽作為一項常規(guī)性工作來抓。申報項目時，學校只是起到通知公告的作用，沒有對學生面臨的問題給予足夠的重視，導致了學生參與的積極性和主動性不足。

2.我校促進學科競賽能力培養(yǎng)的措施與效果

（1）舉辦“學科競賽”專題講座，以海報、宣傳單等多種方式，普及學科競賽相關(guān)知識，并積極動員、鼓勵學生參加比賽。

（2）各學院組織學生立項，并安排專業(yè)教師點評和后期指導。

（3）各學院組織初賽，并評選出院級優(yōu)秀作品。

（4）對重點作品，各學院提供配套的大學生創(chuàng)業(yè)基地及立項資助。

（5）對立項的優(yōu)秀作品進一步加工和完善，并進行校級終審決賽。

（6）邀請校外專家對優(yōu)秀作品進行點評指導。

（7）推薦參加三維數(shù)字化設(shè)計的江西省大學生課外學術(shù)競賽作品供大家參考。

（8）對參加省賽作品進一步深加工，組織模擬答辯。

（9）聘請相關(guān)領(lǐng)域?qū)＜遥瑢κ〖壂@獎的作品進一步完善，推薦參加全國大學生課外學術(shù)競賽。

通過以上措施，我校在學科競賽方面取得了良好的成績。以材料專業(yè)“三維數(shù)字化設(shè)計”為例，學生在設(shè)計過程中，充分應用了UG、Pro/E、機械CAD等相關(guān)設(shè)計軟件，將產(chǎn)品的立體造型及其運行程序完美地體現(xiàn)出來，學生設(shè)計的相關(guān)作品在省級競賽中多次獲得特等獎、一等獎的殊榮，并發(fā)表了相關(guān)的學術(shù)論文。如圖為本專業(yè)教師指導的模具三維數(shù)字化設(shè)計模型。[7]

此次圓形筆筒的設(shè)計，看似簡單的一個生活用品，模擬仿真過程中卻需要做大量的工作。尤其是基本三維設(shè)計軟件的操作，是必須掌握的。通過圓形筆筒產(chǎn)品造型的設(shè)計（圖a），很容易讓人通過感官認識凹凸模具零件的個數(shù)及其具體形狀，這對后期單個成型零件的設(shè)計是非常有幫助的。在產(chǎn)品模具設(shè)計方面（圖b），三維的模具輪廓很清晰地展示了模具開合模的分型次序及整體的開合模過程。實踐證明，本學院采取的支持學科競賽一系列措施和學生后期的設(shè)計能力表現(xiàn)，都說明了學生在學科競賽中的三維設(shè)計能力得到了很大的提高，學生的動手能力和思維創(chuàng)新能力都得到了進一步增強。

2013年、2014年本校在江西省乃至全國的創(chuàng)新設(shè)計大賽中的大豐收就是很好的證明，相信這也將為本專業(yè)學生在材料產(chǎn)品設(shè)計師的工作崗位上取得成功打下良好的基礎(chǔ)。

參考文獻：

[1]陳茂軍，倪忠進，劉達列.基于創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的機械工程實驗室開放模式探索[J].輕工科技， 2013，（9）：189-190.

[2]王澤鋒，聯(lián)美華.以科技競賽為依托 推進本科學院創(chuàng)新教育[J].高等教育研究學報，2010，33（3）： 10-11.

[3]趙書朵，周去旭，陳云生.淺析學科競賽與創(chuàng)新型人才培養(yǎng)——以大學生智能車競賽為例[J].實驗室科學，2011，14（6）：4-6.

[4]瞿紹軍.以學科競賽為載體，培養(yǎng)大學生創(chuàng)新能力——以大學生程序設(shè)計競賽為例[J].電腦知識與技術(shù)， 2010， 6（15）.

[5]王東生，王涇文，錢宇強.基于學科競賽的應用型本科高校大學生創(chuàng)新能力培養(yǎng)研究——以三維數(shù)字化創(chuàng)新設(shè)計大賽為例[J].銅陵學院學報，2013，（6）：118-121.

[6]劉檢華，孫連勝，張 旭，等.三維數(shù)字化設(shè)計制造技術(shù)內(nèi)涵及關(guān)鍵問題[J].計算機集成制造系統(tǒng)，2014，20（3）：494-504.

[7]郭秀艷，馬國金.圓形筆筒注射模設(shè)計[J]. 模具工業(yè)，2012，38（10）：47-50.