基于“赛教融合”的三维软件建模课程教学改革与实践

摘要：为了适应企业对于人才的新需求，传统的三维软件建模课程教学改革势在必行。该文分析了当前三维软件建模课程教学存在的主要问题，以无人机三维软件建模课程为例，通过赛教融合的形式，优化教学内容，设置分层项目，引入3D打印技术，融入竞赛项目，完善教学评价机制等途径进行教学改革，在培养学生专业建模实践技能的同时，提升学生的创新设计意识，以适应企业对于人才的新需求。

关键词：赛教融合;三维建模;3D打印;创新意识

中图分类号：G642      文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2022）07-0175-02

1 引言

职业技能大赛已逐渐成为引领高职教育改革的风向标。职业技能大赛项目以最新的职业标准为依据，融合了最前沿的科学技术，对接行业生产实践，充分体现企业对于人才的最新需求[1]。因此，如何有效利用竞赛平台和资源，探索出一条赛教融合的课程改革途径，将技能大赛深度融入日常的课程教学，充分发挥职业技能大赛的导向作用，对教学质量水平的提升，高素质高技能人才培养目标的实现有着至关重要的意义[2]。

无人机三维软件建模课程作为我院无人机应用技术专业的专业基础课，着重培养学生的三维建模基础能力、创新设计进阶能力以及制造加工实践应用能力，可为后续的无人机组装与调试、无人机设计与开发课程奠定坚实的基础。然而传统的课堂存在课程内容滞后、教学方法、手段单一、考核评价机制不健全以及创新能力培养不足等诸多问题。本文从传统课堂存在的客观问题入手，将三维建模竞赛内容，标准等融入课程教学中，汲取了竞赛的精华，优化了课程内容，采用了梯度化的项目式教学，从而实现“赛教融合”的课程改革;同时，在竞赛项目中引入3D打印技术，培养学生软件三维建模基础技能的同时，拓展学生创新设计与智能制造的附加能力，以满足智能制造背景下企业对于复合型技能人才的需求。

2 三维建模课程的教学现状

2.1 传统课堂的课程内容滞后

传统三维软件建模课程的内容基本上按照教材章节的顺序进行讲解。而目前三维建模的教材局限于软件命令的讲解，每个章节采用的案例都相互独立，缺乏与无人机专业实际应用结合的内容，专业针对性不强，容易造成该课程学习的相关建模技能无法直接应用于后续的专业课程，从而造成课程学习脱节的情况发生 [3]。并且三维软件具有“更新快”“市场性强”的特点，仅仅依靠教材的内容和课本上的案例进行教学，会使得学生学习的知识与真实的职业岗位存在一定差距，培养出来的学生无法解决企业的实际问题。

2.2 传统课堂的教学方法、手段单一

目前，在三维软件建模课堂中，仍然沿用传统课程的教学方式，即理论+实践的形式。在理论教学模块，常采用“满堂灌”的方法进行教学，学生缺乏感性的认识，对讲解的知识点理解困难[4]。并且理论知识点讲解耗时过久，会使得学生的学习兴趣大幅下降，注意力分散，导致无法完成后续的实践操作。在教学手段方面，传统的课堂过于依赖多媒体而忽视了对其他教学形式的探讨，容易出现学习的适应性疲劳。

2.3 传统课堂的考核评价不健全

传统的三维建模课程考核评价方法还是采用以期末集中性考核为主，即期末教师发布建模任务，学生在课堂上完成的形式进行。这种考核评价机制一方面是忽视了过程性学习的重要性，不利于调动学生学习的积极性;另一方面期末考核形式在命题、空间以及时间上的局限性，不利于全面反映学生的学习态度和实际知识的掌握水平，更不能开发学生的创新设计能力以及团队协作意识。

2.4 传统课堂的创新教育不足

在教学过程中，过于强调三维软件操作技能，对于学生创新思维的开发与培养重视不足。这使得学生仅仅掌握了三维软件的使用，缺乏创新设计意识，只会照着已有的模型去做，不能做到举一反三，不能服务于后续的专业课程，也与企业对复合型人才的需求不相符。

3 基于“赛教融合”的三维建模课程改革策略

近年来，三维建模的相关赛项，主要有全国大学生工业设计竞赛、大学生机械设计竞赛;还包括一些行业赛项如：三维建模与快速成型技术竞赛、“一带一路”暨金砖国家技能发展与技术创新大赛3D打印造型技术竞赛等。这些大賽接轨企业实际岗位需求，考查参赛者三维建模、三维设计以及制造加工的全面综合实践能力。因此，三维软件课程迫切地需要建立一套教学新模式，本文以“无人机三维软件建模”课程为例，从专业人才培养方案出发，分析核心岗位的基本技能和应用技能，对三维软件建模课程的知识点进行重新筛选和梳理，并将职业技能竞赛深度融合到课堂教学中，在教学过程中渗透竞赛相关知识点，以职业技能竞赛为导向，将3D打印技术引入到竞赛项目中，采用多元化考核评价机制，建立一套基于赛教融合的三维建模课程的教学改革方案，提高学生的学习热情，增强学生综合实践创新能力，最终达到提高教学质量的目的。

3.1 优化教学内容，与专业衔接

以无人机应用技术专业为例，无人机三维软件建模课程的学习是为了更好地运用于后续无人机设计与开发、无人机组装与调试等相关课程。在教学内容的设置上要与专业相衔接，可以以无人机的零部件为项目任务对象来开展教学活动。并且参考职业技能竞赛的任务模块划分规律，在课程项目和知识点的顺序设置上可以做适当的调整，由原来的草绘基础→实体建模→曲面造型→装配关系→工程图改为草绘基础→实体建模→工程图→曲面造型→装配关系，有利于增强学生的物图转化能力，增加学习的连贯性。

3.2 实施项目分层，梯度化教学

职业技能大赛的竞赛内容设定通常遵循从简→难，从基础→综合的规律。同时为了使学生更容易理解和接受教学内容，本课程按照三维建模知识点的难度梯度，如图1所示将项目进行分层，分为基础项目和综合项目。

其中，基础项目主要学习三维建模的基础知识和基本技能，主要对已有的三维模型进行模仿建模，工程图分析和运动仿真分析。综合项目主要培养学生发现问题能力、创新设计能力和全局优化能力。在过程中，将职业技能竞赛的内容、规范和创新意识融入项目教学，将综合项目分为三个阶段：在规定建模阶段，学生根据二维图纸绘制三维实体，训练学生的读图能力，并选择合适的建模方法进行三维建模，训练学生建模分析能力;在局部建模阶段，项目的主体部分采用规定建模，部分零部件需要学生根据实际使用场合分析设计，例如无人机机体采用规定建模，载荷结构采用局部设计;在自由建模阶段，组织学生成立学习小组，基于实际的工作过程，只要求产品功能应用，鼓励学生对产品进行功能分析，进行产品设计，并利用已有的三维建模方法进行实体建模。

3.3 引入3D打印技术

《中国制造2025》提出推进制造过程智能。3D打印成型技术作为新兴智能制造技术的代表，它的蓬勃发展则是实现推进智能化制造的有利途径。3D打印技术是一种快速成型技术，可以以三维数字化模型为基础，根据对应的切片软件的参数设置，不仅能够实现无模具的实物模型打印，而且能够制造出传统技术难以加工的复杂结构，具有低成本、高快速成型以及高柔性等显著特点 [5]。

近年来，各级别的省赛国赛中都添加了3D打印技术内容。为了对接各类竞赛，在综合项目中引入3D打印成型技术，将建模完成的模型文件转换成stl格式，导入3D打印软件进行3D打印，制作形成实物，如图2所示。通过实际加工来验证三维模型的正确与否，加工出来的作品可以作为学习成果进行展示，极大地提高了学生的学习兴趣，有利于培养学生的生产实践技能。

3.4 开展校内三维建模及3D打印比赛

项目的实施最终以职业技能比赛为导向，在学期末开展校内三维建模及3D打印比赛，设置期末小组竞赛项目。将小组竞赛项目直接作为学生期末终结性考核项目，实现团队协作，全员参赛，全年级互比互评。

校赛的设定要充分对接全国职业技能大赛，将行业的技能要求充分融入大赛命题，考核过程中。期末校赛设置一等奖一项、二等奖一项以及三等奖二项，每个奖项都设定相对应的激励奖品，充分调动学生的学习主动性，激发学生的学习参赛热情。另外通过校赛，挑选优秀的省赛、国赛的学生预备团队、参赛作品，形成良好的竞争机制，激发学生的学习的热情。

3.5 完善多元化考核评价机制

技能竞赛的评分标准是从学生的专业技能、职业素养、团队协作、综合创新应用能力等多方面进行全面综合的考核评价，具有客观公正性[6-7]。

因此，在教学评价方面，需要调整传统单一的考核模式，采用“4+6”模式，期中期末采用小组竞赛项目进行考核（占60%），兼顾平时过程性考核（占40%），实现多元化考核评价机制。特别是期末小组竞赛项目的考核，充分借鉴技能竞赛的考评标准和细则，全面考虑课程的知识点和考核要求，合理地提取并细化竞赛评分标准中的评分点，从而制定考评表。小组竞赛项目的考核表内容包括对三维建模的理论知识、零部件建模和组装

的操作技能、工程图绘制的规范意识、3D打印实物制作的技能、载荷设计的创新能力、团队协作分工以及加工PPT汇报的表达能力进行综合评价。同时，小组竞赛项目采取三方联评的形式进行，即设置生生互评，教师评价，企业导师评价，进一步保证考核的全面性和公平性，督促学生摆正学习态度，积极主动参与竞赛项目活动，促进学生的综合发展。另一方面，也有利于学生提前接触竞赛标准，适应岗位职业要求，养成良好的职业素养和习惯。

4 结束语

综上所述，基于“赛教融合”的三维建模课程改革是将技能竞赛融入课程教学，重新调整教学内容，将知识点项目化，进行项目分层，引入3D打印技术，设置竞赛项目，修订考核评价机制。将技能竞赛和教学相融合，可以有效地激发学生上课的积极性，培养学生的专业建模实践技能、创新设计意识和职业素养的同时，一定程度上提升了学生的就业竞争力。此外， “赛”“教”相辅相成，相互促进，应以此为出发点，针对其他的专业课程进行教学改革和创新，提升整个专业的教学质量。

参考文献：

[1] 杨鉴，沈军.以赛促教的高职院校“三教”改革：理念、问题与路径[J].职教论坛，2020，36（11）：45-51.

[2] 劉阳，郝建军.如何通过技能大赛促进专业教学模式的改革与创新[J].教育与职业，2011（26）：170-171.

[3] 薛子闯，王志宏.高职院校模具专业“UG三维建模”课程改革与探索[J].黑龙江科学，2019，10（21）：62-63.

[4] 王波，张崎静.Solidworks三维建模设计课程教学模式改革与实践[J].长春教育学院学报，2014，30（1）：133-134.

[5] 任何东，杨景宇，李超林，等.3D打印技术及应用趋势[J].成都工业学院学报，2018，21（2）：30-36.

[6] 张呈宇，胡朝元.高职计算机专业赛训融合实践教学模式研究实践——以重庆财经职业学院为例[J].中国新通信，2021，23（3）：162-163.

[7] 夏洁颖，刘捷，刘洋，等.高职院校“以赛促教、以赛促学”教学模式的探索——以设计构成课程为例[J].吉林农业科技学院学报，2019，28（1）：90-93，122.

【通联编辑：谢媛媛】

收稿日期：2021-12-08

基金项目：浙江安防职业技术学院2021年校级教学研究项目：智能制造视域下基于“赛教融合”的三维软件课程教学改革和探索——以《无人机三维软件建模》为例（项目编号：JG202103）

作者简介：周苏洁（1994—），女，浙江温州人，助教，硕士，主要研究方向为机械设计、机械工程。