丁淑輝　鐘佩思　王明燕

[摘 要]數(shù)字化設計是機械類相關專業(yè)的一門重要實踐課程，擔負著培養(yǎng)學生三維建模能力的重要任務。應該以實踐創(chuàng)新作為課程導向，進行一系列課程建設，通過變革考核制度、積極進行教材建設等措施，重點培養(yǎng)學生的科技創(chuàng)新能力。經(jīng)過多年的建設，在教學理論、教材建設、課程考核模式、學生科技競賽等方面取得了豐碩成果。

[關鍵詞]創(chuàng)新人才培養(yǎng) 數(shù)字化設計 課程建設 教材建設

[中圖分類號] G642.3[文獻標識碼] A[文章編號] 2095-3437（2015）06-0146-03

數(shù)字化設計是機械設計制造及其自動化專業(yè)、機械電子工程專業(yè)以及材料成型與控制工程專業(yè)必修的專業(yè)課之一，是機械類專業(yè)重要的實踐課程，重點培養(yǎng)學生的三維數(shù)字化建模能力，擔負著培養(yǎng)學生設計理論向模型轉化，實踐動手建立設計模型的重要任務。長期以來，機械類專業(yè)數(shù)字化設計課程一直沿用純理論教學方式，致使學生理論與實踐脫節(jié)，不利于培養(yǎng)學生動手能力，學生科技創(chuàng)新意識差，由此造成學生不能熟練完成課程與畢業(yè)設計后期建模任務，畢業(yè)后難以適應工作需要等一系列問題。

一、課程體系建設

為解決以上問題，結合創(chuàng)新人才培養(yǎng)機制[1] [2]，本課題組進行了面向創(chuàng)新人才培養(yǎng)的數(shù)字化設計課程體系建設。

（一）以實踐創(chuàng)新作為課程導向，重點培養(yǎng)學生科技創(chuàng)新能力

以理論教學為基礎，以實踐教學為主要課程內容，始終以實踐創(chuàng)新作為課程導向，在完成課程基本授課內容基礎上，重點培養(yǎng)學生科技創(chuàng)新能力。以課堂教學為中心，利用“第一課堂”鍛煉學生實踐意識;以課外科技活動為輔助，結合“第二課堂”培養(yǎng)學生科技創(chuàng)新意識;以校外工程實踐為輔助，用好“第三課堂”挖掘學生科技創(chuàng)新潛力。

理論與實踐相結合，解決本科教學過程中長期重理論輕實踐的缺陷。[3]長期以來，本科教學尤其是研究型大學教學過程中，都是重點進行理論闡述，而忽視實踐知識的重要性。由此導致畢業(yè)生雖然具有較強的理論能力，但進入企業(yè)后尤其是剛踏上工作崗位時，難以適應企業(yè)工作的需要。尤其是工科機械類學生，雖然對設計與建模的理論有很深的理解，但對工作過程中使用的設計軟件與方法卻掌握不熟練甚至一竅不通，動手能力差，難以勝任工作崗位。新的數(shù)字化設計課程教學體系在講述建模理論的同時，重點闡述使用軟件建模的方法，上機實驗過程中引導學生進行重點練習，課外作業(yè)中結合學生的科技創(chuàng)新進行自主創(chuàng)造活動，以期學生及早適應社會要求。

積極組織第二課堂，在課外活動中鍛煉學生創(chuàng)新思維、創(chuàng)新精神和實踐能力。引導學生建立課外科技創(chuàng)新小組，指導學生申請國家專利，參加“挑戰(zhàn)杯”、“高教杯”等學生競賽活動，參與課題組教師的科研項目與課題申報活動，運用課堂所學知識做一些輔助性建?；顒?，為日后學生的自主科技活動奠定基礎。

（二）改革學生考核機制，引入創(chuàng)新學分，引導學生科技風氣

在學生管理和考核機制方面，聯(lián)合校院兩級團委組織，進行學生管理模式改革。給予學生創(chuàng)造寬松的科技創(chuàng)新環(huán)境，把學生科技創(chuàng)新納入共青團和學生工作的重點內容來抓。

鼓勵學生參加課外科技活動，申請國家專利，撰寫學術論文，以創(chuàng)新能力培養(yǎng)為導向進行課堂教學，并把學生科技成果納入課程考核中來，激發(fā)學生科技創(chuàng)新的自發(fā)性和主動性。在課堂教學組織過程中，以課程內容為主線，結合上機實驗、課程作業(yè)等課程內容引導學生進行創(chuàng)新性課題研究，鍛煉學生科技創(chuàng)新能力，強化學生創(chuàng)新意識。

（三）積極進行教材建設

積極進行教材、教學論文等相關建設，努力提高教職工素質與課程教學環(huán)境。結合學生科技創(chuàng)新方法與人才培養(yǎng)新模式，撰寫教育教學改革論文;結合課程教學內容，撰寫適于我校使用的相關教材與參考書;為機械相關專業(yè)量體制作電子教案;加強綜合性、設計性、研究探索性實驗建設，提高學生動手能力，加強學生主動性，進一步啟發(fā)學生思維，培養(yǎng)學生科技創(chuàng)新性。

二、課程建設成果

通過以上課程體系建設，本課題組在教材及參考書建設、課件建設、實驗與課程考核模式、指導學生科技競賽等方面，取得了豐碩的成果。

（一）教材、參考書與課件建設

撰寫了4部教材并由清華大學出版社出版。結合本課程不同時期應用不同軟件版本的特點，課題組分別撰寫了相應的教材，用于培養(yǎng)學生基本的建模能力，訓練學生基本科技創(chuàng)新能力。

撰寫了課外參考書2部，由清華大學出版社出版。結合曲面建模、高級實體建模、仿真與動畫等高級建模內容，本課題組撰寫參考書作為課堂講授內容的延伸，主要用作學生課外練習與能力提高，用于培養(yǎng)學生構建復雜產(chǎn)品結構的能力，訓練學生具有較強的科技創(chuàng)新能力，以期達到一個較高的科技水平。

編寫課程電子教案并由清華大學出版社出版。結合理論研究成果與教材建設，本課題組為本校機械類專業(yè)量體制作了數(shù)字化設計教學課件，包含了課程數(shù)字化建模方法基本原理與內容，圖文并茂，經(jīng)過多年使用與歷練，深得學生喜愛。

（二）實驗與考核方式建設

聯(lián)合校院兩級團委，改變學生管理模式，增加學生科技創(chuàng)新動力，以綜合性、設計性、研究探索性實驗為課程實踐考核的主要內容。針對數(shù)字化設計課程偏重實踐的特點，課題組對本課程的實驗、作業(yè)與考核方式等方面進行了創(chuàng)新性建設。本課程理論講授與上機實驗內容對半，采用了授課與上機交叉的方式，授課完成后緊跟上機實驗，使學生便于快速掌握課堂講授內容;上機實驗中，根據(jù)科技創(chuàng)新的需要，授課教師安排相關實驗內容，用于提高學生創(chuàng)新能力;結合科技活動中普遍使用，但教學大綱中沒有規(guī)定的動畫、仿真等內容，采用課堂介紹、課下布置作業(yè)、督促學生自學并上機完成的方式，提高學生自學與自主創(chuàng)新的能力;課程結束后布置大作業(yè)，讓學生結合已學機械原理等知識，同時自學機械設計等相關課程，利用數(shù)字化設計課程的基本建模知識完成減速箱設計，鍛煉了學生的動手能力，同時也是學生第一次自主進行科技創(chuàng)新活動;課程考試拋開傳統(tǒng)模式，重點考查學生建模理論、建模方法與建模技巧，形成了以理論為基礎，以實踐、實用為基本要求的課程考核模式。

（三）科技競賽

學生在數(shù)字化設計開課的學期年內，參加“三維數(shù)字化創(chuàng)新設計大賽”、“機電產(chǎn)品創(chuàng)新設計大賽”、“高教杯”等科技活動的比例大大增加。機械專業(yè)學生從2009年到2011年三年的時間內，獲得國家級獎勵5項、省部級獎勵27項，獲獎人數(shù)120人，參與人數(shù)達400余人，占總人數(shù)的三分之一。課題組指導教師4人次獲校學生科技創(chuàng)新優(yōu)秀指導教師稱號。

三、課程建設創(chuàng)新點

（一）改變傳統(tǒng)理論教學為主導的模式，將課程變?yōu)橐岳碚摓榛A，以實踐為主要內容的實踐類課程，為培養(yǎng)學生科技創(chuàng)新能力提供必要的前提條件

結合教育部“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”[4] [5] ，從適應經(jīng)濟社會發(fā)展，提升學生工程實踐能力，培養(yǎng)學生科技創(chuàng)新意識出發(fā)，遵循由淺入深、逐步引導、循序漸進的規(guī)律講授課程，加強我校“應用基礎型高?！迸囵B(yǎng)目標中的應用教育;根據(jù)課程實踐的需要，采用“實例引入→知識點解析→例題講解→作業(yè)鞏固→引導創(chuàng)新”的原則組織編寫課程教材;遵循“基礎應用、服務實踐”的原則，有重點講解機械行業(yè)實踐所需要的基礎內容，并結合具體的工程實際問題來講解，注重培養(yǎng)學生實踐經(jīng)驗和創(chuàng)新意識。

（二）改變傳統(tǒng)實驗模式，充分利用課堂內外一切機會，激發(fā)學生科技創(chuàng)造的自發(fā)性和主動性

將以往以例題、練習題為主的驗證型實驗模式，變?yōu)橐蕴峁﹨?shù)，讓學生自主設計的綜合性、設計性、研究探索性實驗為主導，激發(fā)以課堂教學為中心鍛煉學生實踐意識;以課外科技活動為輔助培養(yǎng)學生科技創(chuàng)新意識;以校外工程實踐為輔助挖掘學生科技創(chuàng)新潛力。同時，結合團委等學生科技創(chuàng)新管理部門，創(chuàng)造寬松的科技創(chuàng)新環(huán)境，改變“保姆式”教育管理模式，給學生提供發(fā)揮創(chuàng)造力的環(huán)境。

四、結束語

經(jīng)過面向創(chuàng)新人才培養(yǎng)的數(shù)字化設計課程建設，課程授課質量顯著提高，訓練了學生的開拓性思維，其科技創(chuàng)新能力得到較大發(fā)展。結合學生科技創(chuàng)新活動進行課程建設，以實踐、實用為導向的學習，使得學生在學習過程中更具有主動性、積極性和能動性，課堂氣氛活躍，授課效果良好。同時，課題組在學生科技活動與競賽、學生申請國家專利、學生就業(yè)率與就業(yè)質量的提高、學生課程教學與課程設計質量提高、教材與電子教案出版和推廣等方面取得了豐碩成果，達到了課程建設的效果。

[ 注 釋 ]

[1] 李明.依托校企聯(lián)合實驗室的PBL創(chuàng)新人才培養(yǎng)機制初探[J].實驗室研究與探索，2012（8）：269-273.

[2] 吳愛華，侯永峰，陳精鋒等.深入實施“拔尖計劃”探索拔尖創(chuàng)新人才培養(yǎng)機制[J].中國大學教學，2014（3）：4-8.

[3] 王衛(wèi)偉.培養(yǎng)學生基礎類課程實踐能力的教學改革探討——以《材料測試技術及方法》為例[J].教育教學論壇，2014（18）：30-31.

[4] 張安富，劉興鳳.實施“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”的思考[J].高等工程教育研究，2010（4）：56-59.

[5] 林健.“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”專業(yè)培養(yǎng)方案研究[J].清華大學教育研究，2011（2）：47-55.

[責任編輯：鐘 嵐]

[收稿時間]2014-12-28

[基金項目]山東科技大學特色名校建設項目“基于應用型創(chuàng)新人才培養(yǎng)的三維設計教學方法研究”、“Creo教材建設”。

[作者簡介]丁淑輝（1977-），男，山東青州人，碩士，副教授，研究方向：CAD / CAM;鐘佩思（1966-），男，山東萊陽人，博士，教授，研究方向：并行工程、智能制造;王明燕（1979-），女，山東泰安人，碩士，講師，研究方向：噪聲與振動。