创新创业教育在机电专业3D打印课程中的探索

冯妍平

(江苏省涟水中等专业学校,江苏 淮安 223401)

0 引言

随着全球经济的快速发展,创新和创业已成为当前社会发展的重要驱动力[1-2]。创新创业教育作为职业教育中的重要组成部分,其目标是培养具有创新意识和实践能力的人才,提高学生综合素质和就业竞争力[3-5]。然而,在机电专业课程中融入创新创业教育仍面临一些挑战,如平衡实践和理论的比重、引导学生发挥主观能动性、建立有效的教学模式等。

该文以3D打印课程为例,探讨了在机电专业课程中融入创新创业教育的教学方法。通过文献综述和实践探索,总结了在机电专业课程中融入创新创业教育的必要性和可行性,以及3D打印技术在创新创业教育中的应用和教学设计。在教学实践中,采用项目驱动、学生自主和跨学科合作等教学方法,引导学生发挥主观能动性,培养学生创新创业和实践的能力。总结了一些有效的教学方法和经验,为其他机电专业课程的创新创业教育提供借鉴和启示。

1 理论背景

1.1 概念及目标

创新创业教育是指通过对学生创新和创业能力进行培养,促进学生在未来职业中发挥自身优势,实现个人价值的过程,其目标是培养具有创新意识和实践能力的人才,促进学生综合素质和就业竞争力。在现代社会,创新和创业已经成为经济发展的重要驱动力,创新创业教育的意义日益凸显[6-8]。

1.2 发展历程

1.2.1 萌芽和探索阶段

教育机构和创新创业教育者开始尝试和探索如何构建一个有针对性的课程体系,培养学生创新思维、创业能力和实际操作技能,其主要特点和活动可分为以下3点:

1)意识培养和宣传。教育机构开始关注创新创业教育的重要性,通过宣传活动、讲座等方式提高学生对创新创业的认识和兴趣。

2)课程实验。设计和开设初步的创新创业课程,尝试将创新、创业理念融入到现有课程中,或者单独开设一些创新创业相关的课程。

3)导师支持。邀请有经验的创业者、行业专家等作为导师,为学生提供指导和实际案例分享,帮助学生了解实际创业情境。

1.2.2 全面建设阶段

全面建设阶段是高效创新创业教育课程体系发展的第二个阶段。该阶段,基于萌芽和探索阶段的经验和反馈,教育机构会逐步完善和扩展创新创业教育的课程体系,更全面地培养学生创新创业能力。在全面建设阶段,主要特点和活动如下:

1)课程体系优化。教育机构会逐步建立更为系统、完整的创新创业课程体系,涵盖创意生成、商业模式设计、市场营销、风险管理等各个方面的知识和技能。

2)实践导向。更加强调实践性教学,通过项目驱动、实习、创业实践等方式,让学生在实际环境中应用所学知识,培养实际操作和解决问题的能力。

1.2.3 核心阶段

在核心阶段,教育机构将深入挖掘创新创业教育的内涵,不断创新和优化课程体系,同时,也需要密切关注社会变化和行业需求的变化,及时进行调整,设计前瞻性课程,引入最新的理念、技术和方法,确保教育内容与实际发展保持同步。

1.3 机电专业课程特点

机电专业是现代工程技术的重要学科,涉及机械、电气、控制等多个领域。其特点是理论与实践相结合,需要学生具备扎实的理论基础和实践能力。同时,机电专业课程难度较大,学生需要具有较强的数学和物理知识。但机电专业课程融入创新创业教育仍面临一些挑战,如平衡实践和理论的比重、引导学生发挥主观能动性、建立有效的教学模式等。

1.4 3D打印技术

3D打印技术是一种快速成型技术,具有快速、精确、灵活等优点。在创新创业教育中,3D打印技术可以帮助学生快速实现产品原型的制作并展示,激发学生创新创业思维和实践能力。同时,3D打印技术也可以帮助学生了解现代工程技术的发展趋势和应用前景,提高学生就业竞争力。

2 3D打印课程设计

2.1 课程目标

基于创新创业教育理念,3D打印课程主要目标是培养学生创新创业意识和实践能力,通过3D打印技术的应用,帮助学生了解现代工程技术的发展趋势和应用前景,提高学生就业竞争力。具体课程目标如下:

1)掌握3D打印技术的基本原理和操作方法;

2)熟悉3D打印技术在机械、电气等领域的应用案例;

3)学习如何使用CAD软件进行三维建模;

4)设计和制作自己的创新产品,并完成3D打印原型;

5)学习如何评估和推广自己的创新产品。

2.2 课程内容

该课程内容主要包括六个方面[9-10]:一是3D打印技术基础知识,包括3D打印的工作原理、技术分类、材料选择等;二是3D打印技术在机械、电气等领域的应用案例,介绍3D打印技术在汽车、医疗、航空等行业的应用;三是CAD软件的使用,介绍如何使用CAD软件进行三维建模;四是创新产品设计,介绍怎样进行创新产品的设计和创意开发;五是3D打印原型制作,将设计好的模型进行3D打印,包括材料选择、打印参数设置等;六是创新产品评估和推广,对创新产品进行市场调研、评估和推广。

2.3 教学方法

为实现课程目标,该课程采用4种教学方法。一是理论授课,通过讲解3D打印技术的原理和应用案例,帮助学生了解3D打印技术的基本概念和应用前景;二是实验演示,通过3D打印设备的操作演示,帮助学生掌握3D打印技术的具体操作方法;三是通过实践训练,学生根据自己的创意设计并制作3D打印原型,进行展示和评估;四是采用课堂讨论,引导学生讨论和交流创新产品的设计思路、制作过程和市场前景,帮助学生思考和解决问题。

3 教学实践过程探析

3.1 课程设置和教学安排

该课程开设在机电专业的第二学年,共计36学时。每周安排3学时,其中2学时为理论授课和实验演示,1学时为实践训练和课堂讨论。具体课程安排:第一周,课程介绍和3D打印技术基础知识讲解;第二周,3D打印技术在机械、电气等领域的应用案例介绍;第三周,CAD软件的使用和三维建模基础讲解;第四周,创新产品设计和创意开发讲解;第五周,创新产品评估和推广讲解;第六周至第十周,学生自主设计和制作创新产品;第十一周至第十二周,学生展示和评估自己的创新产品;第十三周,课程总结和展望。

3.2 实践操作环节

学生通过课堂讲解和自主学习,首先确定自己的创意设计方案并进行论证和改进,之后使用CAD软件进行三维建模,制作自己创新的产品模型。根据模型特点和要求,设置打印参数(材料、分辨率、层高等),参数设置完成再进行3D打印,学生在打印过程中观察并调整三维模型,保证打印质量,最后对打印好的模型进行后处理(去除支架、打磨、喷涂等),将制作完成的模型进行展示和评估,展示内容包括模型特点、设计思路和市场前景。

3.3 教学方案设计

该课程采用多种教学方法,包括讲解、演示、实践操作、案例分析和讨论等,旨在通过多种方式激发学生学习兴趣和创新能力。通过学生自主设计,制作创新产品原型,让学生能更深入了解、掌握3D打印技术,提高学生创新意识和实践能力。同时,该课程还注重学生自主学习和交流,通过学生间的合作和互动,促进学生之间的知识分享和合作创新,培养学生团队合作能力和创新精神。教学方案如表1所示。

表1 教学方案设计

3.4 教学评估

教学设计以机电专业3D打印课程为例,教学内容为3D打印技术的概述、CAD软件的基础操作等;教学方法包括讲授、案例分析、实践操作和互动探讨等多种教学方法;评估方法包括期中考试、期末考试、作业、实践操作和创新产品展示等[11-13]。具体如表2所示。

表2 教学评估方案

4 结论

该文以机电专业的3D打印课程为例,探讨了创新创业教育在机电专业课程中的应用,并提出了相应教学设计方案。通过对教学设计的分析和总结,可以看出,采用创新创业教育教学方法可以帮助学生更好地理解和掌握机电专业的相关知识,同时也能激发学生的创新意识和创业精神,培养学生创新能力与实践能力。因此,在机电专业课程教学中,应更加注重创新创业教育的应用,培养更多具有创新能力和实践能力的人才,促进我国制造业和创新型经济发展。