摘 要：三維建模在工業(yè)中、大學(xué)生的學(xué)習(xí)中以及職業(yè)技能競賽中都有著相當(dāng)?shù)闹匾浴；谌S建模的課外工匠班的教學(xué)模式是一種獨立于行政班的教學(xué)模式，重構(gòu)教學(xué)目標(biāo)，制作教學(xué)資源，將學(xué)生按水平分成不同小組，利用課后時間以自學(xué)為主，老師定期進行輔導(dǎo)，并對不同學(xué)生提供個性化輔導(dǎo)和幫助，并建立完善的考核方法，最后成立工作室服務(wù)社會。學(xué)生在學(xué)習(xí)成績、技能競賽中都獲得了不錯的成績，在工作室中也完成了不少的企業(yè)項目。此教學(xué)模式效果顯著，可為其他課程的教學(xué)提供借鑒和啟發(fā)，為職業(yè)學(xué)校的高質(zhì)量發(fā)展提供有力支持。

關(guān)鍵詞：三維建模 課外工匠班 教學(xué)模式研究

隨著三維建模技術(shù)的廣泛應(yīng)用，掌握三維建模能力已經(jīng)成為高職院校機械類專業(yè)學(xué)生的基本技能之一。有以“崗課賽證”機制下研究三維建模課程的[1]，有基于成果導(dǎo)向研究三維建模課程改革的[2]，有面向應(yīng)用創(chuàng)新能力進行課程改革的[3]，還有基于CDIO課程體系的教學(xué)改革的[4]。本課題組將開設(shè)課外工匠班入手，將三維建模課程與提升學(xué)生職業(yè)能力，以及對標(biāo)技能競賽相結(jié)合，摸索出一條獨特的教學(xué)模式。

1 三維建模的重要性

1.1 三維建模在工業(yè)中的應(yīng)用

隨著科技的發(fā)展，三維建模在工業(yè)中的應(yīng)用越來越廣泛，在產(chǎn)品設(shè)計和開發(fā)、制造和加工、產(chǎn)品可視化和展示、增強現(xiàn)實（AR）和虛擬現(xiàn)實（VR）、售后服務(wù)和維修等方面都有著越來越重要的應(yīng)用。

1.2 三維建模對大學(xué)生的作用

1.2.1 增強空間想象力

在虛擬的三維環(huán)境中進行設(shè)計和操作，從而幫助他們培養(yǎng)空間想象能力。

1.2.2 加強設(shè)計能力

通過三維建模，學(xué)生可以更加直觀地呈現(xiàn)設(shè)計思路和結(jié)果。

1.2.3 提供實驗平臺

學(xué)生可以在建模軟件中模擬機械部件或系統(tǒng)的運行過程，測試其性能和參數(shù)，并進行優(yōu)化設(shè)計。

1.2.4 增加學(xué)習(xí)興趣

以動畫的形式展示機械零件的運動和工作過程，增加學(xué)習(xí)的趣味性和可視化效果。

總之，通過三維建模技術(shù)，對學(xué)生的學(xué)習(xí)具有積極的促進作用，有助于他們更好地掌握機械設(shè)計原理和技術(shù)，提高專業(yè)水平和職業(yè)能力。

1.3 三維建模在職業(yè)技能競賽中的重要性

職業(yè)院校與普通高校的一大區(qū)別在于，職業(yè)院校強調(diào)職業(yè)技能的掌握，而衡量職業(yè)技能的一個重要途徑就是參加職業(yè)技能大賽，因此職業(yè)技能大賽在職業(yè)院校的教育水平評價體系中有著獨特的地位。目前主要的技能競賽有世界技能大賽、全國職業(yè)院校技能大賽等，其中多個賽項都與三維建模有關(guān)，包括：CAD機械設(shè)計、數(shù)字化設(shè)計與制造、工業(yè)數(shù)字孿生、“高教杯”全國大學(xué)生先進成圖技術(shù)與產(chǎn)品信息建模創(chuàng)新大賽等。

在這些技能競賽中，都需要利用三維軟件設(shè)計、制作各種三維模型，有的還需要進行裝配、出二維工程圖、進行動畫演示、圖片渲染、進行應(yīng)力分析等。各個競賽對三維軟件的操作要求各有不同，但基本的三維建模要求是相同的。

2 成立課外工匠班的作用

2.1 是對課程的有益補充

本校只在少數(shù)專業(yè)開設(shè)有三維建模課程，大部分專業(yè)并沒有開設(shè)。因此開設(shè)三維建模的課外工匠班，利用課余時間組織學(xué)生進行學(xué)習(xí)，是對課程的有益補充，同時為今后大規(guī)模開設(shè)相關(guān)課程提供一定經(jīng)驗。

2.2 為技能競賽選拔好選手

職業(yè)院校大一學(xué)生的知識和技能都有所欠缺，大三學(xué)生則忙于寫論文找工作，所以大二學(xué)生成為職業(yè)技能競賽的主要選拔對象。而學(xué)校中少數(shù)專業(yè)開展的三維建模課程都在大二或者大三，對于選拔學(xué)生參加技能競賽并沒有太多的作用。在大一就成立三維建模課外工匠班，招收對此有興趣的學(xué)生進行學(xué)習(xí)，能增加學(xué)生的學(xué)習(xí)時間，從而選拔出優(yōu)秀的苗子，在技能競賽中取得好成績。

2.3 避免職業(yè)技能大賽的通病

舉行職業(yè)技能大賽的最初目的是提升學(xué)校的教學(xué)效果，提高學(xué)生的職業(yè)技能。然而，在現(xiàn)實過程中，學(xué)校往往只挑選幾個學(xué)生進行突擊式訓(xùn)練，忽視了廣大學(xué)生的需求。這種情況的出現(xiàn)既是學(xué)校追求速成效果的結(jié)果，也是因為競賽項目的難度超出了許多學(xué)生的接受能力，無法簡單引入課程體系。

為了解決這一問題，課程團隊決定建立課后工匠班，讓學(xué)生根據(jù)自己的興趣自愿學(xué)習(xí)，同時將與技能建賽相關(guān)的三維建模內(nèi)容細分，讓學(xué)生能夠選擇適合自己學(xué)習(xí)興趣和能力的層次進行學(xué)習(xí)。根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)成績，頒發(fā)不同水平的工匠證書，以激發(fā)他們的學(xué)習(xí)興趣。這樣既能選拔競賽苗子，提高競賽成績，也能更好地服務(wù)廣大學(xué)生，滿足不同層次學(xué)生的需求，提升他們的職業(yè)技能。

2.4 避免行政工匠班的弊病

過去，學(xué)校曾經(jīng)實施過行政工匠班，通過一段時間的考查，從各班級挑選優(yōu)秀的學(xué)生組成工匠班。但是，這種方式有著非常明顯的弊病，那就是原本各班級的優(yōu)秀學(xué)生被抽調(diào)出去了，剩下的學(xué)生在學(xué)習(xí)能力、學(xué)習(xí)積極性、學(xué)習(xí)習(xí)慣上都有著明顯的不足。不僅如此，剩下的學(xué)生會感覺自己被“淘汰”，學(xué)習(xí)積極性會受到明顯影響，從而導(dǎo)致整個班級的學(xué)習(xí)氛圍下降，進而間接影響整個學(xué)校的學(xué)風(fēng)。

3 課外工匠班的實施

3.1 明確教學(xué)目標(biāo)

教學(xué)目標(biāo)的設(shè)定是教學(xué)的前提。課程團隊通過企業(yè)調(diào)查、技能競賽賽題研究、參考相關(guān)課程等方式，分析歸納相關(guān)數(shù)據(jù)。然后修改人才培養(yǎng)計劃、職業(yè)崗位要求、職業(yè)能力需求、課程設(shè)置等內(nèi)容。選取或改造企業(yè)實例、技能競賽賽題，作為教學(xué)案例加入課程中，豐富教學(xué)內(nèi)容，提升教學(xué)效果，滿足崗位需求，培養(yǎng)職業(yè)能力，讓教學(xué)與企業(yè)需求相符。

實際操作中，將教學(xué)內(nèi)容分為五部分：1、三維軟件草圖的繪制，要求學(xué)生掌握二維草圖的繪制。2、三維軟件基本的建模方法，要求學(xué)生掌握拉伸、切割、旋轉(zhuǎn)等基本建模命令，通過典型機械零件的建模實例來激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。3、裝配體的基本操作，要求學(xué)生掌握各種約束命令，組裝成不同的典型裝備體。4、二維工程圖的生成，讓學(xué)生將三維模型生成工程圖，同時進行標(biāo)注，能更好地提高學(xué)生的識讀工程圖和建模的能力，對機械零件各個部分的作用有了更清晰的認識。5、圖片、動畫渲染等，讓學(xué)生對自己做的模型進行渲染，達到企業(yè)宣傳產(chǎn)品的圖片、動畫效果，提升學(xué)生的興趣，增強其成就感。教師可以根據(jù)實際情況，為不同階段的學(xué)生設(shè)置教學(xué)目標(biāo)的設(shè)置不同，適當(dāng)改變課程內(nèi)容所占課時比例，從而調(diào)整重點教學(xué)內(nèi)容。

3.2 制作教學(xué)資源

由于學(xué)生主要利用課余時間自學(xué)為主，可能沒有較長的學(xué)習(xí)時間，而以碎片化的短時間為主，所以如何保證教學(xué)效果的同時又要保證學(xué)生自主學(xué)習(xí)的積極性就是一個難點。最好的辦法就是選擇合適的項目，并針對每一個項目制作合適的圖片、PPT、動畫、微課視頻等格式。

在實際操作中，由老師挑選合適的項目載體，經(jīng)討論后確定需要制作的資源格式、內(nèi)容，老師和一部分骨干學(xué)生共同參與制作。讓骨干學(xué)生參與進來，不但能減輕老師的負擔(dān)，還能讓學(xué)生在參與制作資源的過程中加深對知識與技能的理解，同時發(fā)現(xiàn)自己的不足之處，迫使他們通過學(xué)習(xí)以彌補缺點，進而形成一個良性循環(huán)。

3.3 課后工匠班的組成和運作

從學(xué)生大一開始，通過輔導(dǎo)員宣傳、發(fā)放宣傳資料等方法進行廣泛動員，讓學(xué)生充分了解并鼓勵加入。

課后工匠班是利用課后業(yè)余時間，以興趣為先導(dǎo)、自學(xué)為主，因此不限制學(xué)生的班級、年級、專業(yè)，學(xué)生可以根據(jù)自己的實際情況選擇學(xué)習(xí)不同的內(nèi)容和難度，學(xué)生也隨時可以加入或者退出，采取完全自由的方式。因此，課后工匠班并不適合采用統(tǒng)一時間、統(tǒng)一地點的集中授課。

在實際操作中，課后工匠班的老師由一名主教師和多名輔助教師組成，主教師負責(zé)整體的教學(xué)指導(dǎo)和管理工作，輔助教師負責(zé)協(xié)助主教師進行具體的教學(xué)工作。同時，招募一些高年級的學(xué)生作為助教。在組織形式上主要采用課后小組為單位，將學(xué)生按照水平分為不同的組，教師或助教學(xué)生任組長，協(xié)調(diào)組內(nèi)學(xué)生的學(xué)習(xí)和討論工作，組內(nèi)定期組織學(xué)習(xí)和討論，并對不同學(xué)生提供個性化輔導(dǎo)和幫助。同時輔以半個月一次的集中討論，主要讓各組介紹自己的學(xué)習(xí)情況、心得體會等，老師對不同組進行點評，表揚學(xué)習(xí)進步的組和成員，鼓勵落后的學(xué)生，并適度對不同組的學(xué)員根據(jù)學(xué)習(xí)進度進行調(diào)換。老師偶爾從課題、企業(yè)的需求中選擇一些合適的內(nèi)容發(fā)布實踐活動，讓學(xué)生參與到實際的應(yīng)用中，一來可以提高學(xué)生的積極性，二來可以豐富對學(xué)生的評價手段。

3.4 建立完善課程考核方法

傳統(tǒng)課程的考核通過試卷的形式進行，這種方法不符合課后工匠班的特點，需要針對學(xué)生的實際情況，選擇合適的考核形式。

在實際操作中，采取評價+實操兩種方式進行評價。

評價是通過學(xué)生完成的作品和項目，由老師評價、同組互評和學(xué)生自評相結(jié)合的方式。對于在平時學(xué)習(xí)過程中突出的學(xué)生，特別是單獨或者輔助老師完整了某些項目的學(xué)生，老師可以根據(jù)其平時表現(xiàn)直接給予分數(shù)，不參加實操考試。

對于一些平時不怎么活躍，老師或者助教學(xué)生不清楚實際學(xué)習(xí)效果的學(xué)生，就采用實操的考核方式。實操是教師根據(jù)教學(xué)內(nèi)容提供某個機械零件圖紙，讓學(xué)生使用軟件進行三維建模等操作，以此來評價學(xué)生的軟件操作熟練程度與繪制機械零件的能力。最后，根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)成績和表現(xiàn)，頒發(fā)相應(yīng)的工匠證書，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和動力。

3.5 成立工作室，服務(wù)社會

通過調(diào)查了解，團隊老師發(fā)現(xiàn)很多小型企業(yè)由于成本的限制，并沒有專門的三維建模設(shè)計師，但企業(yè)本身對三維設(shè)計、出工程圖、制作機械運轉(zhuǎn)視頻、逆向建模等方面都有著一定的需求，加上國家鼓勵大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)，課程團隊決定設(shè)立機械設(shè)計工作室，解決一部分企業(yè)在上述方面的困難。

機械設(shè)計工作室以團隊教師為指導(dǎo)，課后工匠班學(xué)生為主體，通過網(wǎng)絡(luò)平臺進行宣傳，提供繪圖、設(shè)計、建模等相關(guān)服務(wù)。當(dāng)接到企業(yè)的任務(wù)需求后，工作室的管理員將需求分發(fā)給相應(yīng)的學(xué)生團隊，先由學(xué)生團隊進行設(shè)計，再由教師進行把關(guān)，確認符合企業(yè)要求后，再將成果交給企業(yè)，并收取一定的設(shè)計費用。

4 教學(xué)效果

4.1 增加學(xué)習(xí)興趣

課后工匠班的學(xué)生們有機會接觸到不同領(lǐng)域的知識和技能，并且通過實踐項目的開展，加深他們對所學(xué)的知識和技能的掌握和理解。通過完成企業(yè)任務(wù)的成就感和設(shè)計費激勵的正向反饋，極大地激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，讓他們更加主動、自覺地學(xué)習(xí)新知識、鉆研新技能，為將來的工作打下堅實的基礎(chǔ)。

4.2 知識技能扎實

課后工匠班的學(xué)生在做畢業(yè)設(shè)計時，在二維工程圖、三維建模方面都普遍強于其他同學(xué)，表明他們在這方面扎實的基本功。

4.3 自學(xué)能力提升

在畢業(yè)實習(xí)的過程中，工匠班的學(xué)生不僅在學(xué)校教授的知識和技能方面普遍表現(xiàn)出色，也在新知識的接受、自主學(xué)習(xí)等方面表現(xiàn)更加優(yōu)異，得到了企業(yè)的普遍認可和贊賞。這一方面證明了對學(xué)生知識和技能培養(yǎng)的成效，另一方面也體現(xiàn)了對學(xué)生自學(xué)能力培養(yǎng)的效果，這對他們今后的職業(yè)生涯更加重要。

4.4 競賽成績優(yōu)異

課后工匠班為多個職業(yè)技能競賽培養(yǎng)了一批優(yōu)秀的技能競賽選手。比如，在CAD機械設(shè)計技能大賽中，課外工匠班的多個學(xué)生獲得了省賽一二三等獎。在“高教杯”全國大學(xué)生先進成圖技術(shù)與產(chǎn)品信息建模創(chuàng)新大賽中，也有多個課外工匠班的學(xué)生獲得了國賽一二三等獎。學(xué)生的出色表現(xiàn)為學(xué)校增光添彩。

4.5 教師水平提升

在教師參與課后工匠班的過程中，不斷了解行業(yè)的最新動態(tài)，參與相應(yīng)學(xué)習(xí)進修，申報了相關(guān)的課題，發(fā)表了相關(guān)的論文。這不僅讓教師個人的能力和教學(xué)水平有了明顯的提高，還為教學(xué)改革提供了經(jīng)驗和思路。

4.6 服務(wù)企業(yè)成果顯著

在機械設(shè)計工作室成立的一年多時間中，共完成企業(yè)任務(wù)100余項，內(nèi)容包括零部件測繪、CAD繪圖、三維建模、增材制造、動畫制作等方面，共收到設(shè)計費十五萬元，除了一小部分用于維護工匠班正常運轉(zhuǎn)、購買設(shè)備外，其余都發(fā)放給參與任務(wù)的學(xué)生。

例如，有個農(nóng)產(chǎn)品企業(yè)找到機械設(shè)計工作室，需要設(shè)計一款能拾取橘子的機械抓手。工作室老師與學(xué)生通過多次詳細地溝通，確定產(chǎn)品的設(shè)計要求、性能、材料、加工工藝等內(nèi)容，建模設(shè)計了樣品，交由廠家試生產(chǎn)。在廠家生產(chǎn)、驗證并反饋問題后，老師與學(xué)生一起改進設(shè)計，再由學(xué)生進行建模。如此反復(fù)多次，最終成功地設(shè)計出了這款橘子抓夾。同學(xué)們、老師都深受鼓舞，也獲得了一筆可觀的設(shè)計費。

在這一年多時間內(nèi)，工作室和四家企業(yè)建立了穩(wěn)定的合作關(guān)系，為他們每家企業(yè)都解決了不少于5項技術(shù)難題，甚至有老師帶領(lǐng)學(xué)生曾親赴浙江企業(yè)現(xiàn)場為他們測量產(chǎn)品、建模并提供技術(shù)指導(dǎo)。在經(jīng)過企業(yè)同意的前提下，工作室老師從參與的這些項目中選取了三十多個做成教學(xué)案例，供后續(xù)的教學(xué)使用，極大地充實教學(xué)資源庫。

機械設(shè)計工作室的成立，讓學(xué)生參與到各個實際項目中，并且做完一個項目，立刻就能收到設(shè)計費，這種直接快速的正向反饋機制，遠比半年一次的期末考試和一年一次的技能競賽來得頻繁、直接，這極大地激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。學(xué)生們經(jīng)常為了克服一個項目的難點，自覺地請教老師，或者上網(wǎng)學(xué)習(xí)，真正達到了學(xué)生自學(xué)，老師一旁指點的理想狀態(tài)。同時，為這么多企業(yè)工廠解決了生產(chǎn)過程中的各種問題，也能提高這些企業(yè)的生產(chǎn)效率，為社會創(chuàng)造價值，同時還符合國家大力推廣大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的政策。

5 結(jié)語

基于三維建模的課外工匠班的教學(xué)模式，利用課余時間讓有興趣的學(xué)生自主學(xué)習(xí)，提升學(xué)習(xí)效果，提高學(xué)生的職業(yè)能力，同時成立機械設(shè)計工作室讓學(xué)生參與到企業(yè)的項目中，不但提升了他們的能力，激發(fā)了學(xué)習(xí)積極性，還服務(wù)企業(yè)為社會創(chuàng)造財富。但是，此模式在運轉(zhuǎn)過程中還有很多的不足之處，需要在實踐中不斷改進提高。

基金項目：湖南省教育廳科學(xué)研究課題：基于技能競賽的《CAD機械設(shè)計》課外工匠班教學(xué)模式的探索與實踐（項目編號：22C1411）。

參考文獻：

[1]楊梓嘉.“崗課賽證”綜合育人機制下三維建?；A(chǔ)課程的教學(xué)改革探索[J].柳州職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報，2023，23（3）：89-94.

[2]張麗婷.基于成果導(dǎo)向的“三維建模與仿真”課程教學(xué)改革探究[J].模具制造，2023，23（10）：49-51.

[3]李林.面向應(yīng)用創(chuàng)新能力培養(yǎng)的三維建模課程改革實踐[J].科教導(dǎo)刊（電子版），2023（21）：18-20，24.

[4]張宇晴，李小英，張金穎.基于CDIO課程體系的三維建模課程改革研究[J].大學(xué)教育，2018（5）：80-82.