三维数字化教学资源在高职院校学生创新能力培养中的应用＊

2020-11-28朱红波王伟李凡王迪

科技与创新 2020年18期

朱红波，王伟，李凡，王迪

朱红波，王伟，李凡，王迪

（克拉玛依职业技术学院，新疆克拉玛依 834000）

随着中国社会经济发展和产业结构转型升级不断加快，企业对技术应用型人才创新能力要求逐步提高。在“互联网+教育”背景下，信息技术推动高职院校教学形式、内容以及方法不断创新。通过分析当前高职院校针对学生创新能力培养采取的措施，提出应用三维CAD软件针对企业典型机械设备和3D大赛竞赛项目开发三维数字化教学资源，建立虚拟实训平台，将信息技术融入教学改革、教学资源开发与应用，促进学生创新能力培养。

三维数字化；教学资源；高职院校：创新能力

随着中国社会经济发展和产业结构转型升级，企业特别是中小微企业的技术研发和产品升级要求技术工人不仅要掌握专业基础理论知识、职业技能，还要具备一定的工程应用能力和创新能力。高等职业教育以培养高级应用型技术人才为目标，为产业发展和技术进步提供人才保障，加强学生创新能力和创新精神培养既是职业教育必然的发展趋势，更是高职学生成长与发展的现实需要[1]。随着国家创新驱动发展战略的实施和现代信息技术在教育教学改革中的不断应用，以信息化手段促进创新能力培养逐渐成为近几年来高职教育研究的热点问题。

1 高职院校学生创新能力培养现状

高职教育强调职业教育特性，以学生就业为中心，主要针对学生毕业后就业岗位设置课程内容，通过各种实践教学强化技能训练。随着高职教育改革的深入实施，许多的高职院校在人才培养目标、课程内容、教学方法和手段等方面进行了大量的改革和创新，但基于岗位操作规范固化的教学模式和技能训练模式，不利于学生创新意识的培养和职业发展。

随着企业对技术技能人才创新能力的要求不断提高，各高职院校围绕学生创新能力培养进行了大量的研究和探索，主要体现在：①进一步明确人才培养目标，修订和完善专业人才培养方案，将创新教育贯彻人才培养各个环节[2]；②加强校内外实训基地建设和师资队伍建设，完善专业课程体系、设置创新课程，在专业教育中融入创新教育[3]；③打造创新能力培养平台、制订奖励制度，鼓励学生参加创新社团、科研项目、学科竞赛；④创新教学模式，将信息技术、数字媒体资源融入专业课程教学，采用线上、线下结合，发挥学生主动学习效应等方面。这些措施对高职院校学生创新能力的培养起到了积极的促进作用，但随着现代信息技术的发展，人们可以通过多种平台和途径获取知识和信息，在“互联网+教育”背景下探索数字化教学资源在创新能力培养中的应用也逐渐成为现代职业教育一种新的发展趋势。

2 数字化教学资源的特点与优势

随着中国教育信息化的快速发展，传统的教学内容、教学手段和教学方法已经不能适应经济社会发展对高职院校学生创新能力的培养要求。信息化教学作为一种新的教学模式，将各种数字化教学资源应用于职业教育人才培养，极大地丰富了教学内容，创新了教学方法，提高了学生学习兴趣和主动性。数字化教学资源是一种以信息化手段为主要载体的新型信息资源，它将各种知识、资料、信息等以文字、图片、动画、视频、虚拟仿真等多种形式呈现的资源集合[4]，具有展现形式多样、学习方式灵活、资源分享平衡、交互体验性好、真实感强等特点，适合学习者主动学习、互动学习、直观学习和移动学习，可灵活应用于线上、线下多种教学过程。教学实践表明，在专业课程教学中有效利用各种数字化教学资源，可以激发学生学习兴趣，是培养学生自主学习能力和创新能力的有效途径[5]。

3 三维数字化教学资源的开发与应用

近年来，高职院校教学资源库建设不断推进，各种微课、慕课、精品在线开放课程等多种信息化教学模式逐渐形成，促使高职教育数字化教学资源建设快速发展，但教学资源重复建设、教学资源利用率低等问题仍制约着数字化教学资源在高职院校实际教学过程中发挥更高效、更重要的作用[6]。造成数字化教学资源利用率低的一个重要原因是高质量教学资源少、资源类型单一，以文本、图片、PPT等资源为主，并且只是简单堆积。高职院校应围绕当前“互联网+教育”、智慧学习环境建设，结合高职专业特点和学生实际，重点加强视频动画、三维仿真、虚拟实训等立体化教学资源和应用平台，进而满足开放式、交互式信息化教学要求和学生创新能力培养。三维CAD是新一代数字化、虚拟化和智能化设计平台的基础，是培育创新型人才的重要工具。基于三维CAD软件开发三维数字化教学资源，有效解决高职院校实训设备不足、场地受限、实训安全等问题，推动现代信息技术在高职教育教学改革以及创新型人才培养中的应用。

3.1 针对企业设备开发三维数字化教学资源

结合高职机械类专业工程应用性和实践性强的特点，调研毕业生岗位操作设备种类，通过查阅设备图纸资料和对设备进行现场测绘，获得零件各种尺寸和技术要求，应用Solidworks、3DVIA等软件进行零件三维建模、产品装配、运动仿真等，累计完成单级悬臂式离心泵、单级双吸离心泵、多级离心泵、漩涡泵、螺杆泵、齿轮泵、隔膜泵、空气压缩机、机床主轴箱等20余种设备和部件的1 300余个零件的三维建模及装配，以电子课件、电子图册、视频、三维模型、动画及混合媒体等多种形式呈现的数字化教学资源库，实现了专业课教学和学生自主学习等功能。利用 Solidworks 软件建模导入3DVIA Composer建立三维虚拟拆装平台，实现观看方式和零件细节交互的虚拟展示，可以生动形象地展示设备的各个部件、内部结构、工作原理，在虚拟拆装过程中可以对设备进行拆卸、安装、移动、旋转、放大缩小和运动仿真等操作，同时也可以对以往的步骤进行更改和回放。通过虚拟拆装平台和真实实训拆装实现教学过程中的虚实结合，这样既能提高教学效率，又能避免大量的破坏性拆装，提高了学生的工程实践技能，加深了对相应理论知识的理解，可以让课程更具灵动性、互动性、直观性，提高学习兴趣，摆脱传统教学理论过多、缺乏实践的弊端，还能让理论与实践更好的结合，促进学生动手能力、空间思维能力和创新能力培养。

3.2 围绕“3D大赛”竞赛项目开发三维数字化教学资源

近年来，全国各地陆续举办各级各类创新设计大赛，为高职院校各专业学生提供广阔的创新实践平台。其中三维数字化创新设计大赛（简称“3D大赛”）以“三维数字化”与“创新设计”为特色，以“创意、创造、创业”为核心，是在国家大力推进创新驱动，实现从“制造大国”到“创造大国”转变，大力发展“互联网+”和数字经济新时代开展的一项大型公益赛事[7]，要求将实用创新活动基于三维数字化平台或使用三维数字化技术工具实现，是高职机械类专业学生创新能力培养的有效载体。结合企业典型机械设备，根据全国“3D大赛”竞赛规程设计训练项目，指导教师与参赛学生通过认真研究，提出作品设计思路，充分掌握设备的结构和工作原理后，由学生分工协作，应用三维CAD软件完成零件的创新设计、三维建模、虚拟装配、干涉检查、运动仿真、后期渲染、3D打印等过程。通过完成参赛作品，学生全面地掌握三维设计软件的应用和机械零件的分析设计能力，工程实践能力和创新能力大大提高。结合参赛情况，指导教师将优秀参赛作品进行总结完善、分类归档，作为教学案例应用于后续的相关课程教学，不断充实和完善专业三维数字化教学资源库，形成以赛促教、以赛促学、以赛促建的良性循环。

4 结语

数字化教学资源的开发与应用是教育信息化建设的重要组成部分，体现高职院校教育教学改革和现代信息技术应用成果。基于三维CAD软件平台开发的三维数字化教学资源与实物设备一一对应，在教学中可以做到虚实结合、虚实兼顾。既避免了以虚代实缺乏真实场景体验的不足，又为真实设备拆装实训教学提供了必要的铺垫和补充。高质量的三维数字化教学资源的开发与应用拓展了教学活动内容与形式，扩展了课堂教学的时间与空间，有利于激发学生主动学习的热情，促进自我学习和提高，为教学方法的改革与创新提供平台，为培养具有扎实的专业理论知识、强烈的工程创新意识和创新能力的应用型创新人才奠定基础。

［1］赵桂英，王忠光，王再学，等.高职院校大学生创新能力培养综述［J］.文教资料，2016（11）：127-128.

［2］杨占尧.构建高职院校学生创新能力培养体系的研究与实践［J］.河南机电高等专科学校学报，2017（5）：11-14.

［3］郑金伟，李瑞星.高职院校创新创业教育与专业教育互动融合的有效路径探析［J］.创新创业理论研究与实践，2019（9）：77-78.

［4］原莉.浅议高职院校数字化教学资源建设［J］.包头职业技术学院学报，2019（6）：27-29.

［5］刘岱，樊智勇，张文林.GE-nx发动机虚拟仿真教学资源建设与实践［J］.教育教学论坛，2019（10）：140-141.

［6］陈晖，孟祥磊.《汽车发动机机械系统检修》课程数字化教学资源建设的研究［J］.教育现代化，2019（3）：119-129.

［7］何江波.3D大赛在低年级本科生创新能力培养中的应用［J］.教育教学论坛，2019（8）：69-70.

G712

10.15913/j.cnki.kjycx.2020.18.063

2095－6835（2020）18－0152－02

克拉玛依市科技计划项目（2020年）创新环境建设计划（软科学）项目“基于学科竞赛的高职院校学生创新能力培养研究与实践”

朱红波（1982—），男，辽宁抚顺人，硕士，克拉玛依职业技术学院讲师，研究方向为机械制造质量控制、设备维修、高职教育。