朱紅波，王偉，李凡，王迪

三維數(shù)字化教學(xué)資源在高職院校學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)中的應(yīng)用＊

朱紅波，王偉，李凡，王迪

（克拉瑪依職業(yè)技術(shù)學(xué)院，新疆 克拉瑪依 834000）

隨著中國社會經(jīng)濟發(fā)展和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型升級不斷加快，企業(yè)對技術(shù)應(yīng)用型人才創(chuàng)新能力要求逐步提高。在“互聯(lián)網(wǎng)+教育”背景下，信息技術(shù)推動高職院校教學(xué)形式、內(nèi)容以及方法不斷創(chuàng)新。通過分析當前高職院校針對學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)采取的措施，提出應(yīng)用三維CAD軟件針對企業(yè)典型機械設(shè)備和3D大賽競賽項目開發(fā)三維數(shù)字化教學(xué)資源，建立虛擬實訓(xùn)平臺，將信息技術(shù)融入教學(xué)改革、教學(xué)資源開發(fā)與應(yīng)用，促進學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)。

三維數(shù)字化；教學(xué)資源；高職院校：創(chuàng)新能力

隨著中國社會經(jīng)濟發(fā)展和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型升級，企業(yè)特別是中小微企業(yè)的技術(shù)研發(fā)和產(chǎn)品升級要求技術(shù)工人不僅要掌握專業(yè)基礎(chǔ)理論知識、職業(yè)技能，還要具備一定的工程應(yīng)用能力和創(chuàng)新能力。高等職業(yè)教育以培養(yǎng)高級應(yīng)用型技術(shù)人才為目標，為產(chǎn)業(yè)發(fā)展和技術(shù)進步提供人才保障，加強學(xué)生創(chuàng)新能力和創(chuàng)新精神培養(yǎng)既是職業(yè)教育必然的發(fā)展趨勢，更是高職學(xué)生成長與發(fā)展的現(xiàn)實需要[1]。隨著國家創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展戰(zhàn)略的實施和現(xiàn)代信息技術(shù)在教育教學(xué)改革中的不斷應(yīng)用，以信息化手段促進創(chuàng)新能力培養(yǎng)逐漸成為近幾年來高職教育研究的熱點問題。

1 高職院校學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)現(xiàn)狀

高職教育強調(diào)職業(yè)教育特性，以學(xué)生就業(yè)為中心，主要針對學(xué)生畢業(yè)后就業(yè)崗位設(shè)置課程內(nèi)容，通過各種實踐教 學(xué)強化技能訓(xùn)練。隨著高職教育改革的深入實施，許多的高職院校在人才培養(yǎng)目標、課程內(nèi)容、教學(xué)方法和手段等方 面進行了大量的改革和創(chuàng)新，但基于崗位操作規(guī)范固化的教學(xué)模式和技能訓(xùn)練模式，不利于學(xué)生創(chuàng)新意識的培養(yǎng)和職業(yè)發(fā)展。

隨著企業(yè)對技術(shù)技能人才創(chuàng)新能力的要求不斷提高，各高職院校圍繞學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)進行了大量的研究和探索，主要體現(xiàn)在：①進一步明確人才培養(yǎng)目標，修訂和完善專業(yè)人才培養(yǎng)方案，將創(chuàng)新教育貫徹人才培養(yǎng)各個環(huán)節(jié)[2]；②加強校內(nèi)外實訓(xùn)基地建設(shè)和師資隊伍建設(shè)，完善專業(yè)課程體系、設(shè)置創(chuàng)新課程，在專業(yè)教育中融入創(chuàng)新教育[3]；③打造創(chuàng)新能力培養(yǎng)平臺、制訂獎勵制度，鼓勵學(xué)生參加創(chuàng)新社團、科研項目、學(xué)科競賽；④創(chuàng)新教學(xué)模式，將信息技術(shù)、數(shù)字媒體資源融入專業(yè)課程教學(xué)，采用線上、線下結(jié)合，發(fā)揮學(xué)生主動學(xué)習(xí)效應(yīng)等方面。這些措施對高職院校學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)起到了積極的促進作用，但隨著現(xiàn)代信息技術(shù)的發(fā)展，人們可以通過多種平臺和途徑獲取知識和信息，在“互聯(lián)網(wǎng)+教育”背景下探索數(shù)字化教學(xué)資源在創(chuàng)新能力培養(yǎng)中的應(yīng)用也逐漸成為現(xiàn)代職業(yè)教育一種新的發(fā)展趨勢。

2 數(shù)字化教學(xué)資源的特點與優(yōu)勢

隨著中國教育信息化的快速發(fā)展，傳統(tǒng)的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)手段和教學(xué)方法已經(jīng)不能適應(yīng)經(jīng)濟社會發(fā)展對高職院校學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)要求。信息化教學(xué)作為一種新的教學(xué)模式，將各種數(shù)字化教學(xué)資源應(yīng)用于職業(yè)教育人才培養(yǎng)，極大地豐富了教學(xué)內(nèi)容，創(chuàng)新了教學(xué)方法，提高了學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和主動性。數(shù)字化教學(xué)資源是一種以信息化手段為主要載體的新型信息資源，它將各種知識、資料、信息等以文字、圖片、動畫、視頻、虛擬仿真等多種形式呈現(xiàn)的資源集合[4]，具有展現(xiàn)形式多樣、學(xué)習(xí)方式靈活、資源分享平衡、交互體驗性好、真實感強等特點，適合學(xué)習(xí)者主動學(xué)習(xí)、互動學(xué)習(xí)、直觀學(xué)習(xí)和移動學(xué)習(xí)，可靈活應(yīng)用于線上、線下多種教學(xué)過程。教學(xué)實踐表明，在專業(yè)課程教學(xué)中有效利用各種數(shù)字化教學(xué)資源，可以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，是培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力和創(chuàng)新能力的有效途徑[5]。

3 三維數(shù)字化教學(xué)資源的開發(fā)與應(yīng)用

近年來，高職院校教學(xué)資源庫建設(shè)不斷推進，各種微課、慕課、精品在線開放課程等多種信息化教學(xué)模式逐漸形成，促使高職教育數(shù)字化教學(xué)資源建設(shè)快速發(fā)展，但教學(xué)資源重復(fù)建設(shè)、教學(xué)資源利用率低等問題仍制約著數(shù)字化教學(xué)資源在高職院校實際教學(xué)過程中發(fā)揮更高效、更重要的作用[6]。造成數(shù)字化教學(xué)資源利用率低的一個重要原因是高質(zhì)量教學(xué)資源少、資源類型單一，以文本、圖片、PPT等資源為主，并且只是簡單堆積。高職院校應(yīng)圍繞當前“互聯(lián)網(wǎng)+教育”、智慧學(xué)習(xí)環(huán)境建設(shè)，結(jié)合高職專業(yè)特點和學(xué)生實際，重點加強視頻動畫、三維仿真、虛擬實訓(xùn)等立體化教學(xué)資源和應(yīng)用平臺，進而滿足開放式、交互式信息化教學(xué)要求和學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)。三維CAD是新一代數(shù)字化、虛擬化和智能化設(shè)計平臺的基礎(chǔ)，是培育創(chuàng)新型人才的重要工具?；谌SCAD軟件開發(fā)三維數(shù)字化教學(xué)資源，有效解決高職院校實訓(xùn)設(shè)備不足、場地受限、實訓(xùn)安全等問題，推動現(xiàn)代信息技術(shù)在高職教育教學(xué)改革以及創(chuàng)新型人才培養(yǎng)中的應(yīng)用。

3.1 針對企業(yè)設(shè)備開發(fā)三維數(shù)字化教學(xué)資源

結(jié)合高職機械類專業(yè)工程應(yīng)用性和實踐性強的特點，調(diào)研畢業(yè)生崗位操作設(shè)備種類，通過查閱設(shè)備圖紙資料和對設(shè)備進行現(xiàn)場測繪，獲得零件各種尺寸和技術(shù)要求，應(yīng)用Solidworks、3DVIA等軟件進行零件三維建模、產(chǎn)品裝配、運動仿真等，累計完成單級懸臂式離心泵、單級雙吸離心泵、多級離心泵、漩渦泵、螺桿泵、齒輪泵、隔膜泵、空氣壓縮機、機床主軸箱等20余種設(shè)備和部件的1 300余個零件的三維建模及裝配，以電子課件、電子圖冊、視頻、三維模型、動畫及混合媒體等多種形式呈現(xiàn)的數(shù)字化教學(xué)資源庫，實現(xiàn)了專業(yè)課教學(xué)和學(xué)生自主學(xué)習(xí)等功能。利用 Solidworks 軟件建模導(dǎo)入3DVIA Composer建立三維虛擬拆裝平臺，實現(xiàn)觀看方式和零件細節(jié)交互的虛擬展示，可以生動形象地展示設(shè)備的各個部件、內(nèi)部結(jié)構(gòu)、工作原理，在虛擬拆裝過程中可以對設(shè)備進行拆卸、安裝、移動、旋轉(zhuǎn)、放大縮小和運動仿真等操作，同時也可以對以往的步驟進行更改和回放。通過虛擬拆裝平臺和真實實訓(xùn)拆裝實現(xiàn)教學(xué)過程中的虛實結(jié)合，這樣既能提高教學(xué)效率，又能避免大量的破壞性拆裝，提高了學(xué)生的工程實踐技能，加深了對相應(yīng)理論知識的理解，可以讓課程更具靈動性、互動性、直觀性，提高學(xué)習(xí)興趣，擺脫傳統(tǒng)教學(xué)理論過多、缺乏實踐的弊端，還能讓理論與實踐更好的結(jié)合，促進學(xué)生動手能力、空間思維能力和創(chuàng)新能力培養(yǎng)。

3.2 圍繞“3D大賽”競賽項目開發(fā)三維數(shù)字化教學(xué)資源

近年來，全國各地陸續(xù)舉辦各級各類創(chuàng)新設(shè)計大賽，為高職院校各專業(yè)學(xué)生提供廣闊的創(chuàng)新實踐平臺。其中三維數(shù)字化創(chuàng)新設(shè)計大賽（簡稱“3D大賽”）以“三維數(shù)字化”與“創(chuàng)新設(shè)計”為特色，以“創(chuàng)意、創(chuàng)造、創(chuàng)業(yè)”為核心，是在國家大力推進創(chuàng)新驅(qū)動，實現(xiàn)從“制造大國”到“創(chuàng)造大國”轉(zhuǎn)變，大力發(fā)展“互聯(lián)網(wǎng)+”和數(shù)字經(jīng)濟新時代開展的一項大型公益賽事[7]，要求將實用創(chuàng)新活動基于三維數(shù)字化平臺或使用三維數(shù)字化技術(shù)工具實現(xiàn)，是高職機械類專業(yè)學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)的有效載體。結(jié)合企業(yè)典型機械設(shè)備，根據(jù)全國“3D大賽”競賽規(guī)程設(shè)計訓(xùn)練項目，指導(dǎo)教師與參賽學(xué)生通過認真研究，提出作品設(shè)計思路，充分掌握設(shè)備的結(jié)構(gòu)和工作原理后，由學(xué)生分工協(xié)作，應(yīng)用三維CAD軟件完成零件的創(chuàng)新設(shè)計、三維建模、虛擬裝配、干涉檢查、運動仿真、后期渲染、3D打印等過程。通過完成參賽作品，學(xué)生全面地掌握三維設(shè)計軟件的應(yīng)用和機械零件的分析設(shè)計能力，工程實踐能力和創(chuàng)新能力大大提高。結(jié)合參賽情況，指導(dǎo)教師將優(yōu)秀參賽作品進行總結(jié)完善、分類歸檔，作為教學(xué)案例應(yīng)用于后續(xù)的相關(guān)課程教學(xué)，不斷充實和完善專業(yè)三維數(shù)字化教學(xué)資源庫，形成以賽促教、以賽促學(xué)、以賽促建的良性循環(huán)。

4 結(jié)語

數(shù)字化教學(xué)資源的開發(fā)與應(yīng)用是教育信息化建設(shè)的重要組成部分，體現(xiàn)高職院校教育教學(xué)改革和現(xiàn)代信息技術(shù)應(yīng)用成果?；谌SCAD軟件平臺開發(fā)的三維數(shù)字化教學(xué)資源與實物設(shè)備一一對應(yīng)，在教學(xué)中可以做到虛實結(jié)合、虛實兼顧。既避免了以虛代實缺乏真實場景體驗的不足，又為真實設(shè)備拆裝實訓(xùn)教學(xué)提供了必要的鋪墊和補充。高質(zhì)量的三維數(shù)字化教學(xué)資源的開發(fā)與應(yīng)用拓展了教學(xué)活動內(nèi)容與形式，擴展了課堂教學(xué)的時間與空間，有利于激發(fā)學(xué)生主動學(xué)習(xí)的熱情，促進自我學(xué)習(xí)和提高，為教學(xué)方法的改革與創(chuàng)新提供平臺，為培養(yǎng)具有扎實的專業(yè)理論知識、強烈的工程創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力的應(yīng)用型創(chuàng)新人才奠定基礎(chǔ)。

［1］趙桂英，王忠光，王再學(xué)，等.高職院校大學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)綜述［J］.文教資料，2016（11）：127-128.

［2］楊占堯.構(gòu)建高職院校學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)體系的研究與實踐［J］.河南機電高等專科學(xué)校學(xué)報，2017（5）：11-14.

［3］鄭金偉，李瑞星.高職院校創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育與專業(yè)教育互動融合的有效路徑探析［J］.創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)理論研究與實踐，2019（9）：77-78.

［4］原莉.淺議高職院校數(shù)字化教學(xué)資源建設(shè)［J］.包頭職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報，2019（6）：27-29.

［5］劉岱，樊智勇，張文林.GE-nx發(fā)動機虛擬仿真教學(xué)資源建設(shè)與實踐［J］.教育教學(xué)論壇，2019（10）：140-141.

［6］陳暉，孟祥磊.《汽車發(fā)動機機械系統(tǒng)檢修》課程數(shù)字化教學(xué)資源建設(shè)的研究［J］.教育現(xiàn)代化，2019（3）：119-129.

［7］何江波.3D大賽在低年級本科生創(chuàng)新能力培養(yǎng)中的應(yīng)用［J］.教育教學(xué)論壇，2019（8）：69-70.

G712

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2020.18.063

2095－6835（2020）18－0152－02

克拉瑪依市科技計劃項目（2020年）創(chuàng)新環(huán)境建設(shè)計劃（軟科學(xué)）項目“基于學(xué)科競賽的高職院校學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)研究與實踐”

朱紅波（1982—），男，遼寧撫順人，碩士，克拉瑪依職業(yè)技術(shù)學(xué)院講師，研究方向為機械制造質(zhì)量控制、設(shè)備維修、高職教育。

〔編輯：王霞〕