基于应用型创新人才培养的三维设计教学方法研究

丁淑辉　李学艺　王海霞

摘要：通过分析当前三维教学现状，提出了基于应用型创新人才培养的三维设计教学方法，以三维设计课程为平台，重点培养学生科技创新意识。通过完善教学计划、增加实践环节、改革考核方式以及指导学生科技活动，进一步提高学生创新能力。实践证明，新的教学方法能显著提高学生科技创新能力，达到预定教学效果。

关键词：应用型创新人才；三维教学方法；科技创新；课程考核

中图分类号：G424.1 文献标识码：A 文章编号：1674-9324（2015）33-0259-02

根据《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010-2020年）》、《山东省高等教育内涵提升计划（2011-2015年）》、《关于山东省高等教育名校建设工程实施意见》等文件精神，我校作为山东省应用基础型人才培养特色名校建设单位，以高素质应用型创新人才[1]培养为目标，强化内涵和特色发展。作为机械类相关专业开设的重要实践课程，《数字化设计》课程担负着培养相关专业学生三维设计理论与三维设计软件使用方法的任务。作为表达设计结果和创新成果的重要工具，三维设计理论与方法掌握的好坏，对于学生在校期间的课程设计或课外设计以及毕业后的设计工作都有着重要的影响。因此，基于应用型创新人才培养的目标，强化三维设计教学方法改革，对于实现我校应用基础型人才培养的特色名校建设目标有着重要意义。

一、三维设计教学现状

三维设计课程属于计算机类课程，其主要教学目标是讲述三维建模理论，并教会学生如何使用三维设计软件进行机械产品或装备的三维建模，建模方法与建模过程的讲述是教师上课的主要内容。同时，本课程又是机械类课程，其教学目标是让学生使用软件完成机械产品或装备的设计，得到最终设计结果。因此，三维设计课程兼具计算机操作类基础课和机械类专业课的特点，其操作过程虽然是固定的步骤式的，但却也是实践性非常强的专业课程。

现今多数院校在开设此课程时，并没有按照课程特点对该课程教学方法进行深入研究，只是简单的将其作为一门计算机类课程讲述，按照操作步骤讲解、例题练习、复习考试等常规软件课程讲解方法进行，很少体现机械类专业课程的特点，而且其学时一般较少，仅能完成基本功能讲解与练习，难以进行系统的产品设计训练，不能体现作为实践性强的设计型课程的特色。

二、以三维设计课程为平台，引导学生培养创新意识

应用型创新人才除了具有应用型人才所具有的一线岗位生产、管理与服务的能力外，还是能够完成各岗位各种创新活动的中层次创新人才，其主要职能是从事中小型项目与产品的设计与研发、中小型企业设备与工艺的设计与改造、中层基层单位管理与决策创新等[2]。我国科技人力资源总数居全球第一，但技术创新的效果却并不显著[3]，说明我们在人才培养过程中，应加强学生创新意识的培养[4，5]。

对于机械行业应用型创新人才的培养，除常规的设计方法、生产设备与工艺以及管理知识的学习外，还应重点引导学生的创新思维。三维设计课程以软件操作的讲述为主要内容，同时也给学生提供了一个表现创意的平台，需要引导学生在这个设计平台上展现自己的设计创新，以三维数字化模型为载体，启发学生在掌握传统设计方法基础上拓展创新思维。

以三维设计课程为平台，培养学生创新意识，教师的任务就是通过给学生提供一个平台，让学生能够自由表达自己的创新设计思想。通过教师的引导，有意识地让学生表达自己的创意思想。在创意表达需求的驱动下，学生自然会提高学习三维设计软件的兴趣，有利于课程教学。三维设计软件教学和创新思维训练相互补充、相互增强，起到相得益彰的效果。

三、基于应用型创新人才培养的三维教学方法和措施

创新[6]是社会进步的核心动力和源泉，三维模型是机械相关专业学生创新成果的主要载体，三维设计软件便成为表达创新思想最直接、最主要的工具。如何在三维软件的教学过程中更好地培养学生创新意识、提高学生创新能力，本文提出以下方法和措施。

（一）合理安排专业教学计划，做好课程定位

在大学机械专业课程设置中，何时开设三维设计课程非常关键。若开设过早，学生尚无相关专业知识，不易引导学生创新意识；若开设过晚，则不利于学生科技创新活动的开展。我校机设、机电以及材料成型等专业的三维设计课程均开设在第5学期中后段，这时学生已完成《机械制图》、《工程材料与热处理》、《几何量公差与测量》等相关基础课程的学习，也完成了《金工实习》等实践课程，《机械原理》课程正在学习中，初步具备了进行机械设计的能力。教师在三维设计课程授课过程中，在学生已掌握的相关专业知识基础上，结合相关案例，启发学生创新思维，引导学生完成创新设计，鼓励学生多参加科技创新活动。

（二）增加产品建模实践环节，以项目为中心带动知识点的学习

在开设三维设计类课程时，一般本科院校仅设置两个学分、安排30～40个学时。由于课时的限制，教师在授课时一般仅能完成基本内容讲述以及这些知识点的简单练习，没有时间对软件所有功能进行综合练习，导致学生对软件仅有零散的了解，无法系统掌握软件功能。我校在讲授该课程时，采用“实例引入→知识点解析与例题讲解→实践巩固”的过程，首先通过生产中的实例引出该节知识点，让学生带着好奇与疑惑倾听后面的内容，然后在知识点讲解基础上，让学生对照课本逐一练习基本知识点，最后针对某一个或几个关键知识点选择生产中的复杂零件进行综合练习。以实例作为课程引入，最后以企业现场产品的三维数字化建模作为练习巩固所学知识点，以应用为目标，让实践贯穿整个课程，便于学生系统把握整个软件功能。

同时，在我校作为山东省特色名校建设单位的建设规划中，对专业培养计划进行了大刀阔斧的修订。其中，实践环节添加了1个学分的产品建模与仿真课程。在这个环节中，教师首先综合概述前期课程中讲述的三维建模知识点，让学生从整体上进一步把握软件功能；然后补充一些课程未涉及到的知识点，如高级建模方法、模型仿真方法等内容；最后结合学生所学专业布置设计课题，引导学生根据课程所学以及已经具备的专业知识完成设计，通过综合性强的项目为中心带动三维建模知识的学习与掌握，并借此增强学生的应用创新能力。

（三）转变课程考核方法，多种考核方式并用

对于三维设计软件课程的考核，由于计算机等硬件条件以及考核题目、考核过程的限制，多数高校继续沿用了其他理论课闭卷笔试的方法来完成。因设计软件的理论性不强且建模过程中操作随机性较大，采用笔试的方法完成课程考核，不易反映学生对课程的掌握程度，甚至还会误导学生偏离课程学习方向，为考试而学习。也有少数院校对于人数较少的班级能够采用固定题目软件上机考核的方法，但其操作局限性大，不便于当前多数高校学生数量较多的情况。

采用多种考核方式并用的方法，就是采用机考与笔试相结合的方法。对于理论性强的要点，或是操作过程中的关键步骤，采用笔试考核；一般操作性的步骤采用机考完成。对于机考内容，要建立全面而且丰富的考核题库，考前由计算机软件随机生成每个学生的考试内容。使用这种方法可以分期分批完成学生上机考核，成绩公平公正且考核过程不受人数及计算机硬件条件限制。

（四）与学生科技创新活动结合，重点培养突出人才

课程结束不代表学生学习任务的完成，后期要结合学生的各类创新竞赛活动，选拔并进一步重点培养一批突出的创新人才。课程教学已经使学生具备了初步的产品或装备的建模能力，对于表现突出的学生，要进一步引导他们参加行业内的各类创新竞赛活动，结合生产实际完成复杂产品建模，进一步提高其创新能力。

我校多年来一直支持学生参加各类学生创新活动，如山东省大学生机电产品创新设计大赛、全国三维创新设计大赛、“挑战杯”大学生课外学术科技作品竞赛、山东省大学生机器人大赛等。通过活动过程中学生的设计参与，进一步提高了其建模能力，并培养了学生初步的科技创新能力。

四、结论

以应用型创新人才培养为目标，改进三维设计教学方法，对提高学生创新能力有着重大意义。以三维设计课程为平台，结合学生已经掌握的专业知识，以数字化模型为载体，通过表达学生创意，培养其创新思维。通过各种新型措施的实施，近年来我校学生多次在全国三维创新设计大赛、山东省大学生机电产品大赛等比赛中获得好成绩，这些优异成绩的取得，证明了我校三维设计教学方法改革，对达到应用型创新人才培养目标起到了积极的推动作用。

参考文献：

[1]潘懋元.我看应用型本科院校定位问题[J].教育发展研究，2007，（Z1）：34-36.

[2]黄顺年，刘建国.应用型人才与应用型创新人才比较分析[J].当代教育理论与实践，2012，4（5）：51-53.

[3]赵丰义.我国装备制造业技术创新路径优化研究[D].沈阳：辽宁大学，2010.

[4]徐巍.培养创新人才探索“数字化设计与制造”教学改革[J].实验室研究与探索，2014，33（7）：218-220.

[5]陈鹏，基于数字化技术的应用性本科机械类创新型人才培养体系的构建[J].中国电力教育，2008，（23）：101-103.

[6]王晓迪，王松武，李海波.论创新教育与教育创新[J].实验室研究与探索，2013，32（6）：283-286.