基于学科竞赛的材料专业人才“三维数字化”设计能力培养的研究

易荣喜　郭秀艳　郑小秋

摘 要：创新是应用型本科高校得以生存发展的重要契机，是大学生创新精神和实践能力培养的重要体现。本文通过分析应用型本科材料专业在教学中存在问题的基础上，以学科竞赛为平台， “三维数字化”创新设计大赛为实例，阐述了井冈山大学材料成型及控制工程专业学生创新能力培养的新途径，并就其实施效果进行了评价。

关键词：创新；三维数字化设计；学科竞赛；材料专业

中图分类号：G647 文献标识码：A 收稿日期：2015-12-18

根据《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010—2020年）》精神，[1]各高校制定了适合本校发展的“十二五”战略目标，而创新是此次变革的重要核心内容。各种各样的学科竞赛，如“挑战杯”大学生课外学术科技作品竞赛、创业计划大赛、大学生机械创新设计大赛、机器人大赛、中国大学生数学建模竞赛、周培源力学竞赛、三维数字化创新设计大赛等等，为应用型本科高校大学生提供了一个良好的创新实践平台。[2][3][4][5]三维数字化设计是为达到用户的目的，运用三维工具（软件或仪器）来实现模型的虚拟创建、修改、完善和分析等的一系列数字化操作。该技术是以上各种学科竞赛完成项目的重要手段，也是我国企业竞争的核心，是实现企业研制能力变革的支点和突破口，[6]因此，三维数字化人才的培养亦成为各高等院校培养计划中的重中之重。本文意在总结材料成型及控制工程专业人才培养过程中的成果经验和问题，为培养三维数字化创新人才和卓越工程师计划提供理论支撑与实践参考。

1.材料专业创新教育和学科竞赛现状

像井冈山大学等升本时间不长的应用型本科教育仍面临着很多问题，如学校定位偏差、教师队伍薄弱、学生生源基础薄弱等。尤其是工科专业，重理论、轻实践教育的传统观念仍没有得到彻底改善。大学生创新能力的培养在一定程度上改善了这种状态，但仍面临着学科竞赛及创新创业平台的设计等问题，总的来说，对于应用型地方性大学材料专业人才培养存在如下问题：

（1）学校基础设施薄弱。学生开展学科竞赛活动需要学校提供一定的设备和场所，一定的资金配套支持。应用型本科院校缺少这部分的硬件设计，更缺少创新实验室的配套建设，同时欠缺与企业合作的机会。物质保障的不到位和实践基地的缺失严重制约了学科竞赛的开展。因此，为培养创新人才，高校还应出台各种学科建设激励制度，并完善基础设施建设。

（2）师资力量薄弱。对于应用型地方本科院校，大多存在一个共同的问题，就是高校引进的教师大多直接来源于大学毕业生，这些大学生没有与企业实际工作环境直接接触的经历，甚至有的教师所学专业与所从事的岗位并非完全对口，致使其在工作岗位上并非得心应手。学生参与学科竞赛，也仅有部分有实践经验的教师能指导完成。这在某种程度上打击了学生申报学科竞赛的积极性，即使参与，学生科技竞赛作品水平也存在一定的缺陷。

（3）学生参与率低。国家为全国各高校、社会团体及个人提供了各种学科竞赛平台，任何有能力的团体或个人都可以通过这一平台一展抱负，这对培养创新型人才具有重要意义。但纵观各学科竞赛，那些“985工程”“211工程”的研究型大学学生参与比例明显高于普通地方院校。一方面，地方院校的确存在师资力量不足、配套资金不到位的问题，学生前期工作受挫；另一方面，地方院校并没有将学科竞赛作为一项常规性工作来抓。申报项目时，学校只是起到通知公告的作用，没有对学生面临的问题给予足够的重视，导致了学生参与的积极性和主动性不足。

2.我校促进学科竞赛能力培养的措施与效果

（1）举办“学科竞赛”专题讲座，以海报、宣传单等多种方式，普及学科竞赛相关知识，并积极动员、鼓励学生参加比赛。

（2）各学院组织学生立项，并安排专业教师点评和后期指导。

（3）各学院组织初赛，并评选出院级优秀作品。

（4）对重点作品，各学院提供配套的大学生创业基地及立项资助。

（5）对立项的优秀作品进一步加工和完善，并进行校级终审决赛。

（6）邀请校外专家对优秀作品进行点评指导。

（7）推荐参加三维数字化设计的江西省大学生课外学术竞赛作品供大家参考。

（8）对参加省赛作品进一步深加工，组织模拟答辩。

（9）聘请相关领域专家，对省级获奖的作品进一步完善，推荐参加全国大学生课外学术竞赛。

通过以上措施，我校在学科竞赛方面取得了良好的成绩。以材料专业“三维数字化设计”为例，学生在设计过程中，充分应用了UG、Pro/E、机械CAD等相关设计软件，将产品的立体造型及其运行程序完美地体现出来，学生设计的相关作品在省级竞赛中多次获得特等奖、一等奖的殊荣，并发表了相关的学术论文。如图为本专业教师指导的模具三维数字化设计模型。[7]

此次圆形笔筒的设计，看似简单的一个生活用品，模拟仿真过程中却需要做大量的工作。尤其是基本三维设计软件的操作，是必须掌握的。通过圆形笔筒产品造型的设计（图a），很容易让人通过感官认识凹凸模具零件的个数及其具体形状，这对后期单个成型零件的设计是非常有帮助的。在产品模具设计方面（图b），三维的模具轮廓很清晰地展示了模具开合模的分型次序及整体的开合模过程。实践证明，本学院采取的支持学科竞赛一系列措施和学生后期的设计能力表现，都说明了学生在学科竞赛中的三维设计能力得到了很大的提高，学生的动手能力和思维创新能力都得到了进一步增强。

2013年、2014年本校在江西省乃至全国的创新设计大赛中的大丰收就是很好的证明，相信这也将为本专业学生在材料产品设计师的工作岗位上取得成功打下良好的基础。

参考文献：

[1]陈茂军，倪忠进，刘达列.基于创新型人才培养的机械工程实验室开放模式探索[J].轻工科技， 2013，（9）：189-190.

[2]王泽锋，联美华.以科技竞赛为依托 推进本科学院创新教育[J].高等教育研究学报，2010，33（3）： 10-11.

[3]赵书朵，周去旭，陈云生.浅析学科竞赛与创新型人才培养——以大学生智能车竞赛为例[J].实验室科学，2011，14（6）：4-6.

[4]瞿绍军.以学科竞赛为载体，培养大学生创新能力——以大学生程序设计竞赛为例[J].电脑知识与技术， 2010， 6（15）.

[5]王东生，王泾文，钱宇强.基于学科竞赛的应用型本科高校大学生创新能力培养研究——以三维数字化创新设计大赛为例[J].铜陵学院学报，2013，（6）：118-121.

[6]刘检华，孙连胜，张 旭，等.三维数字化设计制造技术内涵及关键问题[J].计算机集成制造系统，2014，20（3）：494-504.

[7]郭秀艳，马国金.圆形笔筒注射模设计[J]. 模具工业，2012，38（10）：47-50.