整体优化现代制图教学,促进工程创新人才培养

【摘要】针对目前工程制图内容多,课时少,体系独立等问题,本文在介绍整体优化的现代制图的创新能力培养体系的基础上,通过四层递进式创新能力培养机制,以现代制图创新设计为基础,形成了多重质量工程项目融合共建模式。并应用科技制作大赛,全方位促进学生创新能力提高。为工程创新人才培养和课程改革提供一种新的思路和模式。

【关键词】整体优化; 制图; 创新; 人才培养【Abstract】In view of the engineering graphics content, fewer hours, system of independent and other issues, this paper introduces the overall optimization of modern cartography of innovation ability cultivation system based on four layer, through progressive cultivating mechanism of creative ability, to the modern drawing based on innovative design, formed the quality project fusion construction model. And the application of science and technology competition, promote all-round student innovation ability raise. For engineering innovative talent cultivation and curriculum reform provides a new train of thought and mode.

【Keywords】Overall optimization; drawing; innovation; talent cultivation

【中图分类号】G424 【文献标识码】B【文章编号】2095-3089(2012)09-0005-02

针对传统工程制图教学中课程内容独立、单一,未有效与工程应用、设计创新相联系等问题,以及结合我校区级精品课程建设《现代工程制图》的教学实践,把现代工程制图内容与创新设计内容整体优化,并结合教材、创新设计知识库、网站、课件等多种教学资源建设,整体优化现代工程制图教学理论与实践教学模式,保持基础性与综合性相互融合,开创性的将三维制图设计过程、创新思维形成机理、工程应用创新能力培养三方相互集成协同,通过多种平台建设相互促进,使学生工程创新设计与应用能力大为提高,提高了人才培养质量。

1构建 “创意、构形、设计”相渐进的基于现代制图的创新能力培养体系

科学合理的课程内容体系是工程创新型人才培养的保证。突破传统课程独立、单一专业方向的思维, 将工程制图课程内容的基础性与工程设计的综合性相互融合,创新设计全面渗透入教学环节,为学生基础知识、创新能力、创新素质协调发展奠定坚实基础。

1.1创建了科学清晰的现代制图创新能力培养拓补结构

将当前企事业广泛应用的三维CAD设计软件引入教学中,增加并融合了构形设计、创意设计、三维实体建模、工程模拟优化等基础设计内容或环节,并建立其能力培养的拓补图(如图1所示)。利用三维制图表达创意,利用三维数字化设计表达实践应用,通过CAE的模拟优化,最后到科技制作与实践,强化创新设计的综合性,实现了学生从“思维创意构形设计三维创新设计工程优化设计工程应用创新”的能力培养体系,实现了从创意思维到工程实践应用的科学训练与创新能力培养的内涵建设。

1.2围绕创新能力培养进行多元化教材建设,建立了创新设计知识库。 根据教师多年教学实践以及三维CAD在教学中的广泛应用,由课题主要成员结合教师长年一线的教学经验,主编并出版教材及课件两套,并开发了配套电子课件、习题集和习题集答案。基于学生自主学习的需要,建立了《现代工程制图》精品课程网站及课程学习网站一套。编辑整理了构形设计案例和高年级学生三维创意案例作品,并经过教师按教学组织进行分类,有选择进行使用。这些高年级学生的创新设计成果对激发低年级学生兴趣,促进学生创新能力培养起到了很好作用。形成了集“教材、课件、网站、案例库”为一体的,面向工程,启发创新,汇聚创意的创新设计的多元化的立体教材群,且创新设计知识库的更新与生长随着学生参与的届数增多,将呈级数增长,形成创新的充满活力的良性和长效的建设机制。

1.3通过跨学科课程设计实训方法,综合培养学生自主学习能力

实训采用跨学科的自主学习方式,根据实训目标,采用“提出问题—学生查阅工具资料—分组讨论—分阶段汇报—教师总结”五段式跨学科训练方法,将独立的工程制图与设计专业知识通过创新设计目标串成整体知识链,触类旁通。有效的锻炼了学生文献检索、归纳总结、综合理解、逻辑推理、口头表达等综合能力,同时形成自主学习、终身学习良好习惯。如在工程制图测绘里,要求学生根据实物和二维图,对其进行三维建模和结构认识与改进。

2建立“创意驱动—三维贯通—实训强化—学研提升”四层递进式创新能力培养机制,促进工程创新能力培养

2.1构形设计与表达,激发创意。创意虽然是以“灵感”的面貌出现,却不可能凭空产生,我们说“工程制图是工程师的交流语言”,构形设计与表达可为学生的创意提供依附和表达。只要有方法,每个人的创意都可以源源不绝。和其他的专业技能一样,创意能力也同样需要学习和训练。通过构形设计与表达,捕捉住学生瞬间即逝的创意,实现创新火花的汇聚。如学生针对98年雪灾创新性的设计出了电缆机械除冰装置,通过与指导老师多次交流,最终设计得获国家发明专利授权。

2.2三维工程化模拟设计,贯通创意。通过利用三维建模软件的测绘逆向,建构求解,构形模拟,数值校核等手段,虚拟贯通了零散的创意火花,学生的创新激情高涨,通过三维模拟分析,反复修正,最终得到结构合理,工程相关,极富附加值的三维创意产品。如工程创新设计案例库里的所有作品都走过了虚拟工程实践,深度激发了学生的创新激情。如课题组教师指导的校级优秀毕业设计共计8人次

2.3模拟设计的试制与实践,再现创意。实践是创新的基础,将三维创意模拟产品经挑选后进入样机试制,再经过方案论证、材料选择、试验工艺和跑市场、降成本等多重磨练下,创意变成了样机,工程能力、交流能力、创造能力实质性的显著提高。据笔者的教学实践,在每一届的学生中,有超过20%的学生自主创意最后试制成了样机,较好的实现了最初的创意。

2.4工程实践与研究应用相结合,提升创意。将科学研究方法渗透到创意产品设计实现的全过程,结合工程制图科研前沿专题演示实验案例教学,从多角度激发创新思维,提升创意,促进科学研究。如学生自主设计设备,用于科学实验研究,探究其实验规律。如学生在创意设计中,在教师指导下,基于SW二次开发的标准件和常用件快速建模系统等。学生近三年来,共计通过承担部级大学生创新实践项目、申请获得专利,为企业服务等提升创意,将实践与科研相结合,促进了工程科技创新人才的培养。

3搭建“以赛促创”竞赛平台,校、企联合促进学生创新实践

在基于工程制图的创新设计主导下,学校可与企业联手组织有关制图、设计相关的创新设计大赛,如“三维数字化创新设计大赛”等,以赛促学,将课内外教学与企业实际应用相结合,构筑了很好的创新设计氛围。在此基础上,引导学生参加“全国三维数字化创新设计大赛”、“全国大学生课外科技作品竞赛”、“全国大学生机械创新设计”等各种课外科技创作活动和各级科技大赛,为学生提供多种工程创新设计应用和实现平台。促进了制图设计与专业创新实践的良好互动,反过来也促进了现代制图教学水平,促进了工程创新人才培养。