基于“賽教融合”的三維軟件建模課程教學(xué)改革與實(shí)踐

摘要：為了適應(yīng)企業(yè)對于人才的新需求，傳統(tǒng)的三維軟件建模課程教學(xué)改革勢在必行。該文分析了當(dāng)前三維軟件建模課程教學(xué)存在的主要問題，以無人機(jī)三維軟件建模課程為例，通過賽教融合的形式，優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，設(shè)置分層項(xiàng)目，引入3D打印技術(shù)，融入競賽項(xiàng)目，完善教學(xué)評價機(jī)制等途徑進(jìn)行教學(xué)改革，在培養(yǎng)學(xué)生專業(yè)建模實(shí)踐技能的同時，提升學(xué)生的創(chuàng)新設(shè)計意識，以適應(yīng)企業(yè)對于人才的新需求。

關(guān)鍵詞：賽教融合;三維建模;3D打印;創(chuàng)新意識

中圖分類號：G642? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1009-3044（2022）07-0175-02

1 引言

職業(yè)技能大賽已逐漸成為引領(lǐng)高職教育改革的風(fēng)向標(biāo)。職業(yè)技能大賽項(xiàng)目以最新的職業(yè)標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)，融合了最前沿的科學(xué)技術(shù)，對接行業(yè)生產(chǎn)實(shí)踐，充分體現(xiàn)企業(yè)對于人才的最新需求[1]。因此，如何有效利用競賽平臺和資源，探索出一條賽教融合的課程改革途徑，將技能大賽深度融入日常的課程教學(xué)，充分發(fā)揮職業(yè)技能大賽的導(dǎo)向作用，對教學(xué)質(zhì)量水平的提升，高素質(zhì)高技能人才培養(yǎng)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)有著至關(guān)重要的意義[2]。

無人機(jī)三維軟件建模課程作為我院無人機(jī)應(yīng)用技術(shù)專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課，著重培養(yǎng)學(xué)生的三維建?；A(chǔ)能力、創(chuàng)新設(shè)計進(jìn)階能力以及制造加工實(shí)踐應(yīng)用能力，可為后續(xù)的無人機(jī)組裝與調(diào)試、無人機(jī)設(shè)計與開發(fā)課程奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。然而傳統(tǒng)的課堂存在課程內(nèi)容滯后、教學(xué)方法、手段單一、考核評價機(jī)制不健全以及創(chuàng)新能力培養(yǎng)不足等諸多問題。本文從傳統(tǒng)課堂存在的客觀問題入手，將三維建模競賽內(nèi)容，標(biāo)準(zhǔn)等融入課程教學(xué)中，汲取了競賽的精華，優(yōu)化了課程內(nèi)容，采用了梯度化的項(xiàng)目式教學(xué)，從而實(shí)現(xiàn)“賽教融合”的課程改革;同時，在競賽項(xiàng)目中引入3D打印技術(shù)，培養(yǎng)學(xué)生軟件三維建?；A(chǔ)技能的同時，拓展學(xué)生創(chuàng)新設(shè)計與智能制造的附加能力，以滿足智能制造背景下企業(yè)對于復(fù)合型技能人才的需求。

2 三維建模課程的教學(xué)現(xiàn)狀

2.1 傳統(tǒng)課堂的課程內(nèi)容滯后

傳統(tǒng)三維軟件建模課程的內(nèi)容基本上按照教材章節(jié)的順序進(jìn)行講解。而目前三維建模的教材局限于軟件命令的講解，每個章節(jié)采用的案例都相互獨(dú)立，缺乏與無人機(jī)專業(yè)實(shí)際應(yīng)用結(jié)合的內(nèi)容，專業(yè)針對性不強(qiáng)，容易造成該課程學(xué)習(xí)的相關(guān)建模技能無法直接應(yīng)用于后續(xù)的專業(yè)課程，從而造成課程學(xué)習(xí)脫節(jié)的情況發(fā)生 [3]。并且三維軟件具有“更新快”“市場性強(qiáng)”的特點(diǎn)，僅僅依靠教材的內(nèi)容和課本上的案例進(jìn)行教學(xué)，會使得學(xué)生學(xué)習(xí)的知識與真實(shí)的職業(yè)崗位存在一定差距，培養(yǎng)出來的學(xué)生無法解決企業(yè)的實(shí)際問題。

2.2 傳統(tǒng)課堂的教學(xué)方法、手段單一

目前，在三維軟件建模課堂中，仍然沿用傳統(tǒng)課程的教學(xué)方式，即理論+實(shí)踐的形式。在理論教學(xué)模塊，常采用“滿堂灌”的方法進(jìn)行教學(xué)，學(xué)生缺乏感性的認(rèn)識，對講解的知識點(diǎn)理解困難[4]。并且理論知識點(diǎn)講解耗時過久，會使得學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣大幅下降，注意力分散，導(dǎo)致無法完成后續(xù)的實(shí)踐操作。在教學(xué)手段方面，傳統(tǒng)的課堂過于依賴多媒體而忽視了對其他教學(xué)形式的探討，容易出現(xiàn)學(xué)習(xí)的適應(yīng)性疲勞。

2.3 傳統(tǒng)課堂的考核評價不健全

傳統(tǒng)的三維建模課程考核評價方法還是采用以期末集中性考核為主，即期末教師發(fā)布建模任務(wù)，學(xué)生在課堂上完成的形式進(jìn)行。這種考核評價機(jī)制一方面是忽視了過程性學(xué)習(xí)的重要性，不利于調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性;另一方面期末考核形式在命題、空間以及時間上的局限性，不利于全面反映學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度和實(shí)際知識的掌握水平，更不能開發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新設(shè)計能力以及團(tuán)隊(duì)協(xié)作意識。

2.4 傳統(tǒng)課堂的創(chuàng)新教育不足

在教學(xué)過程中，過于強(qiáng)調(diào)三維軟件操作技能，對于學(xué)生創(chuàng)新思維的開發(fā)與培養(yǎng)重視不足。這使得學(xué)生僅僅掌握了三維軟件的使用，缺乏創(chuàng)新設(shè)計意識，只會照著已有的模型去做，不能做到舉一反三，不能服務(wù)于后續(xù)的專業(yè)課程，也與企業(yè)對復(fù)合型人才的需求不相符。

3 基于“賽教融合”的三維建模課程改革策略

近年來，三維建模的相關(guān)賽項(xiàng)，主要有全國大學(xué)生工業(yè)設(shè)計競賽、大學(xué)生機(jī)械設(shè)計競賽;還包括一些行業(yè)賽項(xiàng)如：三維建模與快速成型技術(shù)競賽、“一帶一路”暨金磚國家技能發(fā)展與技術(shù)創(chuàng)新大賽3D打印造型技術(shù)競賽等。這些大賽接軌企業(yè)實(shí)際崗位需求，考查參賽者三維建模、三維設(shè)計以及制造加工的全面綜合實(shí)踐能力。因此，三維軟件課程迫切地需要建立一套教學(xué)新模式，本文以“無人機(jī)三維軟件建?！闭n程為例，從專業(yè)人才培養(yǎng)方案出發(fā)，分析核心崗位的基本技能和應(yīng)用技能，對三維軟件建模課程的知識點(diǎn)進(jìn)行重新篩選和梳理，并將職業(yè)技能競賽深度融合到課堂教學(xué)中，在教學(xué)過程中滲透競賽相關(guān)知識點(diǎn)，以職業(yè)技能競賽為導(dǎo)向，將3D打印技術(shù)引入到競賽項(xiàng)目中，采用多元化考核評價機(jī)制，建立一套基于賽教融合的三維建模課程的教學(xué)改革方案，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，增強(qiáng)學(xué)生綜合實(shí)踐創(chuàng)新能力，最終達(dá)到提高教學(xué)質(zhì)量的目的。

3.1 優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，與專業(yè)銜接

以無人機(jī)應(yīng)用技術(shù)專業(yè)為例，無人機(jī)三維軟件建模課程的學(xué)習(xí)是為了更好地運(yùn)用于后續(xù)無人機(jī)設(shè)計與開發(fā)、無人機(jī)組裝與調(diào)試等相關(guān)課程。在教學(xué)內(nèi)容的設(shè)置上要與專業(yè)相銜接，可以以無人機(jī)的零部件為項(xiàng)目任務(wù)對象來開展教學(xué)活動。并且參考職業(yè)技能競賽的任務(wù)模塊劃分規(guī)律，在課程項(xiàng)目和知識點(diǎn)的順序設(shè)置上可以做適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，由原來的草繪基礎(chǔ)→實(shí)體建?！嬖煨汀b配關(guān)系→工程圖改為草繪基礎(chǔ)→實(shí)體建模→工程圖→曲面造型→裝配關(guān)系，有利于增強(qiáng)學(xué)生的物圖轉(zhuǎn)化能力，增加學(xué)習(xí)的連貫性。

3.2 實(shí)施項(xiàng)目分層，梯度化教學(xué)

職業(yè)技能大賽的競賽內(nèi)容設(shè)定通常遵循從簡→難，從基礎(chǔ)→綜合的規(guī)律。同時為了使學(xué)生更容易理解和接受教學(xué)內(nèi)容，本課程按照三維建模知識點(diǎn)的難度梯度，如圖1所示將項(xiàng)目進(jìn)行分層，分為基礎(chǔ)項(xiàng)目和綜合項(xiàng)目。

其中，基礎(chǔ)項(xiàng)目主要學(xué)習(xí)三維建模的基礎(chǔ)知識和基本技能，主要對已有的三維模型進(jìn)行模仿建模，工程圖分析和運(yùn)動仿真分析。綜合項(xiàng)目主要培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題能力、創(chuàng)新設(shè)計能力和全局優(yōu)化能力。在過程中，將職業(yè)技能競賽的內(nèi)容、規(guī)范和創(chuàng)新意識融入項(xiàng)目教學(xué)，將綜合項(xiàng)目分為三個階段：在規(guī)定建模階段，學(xué)生根據(jù)二維圖紙繪制三維實(shí)體，訓(xùn)練學(xué)生的讀圖能力，并選擇合適的建模方法進(jìn)行三維建模，訓(xùn)練學(xué)生建模分析能力;在局部建模階段，項(xiàng)目的主體部分采用規(guī)定建模，部分零部件需要學(xué)生根據(jù)實(shí)際使用場合分析設(shè)計，例如無人機(jī)機(jī)體采用規(guī)定建模，載荷結(jié)構(gòu)采用局部設(shè)計;在自由建模階段，組織學(xué)生成立學(xué)習(xí)小組，基于實(shí)際的工作過程，只要求產(chǎn)品功能應(yīng)用，鼓勵學(xué)生對產(chǎn)品進(jìn)行功能分析，進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計，并利用已有的三維建模方法進(jìn)行實(shí)體建模。

3.3 引入3D打印技術(shù)

《中國制造2025》提出推進(jìn)制造過程智能。3D打印成型技術(shù)作為新興智能制造技術(shù)的代表，它的蓬勃發(fā)展則是實(shí)現(xiàn)推進(jìn)智能化制造的有利途徑。3D打印技術(shù)是一種快速成型技術(shù)，可以以三維數(shù)字化模型為基礎(chǔ)，根據(jù)對應(yīng)的切片軟件的參數(shù)設(shè)置，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)無模具的實(shí)物模型打印，而且能夠制造出傳統(tǒng)技術(shù)難以加工的復(fù)雜結(jié)構(gòu)，具有低成本、高快速成型以及高柔性等顯著特點(diǎn) [5]。

近年來，各級別的省賽國賽中都添加了3D打印技術(shù)內(nèi)容。為了對接各類競賽，在綜合項(xiàng)目中引入3D打印成型技術(shù)，將建模完成的模型文件轉(zhuǎn)換成stl格式，導(dǎo)入3D打印軟件進(jìn)行3D打印，制作形成實(shí)物，如圖2所示。通過實(shí)際加工來驗(yàn)證三維模型的正確與否，加工出來的作品可以作為學(xué)習(xí)成果進(jìn)行展示，極大地提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，有利于培養(yǎng)學(xué)生的生產(chǎn)實(shí)踐技能。

3.4 開展校內(nèi)三維建模及3D打印比賽

項(xiàng)目的實(shí)施最終以職業(yè)技能比賽為導(dǎo)向，在學(xué)期末開展校內(nèi)三維建模及3D打印比賽，設(shè)置期末小組競賽項(xiàng)目。將小組競賽項(xiàng)目直接作為學(xué)生期末終結(jié)性考核項(xiàng)目，實(shí)現(xiàn)團(tuán)隊(duì)協(xié)作，全員參賽，全年級互比互評。

校賽的設(shè)定要充分對接全國職業(yè)技能大賽，將行業(yè)的技能要求充分融入大賽命題，考核過程中。期末校賽設(shè)置一等獎一項(xiàng)、二等獎一項(xiàng)以及三等獎二項(xiàng)，每個獎項(xiàng)都設(shè)定相對應(yīng)的激勵獎品，充分調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)參賽熱情。另外通過校賽，挑選優(yōu)秀的省賽、國賽的學(xué)生預(yù)備團(tuán)隊(duì)、參賽作品，形成良好的競爭機(jī)制，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)的熱情。

3.5 完善多元化考核評價機(jī)制

技能競賽的評分標(biāo)準(zhǔn)是從學(xué)生的專業(yè)技能、職業(yè)素養(yǎng)、團(tuán)隊(duì)協(xié)作、綜合創(chuàng)新應(yīng)用能力等多方面進(jìn)行全面綜合的考核評價，具有客觀公正性[6-7]。

因此，在教學(xué)評價方面，需要調(diào)整傳統(tǒng)單一的考核模式，采用“4+6”模式，期中期末采用小組競賽項(xiàng)目進(jìn)行考核（占60%），兼顧平時過程性考核（占40%），實(shí)現(xiàn)多元化考核評價機(jī)制。特別是期末小組競賽項(xiàng)目的考核，充分借鑒技能競賽的考評標(biāo)準(zhǔn)和細(xì)則，全面考慮課程的知識點(diǎn)和考核要求，合理地提取并細(xì)化競賽評分標(biāo)準(zhǔn)中的評分點(diǎn)，從而制定考評表。小組競賽項(xiàng)目的考核表內(nèi)容包括對三維建模的理論知識、零部件建模和組裝

的操作技能、工程圖繪制的規(guī)范意識、3D打印實(shí)物制作的技能、載荷設(shè)計的創(chuàng)新能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作分工以及加工PPT匯報的表達(dá)能力進(jìn)行綜合評價。同時，小組競賽項(xiàng)目采取三方聯(lián)評的形式進(jìn)行，即設(shè)置生生互評，教師評價，企業(yè)導(dǎo)師評價，進(jìn)一步保證考核的全面性和公平性，督促學(xué)生擺正學(xué)習(xí)態(tài)度，積極主動參與競賽項(xiàng)目活動，促進(jìn)學(xué)生的綜合發(fā)展。另一方面，也有利于學(xué)生提前接觸競賽標(biāo)準(zhǔn)，適應(yīng)崗位職業(yè)要求，養(yǎng)成良好的職業(yè)素養(yǎng)和習(xí)慣。

4 結(jié)束語

綜上所述，基于“賽教融合”的三維建模課程改革是將技能競賽融入課程教學(xué)，重新調(diào)整教學(xué)內(nèi)容，將知識點(diǎn)項(xiàng)目化，進(jìn)行項(xiàng)目分層，引入3D打印技術(shù)，設(shè)置競賽項(xiàng)目，修訂考核評價機(jī)制。將技能競賽和教學(xué)相融合，可以有效地激發(fā)學(xué)生上課的積極性，培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)建模實(shí)踐技能、創(chuàng)新設(shè)計意識和職業(yè)素養(yǎng)的同時，一定程度上提升了學(xué)生的就業(yè)競爭力。此外， “賽”“教”相輔相成，相互促進(jìn)，應(yīng)以此為出發(fā)點(diǎn)，針對其他的專業(yè)課程進(jìn)行教學(xué)改革和創(chuàng)新，提升整個專業(yè)的教學(xué)質(zhì)量。

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【通聯(lián)編輯：謝媛媛】

收稿日期：2021-12-08

基金項(xiàng)目：浙江安防職業(yè)技術(shù)學(xué)院2021年校級教學(xué)研究項(xiàng)目：智能制造視域下基于“賽教融合”的三維軟件課程教學(xué)改革和探索——以《無人機(jī)三維軟件建?！窞槔?xiàng)目編號：JG202103）

作者簡介：周蘇潔（1994—），女，浙江溫州人，助教，碩士，主要研究方向?yàn)闄C(jī)械設(shè)計、機(jī)械工程。