高职《三维实体设计》课程教学改革的探讨

    李凡 朱红波 高翔 王迪

    

    摘?要：《三维实体设计》是高职机械工程类专业学生学习和掌握三维实体设计技术的一门专业基础课程。本文主要介绍了该课程在结合工程实际的项目式教学方式，小组合作的教学模式上的改革与改进，并通过大赛激励，与创新创业结合，提高学生的学习兴趣，培养学生的创新能力和团队精神。

    关键词：三维实体设计;solidworks;教学方法;创新能力

    中图分类号：G712?文献标识码：A

    三维实体设计课程是面向机械类专业开设的专业基础课程，是学生学习三维设计软件及利用三维软件进行创新设计的一门实践性课程。然而，在长期的教学中发现该课程的教学是以纯粹以技能点的理论知识为主线，侧重培养学生三维软件命令使用，并没有围绕工程实际去进行教学内容的组织和设计，尽管采用了一些案例教学，但各个案例之间缺乏关联度，在学习模式上采用教师教一个图，学生画一个图的学习模式。这种学习模式不能调动同学们的学习兴趣，因此必须进行教学改革以提高该课程的教学水平和教学质量。

    1 采用结合工程实际的项目式教学方式[1]

    项目式教学是教师和学生结合工程实际项目而进行的教学活动。与课堂知识传授型教学活动不同，项目式教学优先考虑解决实际工程问题的能力的培养。项目式教学是将课程知识点和工程实际关联，把学习内容设计成若干的项目，学生通过对项目的练习、实操培养动手能力和创新精神。

    项目式教学要突出实践性。项目选择要与社会需求密切相关，具有实用性和针对性。要有实践经验才能设计出符合工程实际的教学案例，要让行业企业专家参与到课程内容的设置中去，教师也要到企业中去，参与企业实践，只有成为企业的师傅，才能设计出符合工程实际的项目[2]。

    项目式教学要构建以应用为主的教学体系。现有的高职教育专业基础课大多是学科体系，它是以人们认识该学科知识的逻辑顺序来安排章节内容，学科体系的知识结构与学术教育有关，并不适合高职教育的培养要求。高等职业教育以培养高素质技术技能人才为根本任务，它的体系应该以“应用”为主，围绕着专业的岗位设置若干个项目，在项目中将需要的学科知识融入。在教学计划中，让实践教学占有较大比重，这就体现了项目式教学符合高职教育的培养任务。

    以三维实体设计课程为例，传统的项目设计模式为：第一模块：三维设计认识;第二模块：二维草图设计;第三模块：实体零件设计;第四模块：装配体设计;第五模块：工程图设计。这种设计方式尽管也是以项目任务的方式进行了教学，但还是以学科体系为主线，没有构建以应用为主的教学体系。按照应用实践为主的教学体系可以将课程项目设计为：项目一：软件的基本知识;项目二：轴套类零件建模;项目三：轮盘盖类零件建模;项目四：叉架类零件建模;项目五：箱体类零件建模;项目六：常用件建模;项目七：球阀装配体设计;项目八：减速器的装配设计;项目九：阶梯轴工程图设计;项目十：端盖工程图设计;项目十一：球阀装配体工程图设计。在完成以上项目教学以后，课程的考核可以是過程考核，也可以是一个项目或一个作品形式来体现。

    2 采用小组合作的学习模式

    “小组合作学习”是一种创新的教学策略，被世界上许多国家普遍采用[3]。小组合作式教学模式强调以学生为主体，将大的班级划分成若干学习小组，针对某一具体三维设计项目，小组成员自主学习，有利于培养学生的自主性和独立性。同时在成绩评价时候不以个人为单位，这就要求在合作学习中，把个人融于群体之中，在集体中互相交流，增强交流表达的能力，培养了团队合作意识。小组成员围绕共同的目标进行研究和讨论，然后达成统一的目标。在此期间，教师指导，并监控整个过程，指导学生实现任务目标。通过“小组合作学习”不仅能对所学知识领悟和理解，而且能从与他人合作和互动中将知识连贯起来构建知识体系[4]。

    3 将三维实体设计课程教学与大赛相结合

    常言道：“普通教育有高考，职业教育看大赛”，将三维实体设计课程与大赛相结合，提高学生持久学习兴趣，起初学生对于项目式教学表现出很强的学习主动性和积极性，但随着时间的推移，学习兴趣逐渐降低，这其中的原因主要是基本的三维建模知识已经掌握，学生感觉学会了且没有应用途径。这时可以通过指导学生参加全国三维数字化创新设计大赛，该项大赛是在国家大力实施创新驱动发展战略，推动实体经济和数字经济融合发展的时代背景下开展的一项大型公益赛事，以“创新设计”与“三维数字化”为特色，突出体现科技进步和产业升级的要求，是大众创新、万众创业的具体实践。学习三维课程的同时，将学生分组准备作品参加大赛，明确参赛目标后，学生就有了学习的目标，就会投入了更多精力来完成作品。同时，学生和老师一起分析比赛的规程，学习历届的优秀作品，师生积极讨论并提出问题解决问题。由于比赛要设计完成一个完整的作品，工作量相对较大，因此学生需要根据自己的专长分工协作。团队成员通过认真的讨论，进行了明确的分工，设计参赛模型、改进、创新，并进行虚拟装配、渲染及动画完成作品。

    4 将三维实体设计课程教学与创新创业相结合

    在“大众创业，万众创新”的时代背景下，推进专业教育与创新创业（简称“双创”）教育相融合是高职院校培养应用型人才的新目标[5]。三维实体设计课程在创新创业培养中具有很强的可操作性，同时通过创新创业为载体提高学生学习三维设计课程的动力。

    三维设计知识储备是机械专业创新创业的基础，因此在课程体系建设上，除了设置三维建模基础知识外，还需增加具有实用性和创造性的课程内容，将创新创业内容嵌入课程，将理论教学、实践教学、创新创业教育有机结合，形成“课内+课外、校内+校外、知识+创新”的生态系统[6]。继而为学生创新创业铺就扎实的基础，同时创新创业也能增强学生对专业课程认知，为之带来更多的灵感，为三维实体课程学习提供源源不断的动力。三维实体设计也是天生了创新工具，学生可以利用所学的三维实体设计知识将自己内心的想法展现为三维作品表达出来，以笔者所在学校为例，近年来，学生先后利用三维设计技术设计了活塞式压缩机，油田污水处理装置，蒸汽式杆类爬升转置，自动化蔬菜水果打包机等十余个完整作品，发表实用新型专利十余项。

    三维实体设计课程也可用于创业工具，学生毕业后根据所学的三维知识开设三维设计相关公司，为企业提供三维创新设计服务。我校2014级毕业生南营唐三维创新设计服务项目在全国互联网+创新创业大赛中获得国赛银奖。

    5 结语

    本文介绍了《三维实体设计》课程改革几个方面，从结合工程实际的项目式教学，采用学生“小组合作学习”的方式，并将课程学习与技能大赛、创新创业结合共同来调动学生的学习积极性，充分培养学生的实践动手能力和团队合作精神。

    参考文献：

    [1]胡春芳.关于高职项目式教学改革的探析[J].职教论坛，2012（05）：32-33.

    [2]华学兵，魏振枢.高职院校项目化教学改革探索和实践——以《三维设计Pro/E》课程为例[J].中州大学学报，2016，33（05）：121-124.

    [3]李芬芳.基于合作学习的高职学生社会能力培养策略[J].宁波职业技术学院学报，2018，22（05）：29-32.

    [4]王迪，孙立强，李凡，李继霞，周永新.高职课外实施“兴趣小组”的实践与研究[J].教育现代化，2019，6（62）：290-292.

    [5]杨薇霖，周巍.基于高职创新创业背景下无人机航拍课程体系建设探究[J].中国设备工程，2020（15）：220-221.

    [6]赵亚杰.校企合作机制下高职专业课程与创新创业教育融合研究[J].科技风，2020（19）：60-61.

    基金项目：克拉玛依市创新环境建设计划（软科学）项目;项目名称：基于学科竞赛的高职机械类专业学生创新能力培养研究与实践（项目编号：2020HJRKX0002）

    作者简介：李凡（1984—?），男，汉族，湖北襄阳人，硕士研究生，讲师，研究方向：机械CAD/CAM、数控加工技术。