高職《三維實體設(shè)計》課程教學(xué)改革的探討

李凡 朱紅波 高翔 王迪

摘?要：《三維實體設(shè)計》是高職機械工程類專業(yè)學(xué)生學(xué)習(xí)和掌握三維實體設(shè)計技術(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)合工程實際的項目式教學(xué)方式，小組合作的教學(xué)模式上的改革與改進，并通過大賽激勵，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)新能力和團隊精神。

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

中圖分類號：G712?文獻標(biāo)識碼：A

三維實體設(shè)計課程是面向機械類專業(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)計軟件及利用三維軟件進行創(chuàng)新設(shè)計的一門實踐性課程。然而，在長期的教學(xué)中發(fā)現(xiàn)該課程的教學(xué)是以純粹以技能點的理論知識為主線，側(cè)重培養(yǎng)學(xué)生三維軟件命令使用，并沒有圍繞工程實際去進行教學(xué)內(nèi)容的組織和設(shè)計，盡管采用了一些案例教學(xué)，但各個案例之間缺乏關(guān)聯(lián)度，在學(xué)習(xí)模式上采用教師教一個圖，學(xué)生畫一個圖的學(xué)習(xí)模式。這種學(xué)習(xí)模式不能調(diào)動同學(xué)們的學(xué)習(xí)興趣，因此必須進行教學(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)合工程實際的項目式教學(xué)方式[1]

項目式教學(xué)是教師和學(xué)生結(jié)合工程實際項目而進行的教學(xué)活動。與課堂知識傳授型教學(xué)活動不同，項目式教學(xué)優(yōu)先考慮解決實際工程問題的能力的培養(yǎng)。項目式教學(xué)是將課程知識點和工程實際關(guān)聯(lián)，把學(xué)習(xí)內(nèi)容設(shè)計成若干的項目，學(xué)生通過對項目的練習(xí)、實操培養(yǎng)動手能力和創(chuàng)新精神。

項目式教學(xué)要突出實踐性。項目選擇要與社會需求密切相關(guān)，具有實用性和針對性。要有實踐經(jīng)驗才能設(shè)計出符合工程實際的教學(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)實踐，只有成為企業(yè)的師傅，才能設(shè)計出符合工程實際的項目[2]。

項目式教學(xué)要構(gòu)建以應(yīng)用為主的教學(xué)體系。現(xiàn)有的高職教育專業(yè)基礎(chǔ)課大多是學(xué)科體系，它是以人們認識該學(xué)科知識的邏輯順序來安排章節(jié)內(nèi)容，學(xué)科體系的知識結(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)置若干個項目，在項目中將需要的學(xué)科知識融入。在教學(xué)計劃中，讓實踐教學(xué)占有較大比重，這就體現(xiàn)了項目式教學(xué)符合高職教育的培養(yǎng)任務(wù)。

以三維實體設(shè)計課程為例，傳統(tǒng)的項目設(shè)計模式為：第一模塊：三維設(shè)計認識;第二模塊：二維草圖設(shè)計;第三模塊：實體零件設(shè)計;第四模塊：裝配體設(shè)計;第五模塊：工程圖設(shè)計。這種設(shè)計方式盡管也是以項目任務(wù)的方式進行了教學(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)用實踐為主的教學(xué)體系可以將課程項目設(shè)計為：項目一：軟件的基本知識;項目二：軸套類零件建模;項目三：輪盤蓋類零件建模;項目四：叉架類零件建模;項目五：箱體類零件建模;項目六：常用件建模;項目七：球閥裝配體設(shè)計;項目八：減速器的裝配設(shè)計;項目九：階梯軸工程圖設(shè)計;項目十：端蓋工程圖設(shè)計;項目十一：球閥裝配體工程圖設(shè)計。在完成以上項目教學(xué)以后，課程的考核可以是過程考核，也可以是一個項目或一個作品形式來體現(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)計項目，小組成員自主學(xué)習(xí)，有利于培養(yǎng)學(xué)生的自主性和獨立性。同時在成績評價時候不以個人為單位，這就要求在合作學(xué)習(xí)中，把個人融于群體之中，在集體中互相交流，增強交流表達的能力，培養(yǎng)了團隊合作意識。小組成員圍繞共同的目標(biāo)進行研究和討論，然后達成統(tǒng)一的目標(biāo)。在此期間，教師指導(dǎo)，并監(jiān)控整個過程，指導(dǎo)學(xué)生實現(xiàn)任務(wù)目標(biāo)。通過“小組合作學(xué)習(xí)”不僅能對所學(xué)知識領(lǐng)悟和理解，而且能從與他人合作和互動中將知識連貫起來構(gòu)建知識體系[4]。

3 將三維實體設(shè)計課程教學(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”，將三維實體設(shè)計課程與大賽相結(jié)合，提高學(xué)生持久學(xué)習(xí)興趣，起初學(xué)生對于項目式教學(xué)表現(xiàn)出很強的學(xué)習(xí)主動性和積極性，但隨著時間的推移，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已經(jīng)掌握，學(xué)生感覺學(xué)會了且沒有應(yīng)用途徑。這時可以通過指導(dǎo)學(xué)生參加全國三維數(shù)字化創(chuàng)新設(shè)計大賽，該項大賽是在國家大力實施創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展戰(zhàn)略，推動實體經(jīng)濟和數(shù)字經(jīng)濟融合發(fā)展的時代背景下開展的一項大型公益賽事，以“創(chuàng)新設(shè)計”與“三維數(shù)字化”為特色，突出體現(xiàn)科技進步和產(chǎn)業(yè)升級的要求，是大眾創(chuàng)新、萬眾創(chuàng)業(yè)的具體實踐。學(xué)習(xí)三維課程的同時，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)，就會投入了更多精力來完成作品。同時，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)計完成一個完整的作品，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。團隊成員通過認真的討論，進行了明確的分工，設(shè)計參賽模型、改進、創(chuàng)新，并進行虛擬裝配、渲染及動畫完成作品。

4 將三維實體設(shè)計課程教學(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”的時代背景下，推進專業(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]。三維實體設(shè)計課程在創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)培養(yǎng)中具有很強的可操作性，同時通過創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)為載體提高學(xué)生學(xué)習(xí)三維設(shè)計課程的動力。

三維設(shè)計知識儲備是機械專業(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)置三維建模基礎(chǔ)知識外，還需增加具有實用性和創(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)、實踐教學(xué)、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育有機結(jié)合，形成“課內(nèi)+課外、校內(nèi)+校外、知識+創(chuàng)新”的生態(tài)系統(tǒng)[6]。繼而為學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)鋪就扎實的基礎(chǔ)，同時創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)也能增強學(xué)生對專業(yè)課程認知，為之帶來更多的靈感，為三維實體課程學(xué)習(xí)提供源源不斷的動力。三維實體設(shè)計也是天生了創(chuàng)新工具，學(xué)生可以利用所學(xué)的三維實體設(shè)計知識將自己內(nèi)心的想法展現(xiàn)為三維作品表達出來，以筆者所在學(xué)校為例，近年來，學(xué)生先后利用三維設(shè)計技術(shù)設(shè)計了活塞式壓縮機，油田污水處理裝置，蒸汽式桿類爬升轉(zhuǎn)置，自動化蔬菜水果打包機等十余個完整作品，發(fā)表實用新型專利十余項。

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

5 結(jié)語

本文介紹了《三維實體設(shè)計》課程改革幾個方面，從結(jié)合工程實際的項目式教學(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)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，充分培養(yǎng)學(xué)生的實踐動手能力和團隊合作精神。

參考文獻：

[1]胡春芳.關(guān)于高職項目式教學(xué)改革的探析[J].職教論壇，2012（05）：32-33.

[2]華學(xué)兵，魏振樞.高職院校項目化教學(xué)改革探索和實踐——以《三維設(shè)計Pro/E》課程為例[J].中州大學(xué)學(xué)報，2016，33（05）：121-124.

[3]李芬芳.基于合作學(xué)習(xí)的高職學(xué)生社會能力培養(yǎng)策略[J].寧波職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報，2018，22（05）：29-32.

[4]王迪，孫立強，李凡，李繼霞，周永新.高職課外實施“興趣小組”的實踐與研究[J].教育現(xiàn)代化，2019，6（62）：290-292.

[5]楊薇霖，周巍.基于高職創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)背景下無人機航拍課程體系建設(shè)探究[J].中國設(shè)備工程，2020（15）：220-221.

[6]趙亞杰.校企合作機制下高職專業(yè)課程與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育融合研究[J].科技風(fēng)，2020（19）：60-61.

基金項目：克拉瑪依市創(chuàng)新環(huán)境建設(shè)計劃（軟科學(xué)）項目;項目名稱：基于學(xué)科競賽的高職機械類專業(yè)學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)研究與實踐（項目編號：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：機械CAD/CAM、數(shù)控加工技術(shù)。