“3D大赛”在高职机械类专业学生创新能力培养中的应用＊

朱红波，李凡，王迪，孙立强，高翔

“3D大赛”在高职机械类专业学生创新能力培养中的应用＊

朱红波，李凡，王迪，孙立强，高翔

（克拉玛依职业技术学院，新疆 克拉玛依 834000）

随着国家创新驱动发展战略的实施，创新型人才培养成为包括高职院校在内的所有高校的重要使命。以高职机械类专业为例，分析了当前高职学生创新能力培养存在问题，以全国三维数字化创新大赛为载体，优化专业课程体系和教学内容，采用课堂教学与兴趣小组自主学习相结合的教学形式，通过参加竞赛促进学生创新能力提高，为高职学生创新能力培养提供了有效途径。

3D大赛；高职；机械类专业，创新能力

创新是一个民族进步的灵魂，是国家兴旺发达的不竭动力，对人类科学的发展有着巨大的影响。习近平总书记在党的十九大报告中指出：“创新是引领发展的第一动力，是建设现代化经济体系的战略支撑，要加快建设创新型国家”。建设创新型国家，提高国家创新能力关键是有创新精神、创新能力的人以及对人才创新能力的培养。创新型人才是时代要求，是社会经济发展的现实需要，高校作为创新型人才培养的重要基地，承担着培养和造就创新型人才的使命[1]。高等职业教育作为中国高等教育的重要组成部分，以培养应用型技术技能人才为主要目标，在中国人才培养中发挥着重要作用。中国产业结构转型升级不断加快，对高等职业教育的人才培养提出了新的要求。高职机械类专业综合实践性强、就业范围广，具有较强的代表性[2]。因此，探索高等职业院校机械类专业学生创新能力培养途径，对提高高等职业教育人才培养质量，推动“大众创新、万众创业”，更好服务“中国制造2025”具有重要意义。

1 高职机械类专业学生创新能力培养现状

随着中国职业教育改革不断深入，校企合作、产教融合，各类“订单”教育、现代学徒制以及“1+X”证书试点等，从人才培养目标到教学模式，强化对学生实践技能的培养，特别是操作性较强的机械类专业学生，但往往忽略了对其创新能力的培养[3]。近年来，在国家创新驱动战略引领下，对学生创新教育和创新能力的培养逐渐受到高职院校的重视，许多高职院校都在积极探索培养学生创新能力、促进学生全面发展的有效途径。例如，部分高职院校在形式上建立了“双创基地”“众创空间”“创新工作室”等，但缺乏创新能力培养的内涵和载体；有的高职院校改革专业人才培养方案，在课程体系中增加创新创业课程，进一步完善基础设施，建设创新型师资队伍，出台创新成果奖励办法等[4-5]，相关研究成果不断涌现，在一定程度上对高职学生创新能力的培养起到了促进作用。但高职学生不同于本科、研究生，学生学业基础较差，参加科研项目的机会很少；学校创新教育体系不够完善、形式单一、课程设置衔接不畅；教师创新能力不足、创新教育重理论轻实践，缺乏系统的创新教育设计和有效的创新能力培养载体仍是当前制约高职院校机械类专业学生创新能力发展的主要问题。

2 依托“3D大赛”培养学生创新能力

随着国家创新驱动发展战略的实施，全国各地陆续举办如机器人大赛、机械创新设计大赛、三维数字化创新设计大赛（下简称“3D大赛”）等各级各类创新设计大赛，为高职院校机械类专业学生提供广阔的创新实践平台。其中，“3D大赛”是在国家大力推进创新驱动、实现从“制造大国”到“创造大国”转变、大力发展“互联网+”和数字经济新时代开展的一项大型公益赛事，体现了科技进步和产业升级的要求，是大众创业、万众创新的具体实践[6]，自举办以来受到各地方、高校和企业的重视。本文介绍了本校以“3D大赛”为平台，探索机械专业学生创新能力培养的具体措施和取得的显著成效。

2.1 改革课程设置和教学内容

学生创新能力的培养应贯穿于日常教学的各个环节，按照机械类专业人才成长规律，根据创新能力培养目标和机械类专业学生适应社会需求应具备的知识、能力和素质要求，将教学过程分解为理论教学、实验实训、机械产品设计三个方面，结合创新教育知识体系的内在结构和逻辑性系统设计专业课程体系。学生在第一学期开设“工程制图及测绘”“机械CAD”课程，第二学期开设“机械基础”“机械零件课程设计”课程，第三学期开设“三维实体设计”“机械创新设计”课程，每个学期都有理论教学和实践教学环节，围绕人才培养目标，除了学习必要的机械基础知识，针对工农业生产常用典型机械设备开展教学，从零件识图、测绘、建模到装备、仿真，让学生的学习过程从二维到三维、从平面到立体，切实感受机械零件、产品从设计到成型的过程，使各门课程教学内容有机衔接，既有理论基础又有真实的产品设计体验，循序渐进，培养学生的创新能力。

2.2 创建“3D创新兴趣小组”

创新思维、创新意识的产生和培养具有较强的个体差异，而高职学生在校时间短，课堂教学不能充分激发、发挥学生的主动创新意识。为了充分利用学生课余时间，引导学生合理规划学业，满足学生个性化发展，学院成立了“3D创新兴趣小组”，采用“小组合作学习”方式，形成学生自主学习、团队互助、教师指导的学习模式[7]。“3D创新兴趣小组”主要针对机械类专业学生，学生在第二学期结束后便可报名，指导教师根据学生报名情况对学生进行分组，每组中会安排高年级学生协助指导教师做好学生管理和指导。

“3D创新兴趣小组”除完成规定的课程学习外，在课余时间以典型机械产品为载体，开展零件测绘、二维绘图、三维实体造型、后期渲染动画、结构改进创新等环节的训练，并在学期末向指导教师提交作品。为保障学生有充分的学习机会，学院免费为学生开放专业机房，并安装AutoCAD、Solidworks、3VIA等绘图、造型软件和图片处理、视频编辑软件；同时建立“3D打印创新工作室”，选拔优秀学生参与3D打印实践体验，搭建创新能力培养平台。小组成员在完成具体作品过程中逐渐具备了典型零部件的实体造型、设备的装配、运动仿真以及后期渲染能力，同时加深对机械零件从设计到成型的理解，逐步形成机械产品设计创新思维。

2.3 专项指导优秀作品参加竞赛

随着学习过程的不断深入，在学期末指导教师根据学生三维软件学习使用情况、小组协作情况、作品完成情况等方面对学生作品进行评比，优秀作品不仅可以作为“三维实体造型”课程成绩，还择优作为重点训练项目推选参加自治区和全国“3D大赛”，列入参赛项目的作品由指导教师结合参赛要求进行专项指导和强化训练。由于“3D大赛”以“三维数字化”与“创新设计”为特色、以“创意、创造、创业”为核心[8]。大赛要求将实用创新活动基于三维数字化平台或使用三维数字化技术工具实现，着重考察设计过程、设计文档、3D数字模型以及设计结果，基准评审标准包括设计创意性、视觉美观性、工程实用性、设计创新性以及商业开发价值等，指导教师会结合拟参赛项目的评审方向确定参赛方案，分配任务。学生接到任务后，对参赛作品的工作原理、结构特点进行深入分析，细化零部件的具体结构和尺寸，对整个产品进行系统规划设计。

以本院梦之彩代表队2018年参赛作品“秸秆豆类饲料一体式粉碎搅拌机”为例，指导教师与小组成员通过认真研究，充分掌握设备的结构和工作原理后，由小组成员分工协作，结合图纸完成零件绘图、三维建模、结构改进、虚拟装配、干涉检查、运动仿真、后期渲染，最后完成竞赛答辩材料准备工作。最终该作品获得了2018年3D大赛数字工业设计赛项全国总决赛一等奖。通过完成参赛作品，学生全面掌握三维设计软件的应用和机械零件的分析设计能力，工程实践能力和创新能力得到大大提高。

3 依托“3D大赛”促进学生创新能力培养的实施效果

参加“3D大赛”进一步培养了学生的创新意识、创新能力，在参赛过程中学生团队组织协调能力、沟通能力、应变能力等各方面素质得到全面提升。自2014年以来，3D创新兴趣小组参加“全国3D大赛”50余人次，先后获得全国总决赛一等奖2项、二等奖3项、三等奖1项；获得新疆赛区特等奖8项、一等奖8项、二等奖7项、三等奖1项；2019-10，小组成员组建的“3D创新设计服务”团队作为新疆唯一一支入选国家职教赛道创业组团队在第五届中国“互联网+”大学生创新创业大赛中获得银奖，产生了较大的社会影响力。

通过参加大赛，学生收获了荣誉、获得了奖励、增强了自信、激发了学习热情，同时也得到用人单位的青睐。项目团队通过校际交流，认真总结、分析问题、查找差距，对作品进行反复修改，提高了实践创新能力，同时将参赛案例成果应用于教学，促进创新理论知识学习和实践融合，形成了良性循环，实现了“以赛促教、以赛促学、以赛促用、以赛促新”竞赛宗旨，为学生创新能力培养提供保障。

4 结语

科技的发展和产业结构转型升级，对高职机械类专业人才培养特别是对学生创新能力和工程实践能力的培养提出了更高要求。针对当前高职院校学生创新能力培养现状，以“全国3D大赛”为载体，改革专业课程体系和教学内容，激发学生学习兴趣，促进创新能力培养，取得了良好的效果。实践证明，以参加“全国3D大赛”等各类技能竞赛为导向的创新能力培养策略研究，对培养高职学生的创新能力，提升学生就业竞争力和可持续发展能力，培养新时代高素质技术技能人才有着重要的理论和现实意义。

［1］刘宏权，柴春岭，陈任强.依托学科创新大赛提升大学生专业创新能力［J］.河北水利电力学院学报，2019（2）：74-77.

［2］朱留宪，孙勇，韩俊峰，等.高职院校机械类专业学生创新能力培养途径探索［J］.科技创新与生产力，2019（7）：91-92.

［3］王振洲.高职院校机械类专业学生创新能力培养策略探析［J］.湖北农机化，2019（17）：39-40.

［4］朱焕立.高校机械类专业学生创新能力培养策略探讨［J］.课程教育研究，2016（17）：191-192.

［5］左文艳，王明，施琴.创新创业大赛视域下高职院校创新教育的探索与实践——以“雏鹰创客中心”为例［J］.镇江高专学报，2019（7）：77-80.

［6］何江波.3D大赛在低年级本科生创新能力培养中的应用［J］.教育教学论坛，2019（8）：69-70.

［7］王迪，孙立强，李凡，等.高职课外实施“兴趣小组”的实践与研究［J］.教育现代化，2019（8）：290-292.

［8］曾文忠.“3D”数字化大赛促进机械类教学改革和创新人才的培养［J］.时代农机，2017（7）：205-206.

G642

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2021.08.071

2095－6835（2021）08－0172－02

2020年克拉玛依市科技计划项目创新环境建设计划（软科学）项目“基于学科竞赛的高职院校学生创新能力培养研究与实践”

朱红波（1982—），男，辽宁抚顺人，硕士，克拉玛依职业技术学院讲师，研究方向为机械制造质量控制、高职教育。

〔编辑：严丽琴〕