3D大賽在低年級(jí)本科生創(chuàng)新能力培養(yǎng)中的應(yīng)用

何江波

摘要：科技競(jìng)賽對(duì)于本科生的創(chuàng)新能力培養(yǎng)具有重要作用。然而，現(xiàn)有科技競(jìng)賽普遍對(duì)專業(yè)知識(shí)要求比較高，適合于高年級(jí)本科生。針對(duì)低年級(jí)本科生的創(chuàng)新意識(shí)和能力培養(yǎng)問(wèn)題，文章首先論述了三維數(shù)字化產(chǎn)品設(shè)計(jì)（3D大賽）的特點(diǎn)和其在低年級(jí)本科生中開展的優(yōu)勢(shì)；然后，結(jié)合我校教師的指導(dǎo)經(jīng)驗(yàn)，提出了若干針對(duì)低年級(jí)本科生的參賽指導(dǎo)方法，以賽促新，提升學(xué)生的3D數(shù)字化設(shè)計(jì)和產(chǎn)品創(chuàng)新能力。

關(guān)鍵詞：創(chuàng)新能力培養(yǎng)；3D大賽；低年級(jí)本科生；3D數(shù)字化設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：G642 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2019）34-0069-02

2015年頒布的《國(guó)務(wù)院關(guān)于大力推進(jìn)大眾創(chuàng)業(yè)萬(wàn)眾創(chuàng)新若干政策措施的意見(jiàn)》明確提出，“推進(jìn)大眾創(chuàng)業(yè)、萬(wàn)眾創(chuàng)新，是發(fā)展的動(dòng)力之源，也是富民之道、公平之計(jì)、強(qiáng)國(guó)之策”。青年學(xué)子是未來(lái)推動(dòng)社會(huì)發(fā)展的中流砥柱，因此必將成為“大眾創(chuàng)業(yè)、萬(wàn)眾創(chuàng)新”事業(yè)的主力軍。科技競(jìng)賽在本科生的創(chuàng)新意識(shí)和能力培養(yǎng)工作中具有極為重要的作用，已經(jīng)被多種類型的科技競(jìng)賽成果證明。然而，現(xiàn)有科技競(jìng)賽的參賽學(xué)生主要是高年級(jí)本科生，如何基于科技競(jìng)賽培養(yǎng)低年級(jí)本科生的創(chuàng)新意識(shí)和能力同樣重要。本文探討三維數(shù)字化創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽（3D大賽）在低年級(jí)本科生創(chuàng)新意識(shí)和能力培養(yǎng)中的可行性與實(shí)踐方法。

一、3D大賽簡(jiǎn)介及特點(diǎn)

3D大賽是在國(guó)家大力推進(jìn)創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)從“制造大國(guó)”到“創(chuàng)造大國(guó)”轉(zhuǎn)變，大力發(fā)展“互聯(lián)網(wǎng)+”和數(shù)字經(jīng)濟(jì)新時(shí)代開展的一項(xiàng)大型公益賽事，體現(xiàn)了科技進(jìn)步和產(chǎn)業(yè)升級(jí)的要求，是大眾創(chuàng)業(yè)、萬(wàn)眾創(chuàng)新的具體實(shí)踐。相比于其他科技競(jìng)賽，3D大賽主要包含三大重要特點(diǎn)。

1.3D大賽涵蓋的行業(yè)和專業(yè)非常廣泛。3D大賽包含開放自主命題、行業(yè)/企業(yè)熱點(diǎn)命題、青少年3D科技創(chuàng)新大賽、大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽和3D新銳&3D數(shù)字大師大獎(jiǎng)賽5個(gè)賽項(xiàng)，每個(gè)賽項(xiàng)下面又包含多個(gè)參賽方向。

2.3D大賽的參賽作品以計(jì)算機(jī)模型或軟件為主，不需要制作實(shí)物。3D大賽的參賽作品主要以動(dòng)畫視頻、創(chuàng)新報(bào)告、PPT講解等形式展示。

3.3D大賽包含文創(chuàng)參賽方向。3D大賽除了包含數(shù)字工業(yè)設(shè)計(jì)等參賽方向，還包含數(shù)字文化設(shè)計(jì)和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)等參賽方向，并且評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)以“創(chuàng)意”為重點(diǎn)和基本出發(fā)點(diǎn)，因此3D大賽適合于大部分專業(yè)的本科生。

二、3D大賽在低年級(jí)本科生中開展的優(yōu)勢(shì)

3D大賽所含參賽項(xiàng)目豐富多樣，競(jìng)賽周期短，在低年級(jí)本科生中開展主要包含以下幾方面的優(yōu)勢(shì)。

1.3D大賽對(duì)低年級(jí)本科生的基礎(chǔ)知識(shí)學(xué)習(xí)任務(wù)的影響比較小。由于3D大賽的參賽作品以計(jì)算機(jī)模型或軟件為主，因此所要求的投入時(shí)間和精力較少，從而最大限度地減少了對(duì)低年級(jí)本科生基礎(chǔ)知識(shí)學(xué)習(xí)任務(wù)的影響。以我校的第11屆3D建模大賽的開展情況為例，3D建模大賽從6月初開始參賽作品的制作，到7月中旬提交參賽作品直接參加省賽，11—12月參加國(guó)賽，整個(gè)參賽作品的制作時(shí)間集中在1個(gè)月左右。與之相對(duì)應(yīng)的機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽和機(jī)器人大賽，則由于需要制作實(shí)物，因而參賽耗費(fèi)的精力較大。以我校第八屆全國(guó)大學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽開展情況為例，從2017年暑假便開始參賽作品的設(shè)計(jì)工作，到2018年7月總決賽，整個(gè)參賽周期需要大量時(shí)間和精力用于設(shè)計(jì)、制作和調(diào)試參賽作品。

2.3D大賽對(duì)專業(yè)知識(shí)的要求較低。3D大賽所含參賽項(xiàng)目豐富多樣，并且以“創(chuàng)意”為最主要的評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)，比較適合對(duì)專業(yè)知識(shí)未進(jìn)行深入學(xué)習(xí)的低年級(jí)本科生。低年級(jí)本科生的主要學(xué)習(xí)任務(wù)是對(duì)數(shù)學(xué)、物理、計(jì)算機(jī)及人文等基礎(chǔ)知識(shí)進(jìn)行學(xué)習(xí)，而對(duì)自身所學(xué)專業(yè)的專業(yè)課程知識(shí)還未開始深入學(xué)習(xí)。因而，低年級(jí)本科生不適合參加專業(yè)性較強(qiáng)的科技競(jìng)賽，例如機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽、機(jī)器人大賽等。3D大賽以“創(chuàng)意”為最主要的評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)，大量賽項(xiàng)對(duì)專業(yè)知識(shí)要求比較低，例如數(shù)字人居設(shè)計(jì)大賽、數(shù)字文化設(shè)計(jì)大賽和大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽。同時(shí)，由于3D大賽不需要制作參賽作品的實(shí)物，因而也極大限度地降低了對(duì)參賽學(xué)生專業(yè)知識(shí)的要求，學(xué)生掌握一門3D建模工具便可在教師的指導(dǎo)下完成參賽作品的制作。

3.3D大賽符合當(dāng)下的通識(shí)教育潮流。由于3D大賽所含參賽項(xiàng)目豐富多樣，因此參賽學(xué)生既可以參加跟所學(xué)專業(yè)相關(guān)的參賽項(xiàng)目，也可以參加其他專業(yè)相關(guān)的參賽項(xiàng)目，利于培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性和豐富學(xué)生的知識(shí)面。當(dāng)代大學(xué)生通識(shí)教育希望大學(xué)生成為一個(gè)具有主體性和基礎(chǔ)全面的“完整”的人。根據(jù)通識(shí)教育的基本特點(diǎn)：普適性、基礎(chǔ)性、統(tǒng)整性和深刻性，通識(shí)教育理念鼓勵(lì)學(xué)生結(jié)合自己的實(shí)際跨學(xué)科、跨專業(yè)自由選課，充分發(fā)展個(gè)性，博學(xué)多識(shí)；鼓勵(lì)學(xué)生從難、從嚴(yán)、從自己實(shí)際出發(fā)自主選課，從而增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性，全面提高學(xué)生的素質(zhì)。3D大賽豐富多樣的參賽項(xiàng)目正好符合當(dāng)代大學(xué)生的通識(shí)教育潮流。

三、針對(duì)低年級(jí)本科生的3D大賽指導(dǎo)方法

相比于高年級(jí)本科生，低年級(jí)本科生對(duì)專業(yè)知識(shí)和3D建模工具還未開始深入學(xué)習(xí)，因此，教師對(duì)低年級(jí)本科生進(jìn)行的3D大賽指導(dǎo)必然與一般的高年級(jí)本科生存在差別。

1.通過(guò)高階3D建模軟件的學(xué)習(xí)，提升數(shù)字化設(shè)計(jì)能力?！稒C(jī)械制圖》、《工程制圖》等低年級(jí)課程會(huì)安排AutoCAD等基本幾何建模工具的學(xué)習(xí)，因此低年級(jí)本科生具備一定的數(shù)字化設(shè)計(jì)能力。但是，低年級(jí)本科生并不具備高階的3D數(shù)字化設(shè)計(jì)能力，例如創(chuàng)建關(guān)鍵零部件的實(shí)體模型、整體幾何模型裝配、模型渲染、運(yùn)動(dòng)仿真，甚至進(jìn)行強(qiáng)度、剛度分析。因而，針對(duì)低年級(jí)本科生，以學(xué)習(xí)Pro/E或者UG等高階3D建模工具為手段，提升學(xué)生的數(shù)字化設(shè)計(jì)能力是必要的。在實(shí)際指導(dǎo)中，存在三種具體實(shí)施形式：一是指導(dǎo)教師利用課余時(shí)間進(jìn)行有計(jì)劃的輔導(dǎo)，主要目的是加快學(xué)生對(duì)高階3D建模工具的入門過(guò)程；二是學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中，自主請(qǐng)教指導(dǎo)教師或者高年級(jí)參賽學(xué)生，提升自身的3D建模能力；三是根據(jù)學(xué)生的具體參賽項(xiàng)目性質(zhì)，以往年的參賽項(xiàng)目為案例，通過(guò)訓(xùn)練強(qiáng)化學(xué)生的3D建模能力。

2.補(bǔ)充必要的專業(yè)課程。通過(guò)《機(jī)械制圖》、《工程制圖》等基礎(chǔ)課程的學(xué)習(xí)，工科低年級(jí)本科生雖然具備了一定的3D模型想象能力，但是僅停留在靜態(tài)的幾何模型層面，對(duì)3D動(dòng)態(tài)幾何模型及3D產(chǎn)品模型幾乎沒(méi)有概念。為了提高低年級(jí)本科生的數(shù)字化設(shè)計(jì)能力，補(bǔ)充一定的高年級(jí)開設(shè)的專業(yè)課程知識(shí)是必要的。例如，在低年級(jí)本科生學(xué)習(xí)高階3D建模工具的過(guò)程中，補(bǔ)充《機(jī)械CAD》、《機(jī)械原理》、《機(jī)械設(shè)計(jì)》和《機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)》等課程中的必要專業(yè)知識(shí)。

3.“高低搭配”，適當(dāng)安排低年級(jí)本科生的工作任務(wù)。由于低年級(jí)本科生具備的專業(yè)知識(shí)較少，如果參賽小組中只包含低年級(jí)本科生，則學(xué)生必然很難完成參賽任務(wù)。同時(shí)，由于低年級(jí)本科生學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)、物理等基礎(chǔ)知識(shí)的任務(wù)較重，如果對(duì)其安排較重、較難的工作任務(wù)，則必然會(huì)影響學(xué)生的基礎(chǔ)知識(shí)學(xué)習(xí)。針對(duì)上述問(wèn)題，“高低搭配”是一種有效的解決方法，即一個(gè)參賽小組同時(shí)包含高低年級(jí)的本科生，并且以高年級(jí)學(xué)生為主。例如，我校教師在指導(dǎo)學(xué)生參賽的過(guò)程中，一般要求參賽小組的高年級(jí)本科生的比例必須超過(guò)50%。

4.鼓勵(lì)學(xué)生參加數(shù)字文化設(shè)計(jì)大賽和大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽等對(duì)專業(yè)知識(shí)要求低的賽項(xiàng)。3D建模大賽的最終目的是通過(guò)競(jìng)賽形式培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)，對(duì)于具體的參賽形式和專業(yè)沒(méi)有要求。結(jié)合低年級(jí)本科生的學(xué)習(xí)任務(wù)和知識(shí)特點(diǎn)，本文論述了3D大賽在低年級(jí)本科生的創(chuàng)新意識(shí)和能力培養(yǎng)中的可行性，以及相比其他科技競(jìng)賽的優(yōu)勢(shì)。然后，結(jié)合我校教師的實(shí)際指導(dǎo)經(jīng)驗(yàn)，提出了適合于低年級(jí)本科生的參賽指導(dǎo)方法，旨在提升學(xué)生的“3D”數(shù)字化設(shè)計(jì)能力，實(shí)現(xiàn)低年級(jí)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和能力提高。

參考文獻(xiàn)：

[1]趙玉成，楊衛(wèi)明.“大眾創(chuàng)業(yè)、萬(wàn)眾創(chuàng)新”浪潮下的高等教育應(yīng)對(duì)[J].教育教學(xué)論壇，2016，（5）：66-68.

[2]雷汝婧，周德.學(xué)科競(jìng)賽對(duì)應(yīng)用型本科汽車專業(yè)學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新能力的影響研究[J].科技風(fēng)，2018，（5）：40-41.