应用型本科院校“机械CAD/CAM技术”课程专创融合建设的探索与实践

李 强, 刘送永

(1.中国矿业大学 机电工程学院,江苏 徐州 221116; 2.宿州学院 机械与电子工程学院,安徽 宿州 234000)

为推动创新创业教育与专业教育深度融合,将创新创业教育融入人才培养全过程,加强实验实训基地建设,提升以应用为驱动的创新能力[1],许多本科院校启动了专创融合课程建设工作[2].然而,专创融合课程建设需要利用创新创业平台或基地来提高教育的实效性.现实状况是:1)新建创新创业基地需要耗费大量的人力、物力,周期长,效果不一定好;2)实验室场地资源本身不足,严重制约创新实践教育基地的建设与发展[3-4];3)传统专业课程实验室除实验课外,多处于闲置状态,实验设备、场地等资源未得到充分利用[5-6];4)传统专业课程往往只注重专业知识教学,在对学生的创新创业能力培养方面引导不足.

在应用型本科院校专创融合课程建设方面,许多学者进行了研究[7-11],但很少有针对专创融合课程及其实验室的改造与建设等方面的报道.因此,本文以机械专业核心课程“机械CAD/CAM技术”为例,分析专创融合课程的建设基础,并给出解决开放创新实践教育基地缺乏、专业课程实验室资源未尽其用、专业课程吸引力不足、专业知识应用缺少平台的软、硬件环境建设等问题的措施.

1 专创融合课程建设的意义及基础

1.1 专创融合课程建设的意义

专创融合是贯彻落实习近平新时代教育工作新思想、本科教育工作会议精神和教育部振兴本科教育的新举措,是深化创新创业协同育人机制的关键途径.专创融合课程是把专业教育与创新创业教育融入人才培养全过程的最直接的实践课程,它围绕专业发展趋势,突出新理论、新技术、新工艺、新流程、新案例的“五新”专业教育,在传授专业知识的过程中加强学生的创新创业意识教育,培养学生的创新意识和创造性思维,激发学生的创新创业灵感，鼓励学生积极参加与专业相关的学科技能竞赛项目,并申报国家、省级大学生创新创业训练计划项目，增强学生的动手能力、创新能力、团队协作能力,从而让他们树立工程理念、创新精神和批判思维.

1.2 专创融合课程建设的基础

专创融合课程应选择对学生专业核心素养的培养起支撑作用的课程为基础.如“机械CAD/CAM技术”课程所涉及的计算机辅助设计、图形处理技术、几何建模及特征建模技术、工程分析等内容是学生以后从事专业工作的核心技能，课程实验所涉及的3D设计、3D打印、3D切片、3D打印后处理是学生进行创新创业、学科竞赛的实践基础，借助该课程现有的实验设备、场地、耗材等,学生可以将自己的创新想法变成创新设计的三维模型,然后利用3D打印机制作出实物模型,并进行相关实验.

2 专创融合课程软环境建设

“机械CAD/CAM技术”课程教学实践分课堂教学实施阶段和专创融合实施阶段.课堂教学阶段主要讲授课程理论,同时，培养学生的“双创”思维,引导学生进入专创融合实施阶段.专创融合实施阶段主要从6个方面进行.

1)新成员考核机制.对进入课程专创融合实施阶段的学生进行为期1个月的考核.其间,让新成员与老成员同在课程实验室,给新成员充足的时间了解专创融合实施阶段的实验内容,接受专业课程实验学习,并要求他们学习一定的基础内容(如三维建模软件的使用、3D打印机的基本操作、3D打印作品的后处理等),设计制作出自己的创意作品.1个月后,采用10%的末位淘汰机制对新成员进行集体考核,考核内容包括考勤、学习内容、创意作品设计、PPT制作、语言表达等.

2)投入时间保证.实行严格的考勤制度,以保证有充足的时间，如要求所有成员每周一—周四19:00—21:30,周日8:00—21:30必须在专创融合实验室开展学习、创新创业活动等.

3)导师团队保障.选择具有创新创业理念、创新能力、项目实践经验的教师作为专创融合实施阶段的指导教师.要求指导教师热爱生活、积极思考、善于发掘创新创业项目,能积极引导和启发学生,能跟学生一起思考解决问题,具有“机械CAD/CAM技术”授课经验或具有主持计算机辅助设计、工程分析、工艺设计及制造等项目经验.当期的“机械CAD/CAM技术”任课教师负责协调及管理专创融合实施阶段的导师团队.通过双向选择,给每位学生分配指导教师.

4)方便有效地交流研讨.在专创融合课程实施的一学期内，定期(如每星期三14:30)召开线上视频会议，学生成员依次汇报上周的工作内容、遇到的问题,并集体探讨解决办法.全体指导教师参与点评,并给出解决方案.同时,不定期组织线上讨论.根据不同时间段的大学生科研项目申报、“创青春”大学生创业大赛、“互联网+”大赛、机械创新设计大赛、全国三维数字化创新设计大赛、全国大学生节能减排大赛、大学生创新创业训练计划等创新创业活动的时间节点,及时辅导学生创新选题、撰写申报书、制定项目实施计划、完成实施项目等.要求指导教师了解学生的项目进展情况及出现的共性问题,并及时处理.

5)简单易行的激励措施.在学期结束时,总结创新创业成果,根据学校当年评定奖学金的综合成绩加分政策计算加分,予以奖励.如：授予成绩前10%的学生“最佳专创融合实施成员”称号,课程平时成绩给予满分;授予10%～30%的学生“优秀专创融合实施成员”称号,课程平时成绩给予90分以上,并颁发荣誉证书,给予一定的物质奖励.

6)全方位的经费保障.专创融合需要支撑不同创新项目的实践需求,除了设备的日常损耗外,持续的材料、元器件消耗是常态,需要源源不断的经费投入.当前,专创融合实施阶段更多是依靠国家级或省级大学生创新创业训练计划项目经费来支撑项目的推进,但并不是所有进入专创融合实施阶段的项目都能获批大学生创新创业训练计划.因此,应争取学校、学院专门经费的支撑或争取企业横向课题的支撑.建议学校设立专创融合课程建设基金、专创融合项目实验基金等,使创新项目能得到全方位的经费保障.

3 专创融合课程硬环境建设

为了更好地进入专创融合实施阶段,我们对“机械CAD/CAM技术”课程实验室进行了适当改善,增设了创新作品展示区、成果展示区、讨论区等,增加了视频监控、无线网络等.改建后的专创融合开放实验室如图1所示.

图1 专创融合开放实验室规划

3D打印加工区：大成型尺寸智能3D打印机(极光尔沃E9)2台,桌面式3D打印机(极光尔沃A8S)8台,光敏树脂3D打印机(RS3000)2台,可拆装式3D打印机(KC01)2台,工作台(钢木结构,80 cm×160 cm×70 cm)5台.

数字化设计区:电脑(联想)10台,投影仪(有线)1台,实验桌椅2张,智慧显示屏(55寸)1件.

讨论区:路由器(AC1200A双频无线)1件,交换机(16口全千兆)1件.

创新作品展示区、成果展示区:作品展示柜(6.2 m×2.4 m×0.3 m)1件,成果展示柜(4.7 m×3.1 m×0.3 m)1件,摄像头(智能云台摄像机)1台,实验室标识(1.5 cm厚PVC,5 m×1.2 m)1个.

后处理区:耗材、小型工具、工具箱等若干.

设备基本能满足专创融合实施现阶段的功能要求,能实现现阶段学生项目的作品创意形成、方案设计、三维建模、3D打印实物、安装调试、测试实验等.

4 专创融合课程建设成效

基于专创融合课程的实施,学生通过创新案例的锻炼,掌握了计算机设计制造的核心技能.宿州学院机械专业近90%的学生通过了国家制造业信息化培训中心三维应用工程师的认证,80%的学生在毕业设计中应用了三维建模、图像处理、3D打印等,更有多篇优秀毕业论文应用了3D打印技术.学生申报并获批了多项省级创新创业训练计划,多个创新作品申报了国家发明和实用新型专利,10余项创新作品获得了国家级、省级大学生创新创业训练计划资助、校级大学生科研立项,10余项作品参加了全国三维数字化创新设计大赛、“互联网+”大学生创新创业大赛、“创青春”安徽省大学生创新创业大赛、“中国创翼”、全国大学生节能减排社会实践与科技竞赛等.近年来,专创融合课程建设在运行过程中取得的省级以上创新创业成果共计24项(其中国家级5项),校级以上创新创业成果共计70余项.基于专创融合课程教学环境的建设与实施,学生在后续课程(如机械设计、数控技术等)和培养环节(如毕业设计、毕业实习)能主动应用相关技术.

专创融合是一种形塑学习模式,它的建设与实施加深了学生对专业知识的理解和运用,丰富了学生的课余生活,锻炼了学生的综合能力,提高了学生的实践能力和专业素养,使学生直接感受了观察生活、思考解决问题、提出创意以及完成创新方案设计、方案表达、实物模型制作及实验测试的全流程.