課賽融合在機(jī)械CAD教學(xué)中的實(shí)踐與探索

杜青林，歐昌杰，張曉紅

（湖南理工學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院，湖南 岳陽 414006）

0 引言

隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和中國制造2025戰(zhàn)略的全面實(shí)施，國家對高素質(zhì)、創(chuàng)新型、應(yīng)用型人才的需求不斷增加，因此提高高等教育質(zhì)量對人才培養(yǎng)和人才儲(chǔ)備尤為重要[1]。機(jī)械類課程尤其是機(jī)械CAD作為專業(yè)課越發(fā)重要，它是工科類的基礎(chǔ)課程，在人才培養(yǎng)體系中占據(jù)重要位置。通過這些競賽，對機(jī)械CAD教學(xué)進(jìn)行改革探索和實(shí)踐創(chuàng)新，提升我校教師的教學(xué)水平和學(xué)生的綜合素養(yǎng)，是我們不懈的追求動(dòng)力和奮斗目標(biāo)。本文以針對機(jī)械CAD教學(xué)與學(xué)科競賽之間的創(chuàng)新改革關(guān)系為基礎(chǔ)，將進(jìn)行一些教學(xué)理念的探索，為后續(xù)的課賽融合實(shí)踐提供理論指導(dǎo)。機(jī)械CAD教學(xué)與大學(xué)生學(xué)科競賽的教學(xué)改革與實(shí)踐研究內(nèi)涵，包括機(jī)械CAD教學(xué)與大學(xué)生學(xué)科競賽的教學(xué)模式改革、教學(xué)與競賽融合、競賽能力培養(yǎng)等三大內(nèi)容模塊。

1 教學(xué)模式改革

1.1 構(gòu)建線上線下混合式教學(xué)模式

機(jī)械CAD混合式教學(xué)分為線上學(xué)習(xí)和線下教學(xué)兩大模塊，學(xué)生利用網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源，完成相關(guān)學(xué)習(xí)內(nèi)容。通過線上的學(xué)習(xí)，再結(jié)合線下實(shí)踐教學(xué)，學(xué)生掌握知識要點(diǎn)和知識體系將會(huì)更加完備和得心應(yīng)手[2]。

混合式教學(xué)在授課的過程中需要進(jìn)行理論聯(lián)系實(shí)際，一般采用傳統(tǒng)的尺規(guī)作圖和AutoCAD軟件相結(jié)合，同時(shí)利用如超星網(wǎng)絡(luò)等現(xiàn)代化多媒體技術(shù)，通過網(wǎng)絡(luò)展現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容和實(shí)施教學(xué)活動(dòng)。學(xué)生可以利用課閑時(shí)間瀏覽使用該教學(xué)平臺(tái)，教學(xué)平臺(tái)上豐富的課外資源也成為學(xué)生了解、參與學(xué)科競賽的窗口，進(jìn)一步提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。

1.2 建立虛實(shí)結(jié)合的實(shí)踐教學(xué)模式

通過學(xué)校的虛擬仿真平臺(tái)，進(jìn)行實(shí)踐教學(xué)，具有直觀、實(shí)踐性強(qiáng)與有助于更好地理解理論知識等特點(diǎn)[3]。大學(xué)生學(xué)科競賽將實(shí)踐創(chuàng)新能力的培養(yǎng)提高到與理論學(xué)習(xí)能力同等的高度，最新的3D打印和輕量化設(shè)計(jì)中，需要進(jìn)行三維的虛擬建模和仿真，才能滿足競賽的各種工程實(shí)物。這些學(xué)科競賽，促進(jìn)了學(xué)生實(shí)踐能力和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力的培養(yǎng)，無疑在機(jī)械CAD教學(xué)過程中起到了很好的促進(jìn)作用。

1.3 引入啟發(fā)式教學(xué)模式

啟發(fā)式教學(xué)方式有利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維能力?？疾靹?chuàng)新思維能力是大學(xué)生學(xué)科競賽的主要目的之一，這要求大學(xué)生根據(jù)所提出的實(shí)際問題，綜合多方面的知識找到解題思路來解決實(shí)際問題。機(jī)械CAD課程主要以理論和實(shí)踐相結(jié)合的方式進(jìn)行授課，同時(shí)需要兼?zhèn)淇臻g想象能力和總體構(gòu)思能力，因而其有一定難度，教師需不斷激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，將課程內(nèi)容將變得豐富生動(dòng)，啟發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。學(xué)生在學(xué)習(xí)基本原理和方法時(shí)，可對其提出難度適宜的一些實(shí)例和問題，讓學(xué)生自己通過查閱、觀察、實(shí)驗(yàn)、思考、討論、試講等方式去獨(dú)立探究，自行發(fā)現(xiàn)并掌握相應(yīng)的規(guī)律和結(jié)論。啟發(fā)式教學(xué)模式突出了學(xué)生的主體性地位，讓學(xué)生主動(dòng)地探索科學(xué)原理，掌握知識和解決問題的方法與步驟。

1.4 采用討論式教學(xué)模式

在機(jī)械CAD教學(xué)過程中，特別是講解習(xí)題和問題時(shí)，采用討論式授課模式。區(qū)別于傳統(tǒng)的教師站在講臺(tái)上講，學(xué)生坐在座位上聽的教學(xué)模式，在教學(xué)過程中教師和學(xué)生圍坐在一起，采用面對面地交流方式，猶如聊天一樣。教師每次準(zhǔn)備一兩個(gè)主題，學(xué)生圍繞主題進(jìn)行討論，在討論過程中會(huì)不斷提出新問題，再對提出的問題進(jìn)行討論，尋求解決的方法，教師在此過程中把握問題方向和解題思路，鼓勵(lì)學(xué)生提出問題，從而達(dá)到雙向提問的效果[4]。通過這樣的教學(xué)新模式調(diào)動(dòng)學(xué)生解決問題的能力，提高創(chuàng)新思維。另外，由此教學(xué)相長的過程亦使得教師受益，它比傳統(tǒng)的填鴨式教學(xué)方式更能激發(fā)教師的創(chuàng)新能力。

2 教學(xué)與競賽融合

2.1 搭建創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)

學(xué)生的創(chuàng)新實(shí)踐能力培養(yǎng)是一個(gè)艱巨過程，需要選拔不同年級、不同特長、不同興趣的同學(xué)有機(jī)組合起來，發(fā)揮各自優(yōu)勢和特長，以因應(yīng)不同的創(chuàng)新要求和競賽形式。為了選拔學(xué)科競賽后備人才以及將對機(jī)械工程設(shè)計(jì)有興趣的學(xué)生集合在一起從而形成良好的學(xué)習(xí)氛圍，特別搭建一個(gè)創(chuàng)新實(shí)踐小組。這個(gè)小組由獨(dú)立學(xué)院的機(jī)自和機(jī)電等專業(yè)的學(xué)生組成，教師每周抽出固定或不固定的時(shí)間，一起討論和分析一些機(jī)械CAD和創(chuàng)新設(shè)計(jì)方面的問題。這個(gè)學(xué)科競賽創(chuàng)新平臺(tái)，它既能鏈接所有所學(xué)課程專業(yè)的學(xué)生參與其中，又能及時(shí)溝通機(jī)械專業(yè)知識和大賽的臨場經(jīng)驗(yàn)。有了創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)就要多參加各種省級和全國層面的競賽、多進(jìn)企業(yè)、多與兄弟院校交流、多見各種機(jī)構(gòu)等方式來拓寬知識面和見識[5]，從而促進(jìn)學(xué)生的綜合能力提升，包括理論基礎(chǔ)、實(shí)踐創(chuàng)新能力、競賽技巧、應(yīng)變能力等。

2.2 建立實(shí)踐場所

為了更好地提升學(xué)生學(xué)習(xí)積極性和競賽能力的培養(yǎng)，組建一支優(yōu)異的創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)，還需要建設(shè)一個(gè)長期穩(wěn)定的大學(xué)生創(chuàng)新基地，加強(qiáng)產(chǎn)學(xué)研合作。學(xué)校從自身?xiàng)l件出發(fā)，專門劃出了一個(gè)場地成立實(shí)訓(xùn)基地，通過借助基地的軟硬件條件，進(jìn)行系統(tǒng)訓(xùn)練，針對各類的學(xué)科競賽，提前進(jìn)行可行性分析和系統(tǒng)設(shè)計(jì)，再進(jìn)行加工調(diào)試，最終成為參賽作品和實(shí)踐成果。同時(shí)與企業(yè)共建實(shí)踐創(chuàng)新基地，拓展實(shí)踐創(chuàng)新空間，構(gòu)建學(xué)生自主創(chuàng)新能力。依托此平臺(tái)，深入開展課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)教學(xué)環(huán)節(jié)，并且為學(xué)科競賽提供足夠場地支持。

2.3 建立“傳、幫、帶”體系

在機(jī)械CAD教學(xué)體系中，實(shí)踐部分是非常關(guān)鍵一環(huán)。光憑任課教師手把手、面對面進(jìn)行傳授，效率最低，成效較差。而采用以學(xué)生為中心，一級一級往下帶，不僅節(jié)省時(shí)間成本，還能提高學(xué)生的學(xué)習(xí)自主性和能動(dòng)性，且在傳幫帶的過程中，將實(shí)踐教學(xué)課堂化[7]，使老師的“教”與學(xué)生的“學(xué)”融為一體。

2.4 建立競賽培養(yǎng)機(jī)制

教學(xué)改革應(yīng)該幫助學(xué)生在解決問題的過程中活化知識，從而能夠?qū)?shí)際性“知識點(diǎn)”串聯(lián)成“問題線”，再系統(tǒng)性的網(wǎng)織成“學(xué)科面”，能夠快速提升學(xué)生的學(xué)習(xí)能力和創(chuàng)新思維。在競賽能力培養(yǎng)過程中，先進(jìn)行基礎(chǔ)知識和能力訓(xùn)練，包括尺規(guī)作圖、三維建模、制圖基礎(chǔ)知識、3D打印、輕量化設(shè)計(jì)等，然后再針對各自的優(yōu)勢和能力進(jìn)行分組和優(yōu)化，使每一個(gè)成員都能在學(xué)習(xí)機(jī)械CAD及創(chuàng)新設(shè)計(jì)過程中掌握基礎(chǔ)知識、鍛煉實(shí)踐能力、培養(yǎng)創(chuàng)新思維。

3 競賽能力培養(yǎng)

在教學(xué)中，明確學(xué)生的學(xué)習(xí)主體地位，用帶有趣味性和啟發(fā)性的知識引領(lǐng)學(xué)生徜徉于知識的殿堂，讓學(xué)生學(xué)會(huì)主動(dòng)學(xué)習(xí)，在掌握理論知識的基礎(chǔ)上，提升學(xué)生在競賽實(shí)踐中自行解決問題的能力。同時(shí)高度關(guān)注實(shí)踐的導(dǎo)向作用，選擇典型性案例充實(shí)和豐富教學(xué)內(nèi)容。在教學(xué)環(huán)節(jié)，要始終秉持“以工程過程為導(dǎo)向”的觀點(diǎn)，立足于學(xué)科競賽，對綜合案例進(jìn)行合理化分解，在細(xì)化模塊的基礎(chǔ)上對任務(wù)進(jìn)行劃分，引導(dǎo)學(xué)生在任務(wù)的驅(qū)動(dòng)下收集資料、整合信息，在小組的共同努力下完成各類競賽的學(xué)科任務(wù)。

4 實(shí)踐成效

近五年來，我校機(jī)械類各類競賽項(xiàng)目中，在不斷完善的培養(yǎng)策略和措施下穩(wěn)步推進(jìn)創(chuàng)新人才培養(yǎng)，已取得顯著成效。

（1）在近五年我校學(xué)科競賽中獲省級及以上獎(jiǎng)勵(lì)126項(xiàng)，其中獲國家級一等獎(jiǎng)4項(xiàng)、省級一等獎(jiǎng)23項(xiàng)。

（2）參賽學(xué)生有接近60%的成員選擇讀研或留學(xué)深造，為國內(nèi)科研高校輸送了優(yōu)秀的創(chuàng)新型人才。

（3）上百位參加競賽的學(xué)生被國內(nèi)外知名企業(yè)招錄。絕大部分用人單位對以上畢業(yè)生專業(yè)素質(zhì)和專業(yè)能力以及團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力給予了充分肯定。

5 結(jié)論

機(jī)械CAD課程采用新的教學(xué)模式，實(shí)施以學(xué)生為主體、教師為引導(dǎo)的教學(xué)理念，結(jié)合學(xué)科競賽，采用線上線下相結(jié)合、虛實(shí)相結(jié)合的教學(xué)模式，真正做到理論聯(lián)系實(shí)際，提高了學(xué)生實(shí)踐動(dòng)手能力和工程創(chuàng)新能力。課賽融合的新模式，將機(jī)械CAD課程從傳統(tǒng)的教學(xué)方式和現(xiàn)代多元教學(xué)有機(jī)結(jié)合，提升了整個(gè)教學(xué)質(zhì)量和學(xué)生的工程實(shí)踐應(yīng)用能力和競賽能力。