應(yīng)用型本科院?！皺C(jī)械CAD/CAM技術(shù)”課程專創(chuàng)融合建設(shè)的探索與實(shí)踐

李 強(qiáng), 劉送永

(1.中國礦業(yè)大學(xué) 機(jī)電工程學(xué)院,江蘇 徐州 221116; 2.宿州學(xué)院 機(jī)械與電子工程學(xué)院,安徽 宿州 234000)

為推動(dòng)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育與專業(yè)教育深度融合,將創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育融入人才培養(yǎng)全過程,加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)基地建設(shè),提升以應(yīng)用為驅(qū)動(dòng)的創(chuàng)新能力[1],許多本科院校啟動(dòng)了專創(chuàng)融合課程建設(shè)工作[2].然而,專創(chuàng)融合課程建設(shè)需要利用創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)平臺(tái)或基地來提高教育的實(shí)效性.現(xiàn)實(shí)狀況是:1)新建創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)基地需要耗費(fèi)大量的人力、物力,周期長,效果不一定好;2)實(shí)驗(yàn)室場地資源本身不足,嚴(yán)重制約創(chuàng)新實(shí)踐教育基地的建設(shè)與發(fā)展[3-4];3)傳統(tǒng)專業(yè)課程實(shí)驗(yàn)室除實(shí)驗(yàn)課外,多處于閑置狀態(tài),實(shí)驗(yàn)設(shè)備、場地等資源未得到充分利用[5-6];4)傳統(tǒng)專業(yè)課程往往只注重專業(yè)知識(shí)教學(xué),在對(duì)學(xué)生的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力培養(yǎng)方面引導(dǎo)不足.

在應(yīng)用型本科院校專創(chuàng)融合課程建設(shè)方面,許多學(xué)者進(jìn)行了研究[7-11],但很少有針對(duì)專創(chuàng)融合課程及其實(shí)驗(yàn)室的改造與建設(shè)等方面的報(bào)道.因此,本文以機(jī)械專業(yè)核心課程“機(jī)械CAD/CAM技術(shù)”為例,分析專創(chuàng)融合課程的建設(shè)基礎(chǔ),并給出解決開放創(chuàng)新實(shí)踐教育基地缺乏、專業(yè)課程實(shí)驗(yàn)室資源未盡其用、專業(yè)課程吸引力不足、專業(yè)知識(shí)應(yīng)用缺少平臺(tái)的軟、硬件環(huán)境建設(shè)等問題的措施.

1 專創(chuàng)融合課程建設(shè)的意義及基礎(chǔ)

1.1 專創(chuàng)融合課程建設(shè)的意義

專創(chuàng)融合是貫徹落實(shí)習(xí)近平新時(shí)代教育工作新思想、本科教育工作會(huì)議精神和教育部振興本科教育的新舉措,是深化創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)協(xié)同育人機(jī)制的關(guān)鍵途徑.專創(chuàng)融合課程是把專業(yè)教育與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育融入人才培養(yǎng)全過程的最直接的實(shí)踐課程,它圍繞專業(yè)發(fā)展趨勢,突出新理論、新技術(shù)、新工藝、新流程、新案例的“五新”專業(yè)教育,在傳授專業(yè)知識(shí)的過程中加強(qiáng)學(xué)生的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)意識(shí)教育,培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)造性思維,激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)靈感，鼓勵(lì)學(xué)生積極參加與專業(yè)相關(guān)的學(xué)科技能競賽項(xiàng)目,并申報(bào)國家、省級(jí)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目，增強(qiáng)學(xué)生的動(dòng)手能力、創(chuàng)新能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力,從而讓他們樹立工程理念、創(chuàng)新精神和批判思維.

1.2 專創(chuàng)融合課程建設(shè)的基礎(chǔ)

專創(chuàng)融合課程應(yīng)選擇對(duì)學(xué)生專業(yè)核心素養(yǎng)的培養(yǎng)起支撐作用的課程為基礎(chǔ).如“機(jī)械CAD/CAM技術(shù)”課程所涉及的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、圖形處理技術(shù)、幾何建模及特征建模技術(shù)、工程分析等內(nèi)容是學(xué)生以后從事專業(yè)工作的核心技能，課程實(shí)驗(yàn)所涉及的3D設(shè)計(jì)、3D打印、3D切片、3D打印后處理是學(xué)生進(jìn)行創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)、學(xué)科競賽的實(shí)踐基礎(chǔ)，借助該課程現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)設(shè)備、場地、耗材等,學(xué)生可以將自己的創(chuàng)新想法變成創(chuàng)新設(shè)計(jì)的三維模型,然后利用3D打印機(jī)制作出實(shí)物模型,并進(jìn)行相關(guān)實(shí)驗(yàn).

2 專創(chuàng)融合課程軟環(huán)境建設(shè)

“機(jī)械CAD/CAM技術(shù)”課程教學(xué)實(shí)踐分課堂教學(xué)實(shí)施階段和專創(chuàng)融合實(shí)施階段.課堂教學(xué)階段主要講授課程理論,同時(shí)，培養(yǎng)學(xué)生的“雙創(chuàng)”思維,引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)入專創(chuàng)融合實(shí)施階段.專創(chuàng)融合實(shí)施階段主要從6個(gè)方面進(jìn)行.

1)新成員考核機(jī)制.對(duì)進(jìn)入課程專創(chuàng)融合實(shí)施階段的學(xué)生進(jìn)行為期1個(gè)月的考核.其間,讓新成員與老成員同在課程實(shí)驗(yàn)室,給新成員充足的時(shí)間了解專創(chuàng)融合實(shí)施階段的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,接受專業(yè)課程實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí),并要求他們學(xué)習(xí)一定的基礎(chǔ)內(nèi)容(如三維建模軟件的使用、3D打印機(jī)的基本操作、3D打印作品的后處理等),設(shè)計(jì)制作出自己的創(chuàng)意作品.1個(gè)月后,采用10%的末位淘汰機(jī)制對(duì)新成員進(jìn)行集體考核,考核內(nèi)容包括考勤、學(xué)習(xí)內(nèi)容、創(chuàng)意作品設(shè)計(jì)、PPT制作、語言表達(dá)等.

2)投入時(shí)間保證.實(shí)行嚴(yán)格的考勤制度,以保證有充足的時(shí)間，如要求所有成員每周一—周四19:00—21:30,周日8:00—21:30必須在專創(chuàng)融合實(shí)驗(yàn)室開展學(xué)習(xí)、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)活動(dòng)等.

3)導(dǎo)師團(tuán)隊(duì)保障.選擇具有創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)理念、創(chuàng)新能力、項(xiàng)目實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的教師作為專創(chuàng)融合實(shí)施階段的指導(dǎo)教師.要求指導(dǎo)教師熱愛生活、積極思考、善于發(fā)掘創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目,能積極引導(dǎo)和啟發(fā)學(xué)生,能跟學(xué)生一起思考解決問題,具有“機(jī)械CAD/CAM技術(shù)”授課經(jīng)驗(yàn)或具有主持計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、工程分析、工藝設(shè)計(jì)及制造等項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn).當(dāng)期的“機(jī)械CAD/CAM技術(shù)”任課教師負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)及管理專創(chuàng)融合實(shí)施階段的導(dǎo)師團(tuán)隊(duì).通過雙向選擇,給每位學(xué)生分配指導(dǎo)教師.

4)方便有效地交流研討.在專創(chuàng)融合課程實(shí)施的一學(xué)期內(nèi)，定期(如每星期三14:30)召開線上視頻會(huì)議，學(xué)生成員依次匯報(bào)上周的工作內(nèi)容、遇到的問題,并集體探討解決辦法.全體指導(dǎo)教師參與點(diǎn)評(píng),并給出解決方案.同時(shí),不定期組織線上討論.根據(jù)不同時(shí)間段的大學(xué)生科研項(xiàng)目申報(bào)、“創(chuàng)青春”大學(xué)生創(chuàng)業(yè)大賽、“互聯(lián)網(wǎng)+”大賽、機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽、全國三維數(shù)字化創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽、全國大學(xué)生節(jié)能減排大賽、大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃等創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)活動(dòng)的時(shí)間節(jié)點(diǎn),及時(shí)輔導(dǎo)學(xué)生創(chuàng)新選題、撰寫申報(bào)書、制定項(xiàng)目實(shí)施計(jì)劃、完成實(shí)施項(xiàng)目等.要求指導(dǎo)教師了解學(xué)生的項(xiàng)目進(jìn)展情況及出現(xiàn)的共性問題,并及時(shí)處理.

5)簡單易行的激勵(lì)措施.在學(xué)期結(jié)束時(shí),總結(jié)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)成果,根據(jù)學(xué)校當(dāng)年評(píng)定獎(jiǎng)學(xué)金的綜合成績加分政策計(jì)算加分,予以獎(jiǎng)勵(lì).如：授予成績前10%的學(xué)生“最佳專創(chuàng)融合實(shí)施成員”稱號(hào),課程平時(shí)成績給予滿分;授予10%～30%的學(xué)生“優(yōu)秀專創(chuàng)融合實(shí)施成員”稱號(hào),課程平時(shí)成績給予90分以上,并頒發(fā)榮譽(yù)證書,給予一定的物質(zhì)獎(jiǎng)勵(lì).

6)全方位的經(jīng)費(fèi)保障.專創(chuàng)融合需要支撐不同創(chuàng)新項(xiàng)目的實(shí)踐需求,除了設(shè)備的日常損耗外,持續(xù)的材料、元器件消耗是常態(tài),需要源源不斷的經(jīng)費(fèi)投入.當(dāng)前,專創(chuàng)融合實(shí)施階段更多是依靠國家級(jí)或省級(jí)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目經(jīng)費(fèi)來支撐項(xiàng)目的推進(jìn),但并不是所有進(jìn)入專創(chuàng)融合實(shí)施階段的項(xiàng)目都能獲批大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃.因此,應(yīng)爭取學(xué)校、學(xué)院專門經(jīng)費(fèi)的支撐或爭取企業(yè)橫向課題的支撐.建議學(xué)校設(shè)立專創(chuàng)融合課程建設(shè)基金、專創(chuàng)融合項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)基金等,使創(chuàng)新項(xiàng)目能得到全方位的經(jīng)費(fèi)保障.

3 專創(chuàng)融合課程硬環(huán)境建設(shè)

為了更好地進(jìn)入專創(chuàng)融合實(shí)施階段,我們對(duì)“機(jī)械CAD/CAM技術(shù)”課程實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行了適當(dāng)改善,增設(shè)了創(chuàng)新作品展示區(qū)、成果展示區(qū)、討論區(qū)等,增加了視頻監(jiān)控、無線網(wǎng)絡(luò)等.改建后的專創(chuàng)融合開放實(shí)驗(yàn)室如圖1所示.

圖1 專創(chuàng)融合開放實(shí)驗(yàn)室規(guī)劃

3D打印加工區(qū)：大成型尺寸智能3D打印機(jī)(極光爾沃E9)2臺(tái),桌面式3D打印機(jī)(極光爾沃A8S)8臺(tái),光敏樹脂3D打印機(jī)(RS3000)2臺(tái),可拆裝式3D打印機(jī)(KC01)2臺(tái),工作臺(tái)(鋼木結(jié)構(gòu),80 cm×160 cm×70 cm)5臺(tái).

數(shù)字化設(shè)計(jì)區(qū):電腦(聯(lián)想)10臺(tái),投影儀(有線)1臺(tái),實(shí)驗(yàn)桌椅2張,智慧顯示屏(55寸)1件.

討論區(qū):路由器(AC1200A雙頻無線)1件,交換機(jī)(16口全千兆)1件.

創(chuàng)新作品展示區(qū)、成果展示區(qū):作品展示柜(6.2 m×2.4 m×0.3 m)1件,成果展示柜(4.7 m×3.1 m×0.3 m)1件,攝像頭(智能云臺(tái)攝像機(jī))1臺(tái),實(shí)驗(yàn)室標(biāo)識(shí)(1.5 cm厚PVC,5 m×1.2 m)1個(gè).

后處理區(qū):耗材、小型工具、工具箱等若干.

設(shè)備基本能滿足專創(chuàng)融合實(shí)施現(xiàn)階段的功能要求,能實(shí)現(xiàn)現(xiàn)階段學(xué)生項(xiàng)目的作品創(chuàng)意形成、方案設(shè)計(jì)、三維建模、3D打印實(shí)物、安裝調(diào)試、測試實(shí)驗(yàn)等.

4 專創(chuàng)融合課程建設(shè)成效

基于專創(chuàng)融合課程的實(shí)施,學(xué)生通過創(chuàng)新案例的鍛煉,掌握了計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)制造的核心技能.宿州學(xué)院機(jī)械專業(yè)近90%的學(xué)生通過了國家制造業(yè)信息化培訓(xùn)中心三維應(yīng)用工程師的認(rèn)證,80%的學(xué)生在畢業(yè)設(shè)計(jì)中應(yīng)用了三維建模、圖像處理、3D打印等,更有多篇優(yōu)秀畢業(yè)論文應(yīng)用了3D打印技術(shù).學(xué)生申報(bào)并獲批了多項(xiàng)省級(jí)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃,多個(gè)創(chuàng)新作品申報(bào)了國家發(fā)明和實(shí)用新型專利,10余項(xiàng)創(chuàng)新作品獲得了國家級(jí)、省級(jí)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃資助、校級(jí)大學(xué)生科研立項(xiàng),10余項(xiàng)作品參加了全國三維數(shù)字化創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽、“互聯(lián)網(wǎng)+”大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽、“創(chuàng)青春”安徽省大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽、“中國創(chuàng)翼”、全國大學(xué)生節(jié)能減排社會(huì)實(shí)踐與科技競賽等.近年來,專創(chuàng)融合課程建設(shè)在運(yùn)行過程中取得的省級(jí)以上創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)成果共計(jì)24項(xiàng)(其中國家級(jí)5項(xiàng)),校級(jí)以上創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)成果共計(jì)70余項(xiàng).基于專創(chuàng)融合課程教學(xué)環(huán)境的建設(shè)與實(shí)施,學(xué)生在后續(xù)課程(如機(jī)械設(shè)計(jì)、數(shù)控技術(shù)等)和培養(yǎng)環(huán)節(jié)(如畢業(yè)設(shè)計(jì)、畢業(yè)實(shí)習(xí))能主動(dòng)應(yīng)用相關(guān)技術(shù).

專創(chuàng)融合是一種形塑學(xué)習(xí)模式,它的建設(shè)與實(shí)施加深了學(xué)生對(duì)專業(yè)知識(shí)的理解和運(yùn)用,豐富了學(xué)生的課余生活,鍛煉了學(xué)生的綜合能力,提高了學(xué)生的實(shí)踐能力和專業(yè)素養(yǎng),使學(xué)生直接感受了觀察生活、思考解決問題、提出創(chuàng)意以及完成創(chuàng)新方案設(shè)計(jì)、方案表達(dá)、實(shí)物模型制作及實(shí)驗(yàn)測試的全流程.