3D 技術(shù)在應用型本科教學中的改革探索

訾克明 蘆新春

（淮海工學院機械工程學院 江蘇 連云港 222005）

0 緒論

三維CAD技術(shù)（3D技術(shù)），是三維數(shù)字化設(shè)計技術(shù)的統(tǒng)稱。3D技術(shù)是對2D技術(shù)的突破和發(fā)展，是現(xiàn)代產(chǎn)品創(chuàng)新的基本工具，更是影響我國制造業(yè)創(chuàng)新發(fā)展的共性關(guān)鍵技術(shù)。隨著3D技術(shù)在中國制造業(yè)應用越來越廣泛，現(xiàn)代企業(yè)急需三維CAD這一關(guān)鍵的先進技術(shù)和大量的介于高端科研人員與低端操作人員之間的中間層--應用型人才。而當代中國還普遍存在的人才培養(yǎng)與人才需求的錯位問題以及由此引發(fā)的嚴峻的就業(yè)形勢。在這種背景下，探索淮海工學院東港學院應用型本科學生以UG NX等三維教學軟件為依托的新型教學策略，以適應新形式的需要，就顯得尤為迫切[1,2]。

1 3D技術(shù)的優(yōu)勢

與2D技術(shù)相比，3D技術(shù)具有較好的三維造型功能，同時能生成二維圖形，能實現(xiàn)“自頂向底”和“自底向頂”等設(shè)計方法，實現(xiàn)裝配等復雜的設(shè)計過程，使設(shè)計更加符合實際設(shè)計過程；3D造型系統(tǒng)能方便地與CAE系統(tǒng)相連，進行仿真分析；能提供數(shù)控加工所需的信息，實現(xiàn)CAD/CAE/CAPP/CAM的集成。運用3D技術(shù)能最大化地對產(chǎn)品進行仿真設(shè)計，而且盡可能地將錯誤解決在設(shè)計階段，使產(chǎn)品的開發(fā)周期縮短，降低企業(yè)的生產(chǎn)成本。

2 3D技術(shù)應用的動因分析

2.1 應用型人才培養(yǎng)的迫切需要

應用型人才是相對于專門學術(shù)研究型人才提出的，他們不以學術(shù)型、研究型的精英教育為取向，而以適應用人單位為實際需求，以大眾化教育為取向，強化實踐能力和動手能力；以解決現(xiàn)實問題為目的，在知識被運用的過程中提出問題；有更寬廣或者跨學科的知識視野，注重知識的有用性，有創(chuàng)新精神和綜合運用知識的能力，并不一味追求精深的理論知識。而3D技術(shù)恰恰是一門“學得會、用得上、成本低、工資高”，并且在制造業(yè)廣泛應用的新型技術(shù)，已經(jīng)逐漸發(fā)展成為應用型機械類本科畢業(yè)生必須掌握的現(xiàn)代技能之一。

2.2 國家制造業(yè)發(fā)展的迫切需要

我國是一個制造業(yè)大國，在新一輪的國際產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整中，正逐漸成為世界最重要的制造業(yè)基地之一，這對中國制造企業(yè)的競爭力水平提出了更高的要求。目前提高我國制造業(yè)核心競爭力已經(jīng)成為當前迫切需要解決的瓶頸。數(shù)字化設(shè)計與制造的主體是3D技術(shù)，作為工業(yè)領(lǐng)域普遍應用的共性關(guān)鍵技術(shù)，3D技術(shù)是現(xiàn)代產(chǎn)品開發(fā)的核心手段和主導環(huán)節(jié)，對提高企業(yè)產(chǎn)品開發(fā)能力，增強產(chǎn)品市場競爭力具有巨大的作用。CAD技術(shù)特別是3D技術(shù)，在當前我國由制造大國向制造強國轉(zhuǎn)型、挺進高端制造中起著越來越重要的作用，并且廣泛地應用在軍工、航空航天等領(lǐng)域。3D技術(shù)是促進傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)信息化的有效工具，在制造業(yè)信息化建設(shè)中有著舉足輕重的作用。

2.3 學生就業(yè)的迫切需要

當前乃至整個“十二五”期間，我國就業(yè)形勢依然嚴峻，就業(yè)任務(wù)十分艱巨。尤其是大學生就業(yè)，已經(jīng)成為日益突出和亟等待解決的問題。3D技術(shù)是數(shù)字化設(shè)計、制造與管理的基礎(chǔ)，是現(xiàn)代產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計的基本工具。據(jù)人才市場和用人單位市場調(diào)查，我國3D技術(shù)人才還十分匱乏，就業(yè)前景十分廣闊。學生通過3D技術(shù)的學習，掌握先進的3D技術(shù)，可極大地提高就業(yè)競爭力。

3 3D技術(shù)在應用型本科教學中的改革探索

3.1 3D技術(shù)在機械類課程中的應用[4]

在工程圖學、機械設(shè)計等專業(yè)基礎(chǔ)課上借助于3D軟件的三維可視化建模環(huán)境，可以建立基于三維設(shè)計的教學體系，用3D技術(shù)構(gòu)建虛擬的教學模型或裝配圖樣，建立三維模型積件庫等[3]。對于圖學課，可以幫助學生理解形體與三視圖之間的關(guān)系，降低學習難度，提高學習興趣；對于機械設(shè)計類課程，可以減輕設(shè)計工作量和設(shè)計難度，讓學生把主要精力用在方案優(yōu)化、結(jié)構(gòu)設(shè)計與優(yōu)化上，充分發(fā)揮3D軟件的輔助教學和輔助設(shè)計的作用。

在模具課程中，借助于3D技術(shù)可以方便地設(shè)計出沖壓模、沖裁模、注塑模等，通過模具標準件庫還可以調(diào)入標準件，進行模具裝配，大大提高了設(shè)計的準確性，節(jié)省了設(shè)計時間和產(chǎn)品制造周期；在數(shù)控課程中，3D軟件能仿真數(shù)控加工的過程，將抽象、枯燥的理論知識以直觀、動態(tài)的畫面展現(xiàn)給學生，幫助學生理解加工過程，提高教學質(zhì)量。

在畢業(yè)設(shè)計中引入3D技術(shù)，將全面提升畢業(yè)設(shè)計的質(zhì)量。3D技術(shù)可以實現(xiàn)產(chǎn)品的三維建模、裝配設(shè)計、動態(tài)仿真、干涉檢查、重要零部件的有限元分析與優(yōu)化設(shè)計、可以實現(xiàn)數(shù)控加工等。目前我校3D技術(shù)已經(jīng)成功應用于學生的畢業(yè)設(shè)計環(huán)節(jié)，尤其在模具設(shè)計、數(shù)控仿真、減速器設(shè)計、包裝機設(shè)計等方面廣泛應用。

3.2 全面開設(shè)3D數(shù)字化選修課程

根據(jù)工程技術(shù)應用型人才培養(yǎng)要求，我校東港學院適度擴大了內(nèi)容新穎的前沿3D數(shù)字化選修課程。目前學校開設(shè)的課程有UG NX、Pro/E、Master-CAM、AutoCAD（高級）以及相關(guān)的課程實訓等教學環(huán)節(jié)。通過這些3D技術(shù)類課程的開設(shè)，以及即學即會的教學模式，討論式、項目式的教學方法的采用，使學生有更多的選擇空間，調(diào)動了學生的學習積極性，激發(fā)了學生的學習興趣，使學生的學習由“被動”變“主動”，提高了學習效果，全面提升了人才培養(yǎng)質(zhì)量。

3.3 大力開展3D軟件創(chuàng)新設(shè)計大賽

創(chuàng)新能力是高素質(zhì)人才的重要標志，在整個教學過程中都應當注重學生創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。開展各類3D軟件創(chuàng)新設(shè)計大賽不僅可以激發(fā)學生學習3D軟件的興趣、提高學習效果，更是提高學生創(chuàng)新設(shè)計能力的一種有效途徑。一方面本校積極組織各類3D創(chuàng)新大賽。創(chuàng)新設(shè)計大賽在內(nèi)容和形式上要靈活多樣,可以是高科技產(chǎn)品,也可以是日常用品。方法上采取學生自主設(shè)計為主，教師指導為輔。另一方面，對于創(chuàng)新設(shè)計熱情高、學習能力強的學生，可以與國家級各類創(chuàng)新設(shè)計大賽相結(jié)合，如挑戰(zhàn)杯等，使3D技術(shù)的學習不僅僅是為了軟件的學習而學習，更是與工程設(shè)計實踐相結(jié)合，全面提高學生的綜合素質(zhì)。

3.4 考取各類3D軟件資格證書

目前我校學生可以考取的3D軟件的資格證書很多。參加哪一類考試，要根據(jù)學生應用軟件的掌握水平來選擇。能力強的學生可以考取高級資格證書，能力差一些的學生可以考取中初級資格證書?？既霉こ處熧Y格證書是對學生學習效果的一種很好檢驗，同時也成為了許多學生就業(yè)的敲門磚。多年來，淮海工學院已經(jīng)成功開展了PRO/E、UG NX、MasterCAM、AutoCAD（高級）等各類3D軟件的培訓與考證工作，效果良好，很多學生也因此找到了理想的工作。

4 結(jié)束語

在應用型本科學生中全面開展3D數(shù)字化技術(shù)，將徹底改變傳統(tǒng)的教學理念，大大地改善了輔助教學環(huán)境，有利于人才培養(yǎng)質(zhì)量的提高，有利于學生就業(yè)層次的提升。面向3D技術(shù)的機械類課程教學改革將隨著科學技術(shù)的發(fā)展以及社會的需求而不斷深入。進行以基于3D技術(shù)為主線的機械CAD教學模式的改革勢在必行，它是3D技術(shù)不斷發(fā)展的需要，也是工程領(lǐng)域?qū)哂懈偁幜Φ膹秃闲腿瞬判枨蟮男枰?/p>

［1］文少波，鄔春芹.“UG CAD”課程教與學[J].中國電力教育，2010,01.

［1］蔣英蘭,等.基于三維建模的機械CAD教學改革模式[J].臺州學院學報,2002,06.

［2］謝曉華.淺談Pro/ENGINEER的三維技術(shù)在機械專業(yè)教學中的應用[J].湖南科技學院學報，2005,05.

［3］訾克明.積件理論在機械設(shè)計類課程多媒體教學中的應用探討[J].淮海工學院學院學報，2010,06.

［4］宋巧蓮.高職《CAD/CAM應用軟件（UG）課程中的學科關(guān)聯(lián)》[J].電腦知識與技術(shù)，2010，02.