综合创新能力培养三维设计课程改革实践

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［关键词］综合创新能力;三维设计;课程改革;研究

21世纪是信息爆炸的知识经济时代，随着世界经济的飞速发展，高素质创新型人才成为我国面对激烈的国际竞争的核心竞争力。大学生是祖国的希望，民族的未来，大学生综合创新能力的培养至关重要。伴随着机械行业迅猛发展，机械类专业人才的教育培养将面临更加严峻的挑战。机械类大学生综合创新能力既包括民族意识、工程意识，还包括经济意识，同时大学生还要学会处理好人与社会、人与自然、自身发展与社会协调发展的关系，因此，加强大学生综合创新能力的培养是培养高素质人才的重要途径。随着计算机技术的不断发展，三维建模技术在机械设计领域得到广泛的应用，已成为机械专业学生必须掌握的基本技术之一。三维建模课程早已成为机械专业基础课程的重要组成部分，其所涉及的相关知识较多，如工程材料、机械制造技术基础等学科知识。通过课程学习，从而保证培养及提高学生综合能力和创新能力目标的实现，使学生能够具备运用三维计算机设计软件进行实际设计问题的能力。结合目前三维设计课程的教学情况，如何深化教学改革，以课堂教学为基础，激活师生活力，培养学生的创新思维和创新意识;如何整合现有学校资源，充分发挥三维设计课程激发学生的学习热情和创新精神的作用;如何引导学生通过积极参与实践活动，认识社会、了解国情，进而增强社会责任感和使命感;如何鼓励学生积极参加学科竞赛，在学科竞赛中培养大学生的创新能力，这些方方面面都是三维设计课程发挥作用的动力和源泉，是当前高校在三维设计课程改革中应该思考的问题。

一、构建“学研践创”综合创新能力培养体系

“学研践创”四位一体的综合创新能力培养体系建立，旨在提高我校机械类大学生的综合素质和创新能力，促进机械类专业持续发展。围绕提高大学生综合创新能力培养，以创新教学为基础，以实践研究为促进，以学科竞赛为推动，以综合创新为提升，构建“学、研、践、创”四位一体的机械类学生综合创新能力培养体系，具体包括建立“以学启创”———创新教学培养模式、“以研推创”———锻炼培养机制、“以践促创”———竞赛培养机制和“以赛激创”———实践培养机制，如图1所示，最终实现提高机械类学生的综合创新能力的培养目标，探索一条培养提升学生综合创新能力的新途径。

二、三维设计课程改革

三维设计符合人的设计思维过程，由三维设计得到的三维立体图不仅具有直观性、易于理解等特点，而且有利于获得复杂的几何造型，如截交、相贯、不规则复杂曲面等，能通过一定的技术手段将设计模型立体直观地呈现出来。通过在计算机上对设计零件进行力学分析、虚拟加工、虚拟装配，检验零件的装配情况，从而减少制造昂贵的产品样机的数量。三维设计课程是机械类专业的实用技能课程，与机械行业紧密结合，三维建模技术是机械类学生必须掌握的一项基本技能。创新教学模式、改进教学方法、改善教学内容，注重实践环节的教学改革，使三维设计技能融会贯通到整个机械专业学习过程，已经成为该课程改革的重中之重。

(一)以学启创1．任务驱动小组的教学模式在三维设计课程当中，任务驱动小组的教学模式在课程当中强调学生的主导作用，教师的辅助作用。首先，由教师建立任务小组，并进行相关课程任务的计划和安排，接下来，学生按照小组自行进行资料的收集、整理和学习。教师在整个课程教学当中，提供积极、有针对性的指导。任务驱动小组的教学模式使得同学们积极开展团队合作，充分发挥学生在教学过程当中的主动性。这种教学模式有利于学生们在小组内开展学习讨论，并且根据学习讨论情况学会制定学习方案，无形中锻炼和培养了学生发现问题、解决问题的能力。2．情境模式教学方法从实际问题出发，教师利用实际企业工作中成功的工程案例模拟工作情境，将教学情境模拟成工作流程，在课堂进程中实现了教学情境与工作情境的对接。当实际案例的最终结果展示给学生们，就会使学生深切体会到将书本知识应用于实践的过程，从而激发学生的学习热情，提高学生的能力意识和创造力。3．课外延伸的教学理念通过开展三维设计相关的知识讲座以及深入企业的实习活动，使得学生对机械类专业的发展现状和未来的发展趋势具备初步了解。在课程教学当中分享经典机械设计案例。通过适当开展产学研项目达到锻炼学生的设计能力、创新思维;充分利用第二课堂开展实践研究活动，利用实验室活动及科技社团组织活动，为学生创造课外学习研究的机会。

(二)以研推创为促进学生对三维设计的应用及对本专业科技创新的了解，充分利用第二课堂开展实践研究活动，为学生创造实践研究的机会，将课本知识转化为实践能力。比如，定期组织学生在实验室里进行专业学习与开展各项实验，激发学生们的学习兴趣，增强学生们的动手能力。比如，开展小家电拆装与测量训练，开展小家电造型和工业设计活动等。通过在实验室和实践活动的学习与锻炼，可以使同学们接触到许多课堂上和书本上学习不到的专业知识，极大拓展了学生的专业知识面，寓教于乐。

(三)以践促创实践环节是机械类专业教学中一个重要的教学环节，是三维设计课程应用实践的直接途径，也是综合创新能力培养体系当中的重要组成部分，在培养学生的创新能力方面有着举足轻重的作用。依照合作发展的原则，整合企业和学校资源，充分发挥整合资源的优势，创新校企合作模式，是为学生创造实践锻炼的有效方式。高校应结合综合创新能力培养的需求，致力于不断提升校企合作水平，协同创新。具体的实施方式，可以以课外实践的方式，将企业真实产品设计理念、设计工艺、设计制造过程等引入教学，促进学生与企业设计制造的高效接轨和有机融合，同时进一步帮助学生培养专业兴趣，全面发展。还可以组织学生到企业参观走访，通过与企业工程师面对面交流，使学生进一步了解机械行业未来发展方向、企业设计、制造及开发产品的过程等。

(四)以赛激创积极鼓励学生参加全国各类和专业有关的学科竞赛，能进一步强化三维设计课程的实践教学，巩固所学知识，增强同学们的实践操作动手能力。参与学科竞赛活动，不仅能够培养学生的创新思维，激发学习热情，同时在竞赛中还能增强学生的创新意识和团结协作能力，提高学生分析问题、解决问题的能力。学科竞赛通常由学生组队参加，组成团队的学生各有分工，各司其职，互相配合。在竞赛过程中，每个人都尽力发挥自己的最大能量。通过竞赛准备，营造团队意识，培养学生的集体荣誉感、自豪感和归属感。在竞赛的过程中综合实践能力和创新能力不断得到提升，学生创新思维的火花不断闪现。通过参加各类学科竞赛实践活动，不仅使学生获得自信心，还能够综合培养学生的动手和应用能力不断提高，学生的想象及创新能力得到启迪。大学生综合创新能力的培养是一个不断探索、更新、完善的过程。大学生是祖国未来的栋梁之材，是我国宝贵的人才资源，随着“以人为本”理念的提出，大学生的全面发展越来越受到重视，大学生的培养体系也需要根据社会经济的发展和工业技术进步的需求，进一步加以调整和完善。机械类专业作为基础学科，机械类专业学生的教育在各个培养环节上都应在注重实用性、实践性的基础上加快改革的脚步。深入完善人才培养模式，提升人才综合创新能力的培养力度，构建与产业结构、企业用人需求相适应的综合创新能力培养体系，“学、研、践、创”相结合，形成有中国特色的高素质机械类创新型人才培养模式，为我国现代化建设发展注入源源不断的动力。

参考文献:

［1］邓小雷．基于三维机械产品设计师培养的三维实体建模与设计教学改革与实践研究［J］．教育教学论坛，2014(25):53－54．

［2］毛文武．基于Solidworks三维建模的机械测绘课程设计改革与实践［J］．机械，2007(6):37－39．

［3］于桂平．基于Pro/E的三维建模课程改革的探索与实践［J］．才智，2018(6)．

［4］李伟华．土木工程专业本科生创新能力培养的几个关键环节［J］．中国科教创新导刊，2008(29):88－89．

［5］高远，周骥平．机械类大学生创新能力培养平台体系的研究与实践［J］．中国大学教学，2007(12):20－22．

作者：张超 佟海东 单位：天津工业大学机械工程学院