綜合創新能力培養三維設計課程改革實踐
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21世紀是信息爆炸的知識經濟時代，隨著世界經濟的飛速發展，高素質創新型人才成為我國面對激烈的國際競爭的核心競爭力。大學生是祖國的希望，民族的未來，大學生綜合創新能力的培養至關重要。伴隨著機械行業迅猛發展，機械類專業人才的教育培養將面臨更加嚴峻的挑戰。機械類大學生綜合創新能力既包括民族意識、工程意識，還包括經濟意識，同時大學生還要學會處理好人與社會、人與自然、自身發展與社會協調發展的關系，因此，加強大學生綜合創新能力的培養是培養高素質人才的重要途徑。隨著計算機技術的不斷發展，三維建模技術在機械設計領域得到廣泛的應用，已成為機械專業學生必須掌握的基本技術之一。三維建模課程早已成為機械專業基礎課程的重要組成部分，其所涉及的相關知識較多，如工程材料、機械制造技術基礎等學科知識。通過課程學習，從而保證培養及提高學生綜合能力和創新能力目標的實現，使學生能夠具備運用三維計算機設計軟件進行實際設計問題的能力。結合目前三維設計課程的教學情況，如何深化教學改革，以課堂教學為基礎，激活師生活力，培養學生的創新思維和創新意識;如何整合現有學校資源，充分發揮三維設計課程激發學生的學習熱情和創新精神的作用;如何引導學生通過積極參與實踐活動，認識社會、了解國情，進而增強社會責任感和使命感;如何鼓勵學生積極參加學科競賽，在學科競賽中培養大學生的創新能力，這些方方面面都是三維設計課程發揮作用的動力和源泉，是當前高校在三維設計課程改革中應該思考的問題。
一、構建“學研踐創”綜合創新能力培養體系
“學研踐創”四位一體的綜合創新能力培養體系建立，旨在提高我校機械類大學生的綜合素質和創新能力，促進機械類專業持續發展。圍繞提高大學生綜合創新能力培養，以創新教學為基礎，以實踐研究為促進，以學科競賽為推動，以綜合創新為提升，構建“學、研、踐、創”四位一體的機械類學生綜合創新能力培養體系，具體包括建立“以學啟創”———創新教學培養模式、“以研推創”———鍛煉培養機制、“以踐促創”———競賽培養機制和“以賽激創”———實踐培養機制，如圖1所示，最終實現提高機械類學生的綜合創新能力的培養目標，探索一條培養提升學生綜合創新能力的新途徑。
二、三維設計課程改革
三維設計符合人的設計思維過程，由三維設計得到的三維立體圖不僅具有直觀性、易于理解等特點，而且有利于獲得復雜的幾何造型，如截交、相貫、不規則復雜曲面等，能通過一定的技術手段將設計模型立體直觀地呈現出來。通過在計算機上對設計零件進行力學分析、虛擬加工、虛擬裝配，檢驗零件的裝配情況，從而減少制造昂貴的產品樣機的數量。三維設計課程是機械類專業的實用技能課程，與機械行業緊密結合，三維建模技術是機械類學生必須掌握的一項基本技能。創新教學模式、改進教學方法、改善教學內容，注重實踐環節的教學改革，使三維設計技能融會貫通到整個機械專業學習過程，已經成為該課程改革的重中之重。
(一)以學啟創1．任務驅動小組的教學模式在三維設計課程當中，任務驅動小組的教學模式在課程當中強調學生的主導作用，教師的輔助作用。首先，由教師建立任務小組，并進行相關課程任務的計劃和安排，接下來，學生按照小組自行進行資料的收集、整理和學習。教師在整個課程教學當中，提供積極、有針對性的指導。任務驅動小組的教學模式使得同學們積極開展團隊合作，充分發揮學生在教學過程當中的主動性。這種教學模式有利于學生們在小組內開展學習討論，并且根據學習討論情況學會制定學習方案，無形中鍛煉和培養了學生發現問題、解決問題的能力。2．情境模式教學方法從實際問題出發，教師利用實際企業工作中成功的工程案例模擬工作情境，將教學情境模擬成工作流程，在課堂進程中實現了教學情境與工作情境的對接。當實際案例的最終結果展示給學生們，就會使學生深切體會到將書本知識應用于實踐的過程，從而激發學生的學習熱情，提高學生的能力意識和創造力。3．課外延伸的教學理念通過開展三維設計相關的知識講座以及深入企業的實習活動，使得學生對機械類專業的發展現狀和未來的發展趨勢具備初步了解。在課程教學當中分享經典機械設計案例。通過適當開展產學研項目達到鍛煉學生的設計能力、創新思維;充分利用第二課堂開展實踐研究活動，利用實驗室活動及科技社團組織活動，為學生創造課外學習研究的機會。
(二)以研推創為促進學生對三維設計的應用及對本專業科技創新的了解，充分利用第二課堂開展實踐研究活動，為學生創造實踐研究的機會，將課本知識轉化為實踐能力。比如，定期組織學生在實驗室里進行專業學習與開展各項實驗，激發學生們的學習興趣，增強學生們的動手能力。比如，開展小家電拆裝與測量訓練，開展小家電造型和工業設計活動等。通過在實驗室和實踐活動的學習與鍛煉，可以使同學們接觸到許多課堂上和書本上學習不到的專業知識，極大拓展了學生的專業知識面，寓教于樂。
(三)以踐促創實踐環節是機械類專業教學中一個重要的教學環節，是三維設計課程應用實踐的直接途徑，也是綜合創新能力培養體系當中的重要組成部分，在培養學生的創新能力方面有著舉足輕重的作用。依照合作發展的原則，整合企業和學校資源，充分發揮整合資源的優勢，創新校企合作模式，是為學生創造實踐鍛煉的有效方式。高校應結合綜合創新能力培養的需求，致力于不斷提升校企合作水平，協同創新。具體的實施方式，可以以課外實踐的方式，將企業真實產品設計理念、設計工藝、設計制造過程等引入教學，促進學生與企業設計制造的高效接軌和有機融合，同時進一步幫助學生培養專業興趣，全面發展。還可以組織學生到企業參觀走訪，通過與企業工程師面對面交流，使學生進一步了解機械行業未來發展方向、企業設計、制造及開發產品的過程等。
(四)以賽激創積極鼓勵學生參加全國各類和專業有關的學科競賽，能進一步強化三維設計課程的實踐教學，鞏固所學知識，增強同學們的實踐操作動手能力。參與學科競賽活動，不僅能夠培養學生的創新思維，激發學習熱情，同時在競賽中還能增強學生的創新意識和團結協作能力，提高學生分析問題、解決問題的能力。學科競賽通常由學生組隊參加，組成團隊的學生各有分工，各司其職，互相配合。在競賽過程中，每個人都盡力發揮自己的最大能量。通過競賽準備，營造團隊意識，培養學生的集體榮譽感、自豪感和歸屬感。在競賽的過程中綜合實踐能力和創新能力不斷得到提升，學生創新思維的火花不斷閃現。通過參加各類學科競賽實踐活動，不僅使學生獲得自信心，還能夠綜合培養學生的動手和應用能力不斷提高，學生的想象及創新能力得到啟迪。大學生綜合創新能力的培養是一個不斷探索、更新、完善的過程。大學生是祖國未來的棟梁之材，是我國寶貴的人才資源，隨著“以人為本”理念的提出，大學生的全面發展越來越受到重視，大學生的培養體系也需要根據社會經濟的發展和工業技術進步的需求，進一步加以調整和完善。機械類專業作為基礎學科，機械類專業學生的教育在各個培養環節上都應在注重實用性、實踐性的基礎上加快改革的腳步。深入完善人才培養模式，提升人才綜合創新能力的培養力度，構建與產業結構、企業用人需求相適應的綜合創新能力培養體系，“學、研、踐、創”相結合，形成有中國特色的高素質機械類創新型人才培養模式，為我國現代化建設發展注入源源不斷的動力。
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作者：張超 佟海東 單位：天津工業大學機械工程學院
