卜瑋晶

摘要： 在快速發(fā)展的時(shí)代背景之下，新型的三維數(shù)字化技術(shù)得以衍生，將其應(yīng)用到機(jī)械類課程教學(xué)中，是促使我國(guó)機(jī)械課程數(shù)字化教學(xué)的必然選擇，這樣才能使學(xué)生真正學(xué)會(huì)與學(xué)好機(jī)械知識(shí)，將其運(yùn)用到實(shí)際的就業(yè)發(fā)展之中?；诖耍覈?guó)相關(guān)的本科機(jī)械課程教師應(yīng)該運(yùn)用三維數(shù)字化技術(shù)進(jìn)行有效的課程教學(xué)改革，為學(xué)生創(chuàng)建一個(gè)三維數(shù)字化的高效的機(jī)械課程教學(xué)課堂，促使機(jī)械學(xué)科學(xué)生的現(xiàn)代化發(fā)展與數(shù)字化發(fā)展。

Abstract： Under the background of rapid development， the new three-dimensional digital technology is derived and applied to the mechanical curriculum teaching， which is an inevitable choice to promote the digital teaching of mechanical courses in China， so that students can truly learn and learn the mechanical knowledge and apply it to the actual employment development. Based on this， the relevant undergraduate mechanical curriculum teachers in China should use three-dimensional digital technology to carry out effective curriculum teaching reform， create a three-dimensional digital and efficient mechanical curriculum teaching classroom for students， and promote the modern development and digital development of mechanical discipline students.

關(guān)鍵詞： 三維數(shù)字化技術(shù);機(jī)械類課程教學(xué);工程認(rèn)證;教學(xué)改革

Key words： 3D digital technology;mechanical curriculum teaching;engineering certification;teaching reform

中圖分類號(hào)：G642.0? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1674-957X（2021）18-0237-03

0? 引言

在以往開展機(jī)械類科學(xué)教學(xué)的過程之中，都是由教師主導(dǎo)學(xué)生的學(xué)習(xí)，讓學(xué)生從課本中學(xué)習(xí)機(jī)械知識(shí)，這不僅使得學(xué)生毫無(wú)機(jī)械學(xué)習(xí)興趣，還使得學(xué)生難以理解所學(xué)的機(jī)械知識(shí)，無(wú)法運(yùn)用所學(xué)的知識(shí)階級(jí)實(shí)際機(jī)械工程問題，嚴(yán)重阻礙了學(xué)生的機(jī)械學(xué)習(xí)與發(fā)展。但是三維數(shù)字化技術(shù)是新時(shí)代下衍生的一種高效技術(shù)，將其應(yīng)用到機(jī)械類課程教學(xué)之中，可以有效地改革教學(xué)課程與方式，創(chuàng)新符合學(xué)生學(xué)習(xí)的三維機(jī)械模型，可以使學(xué)生有效地學(xué)習(xí)機(jī)械制圖、機(jī)械設(shè)計(jì)、材料力學(xué)和機(jī)械制造技術(shù)等等，直觀地學(xué)習(xí)相應(yīng)的知識(shí)，與實(shí)踐練習(xí)相應(yīng)的機(jī)械技術(shù)，確保學(xué)生機(jī)械課程學(xué)習(xí)的實(shí)效性。因此，本科機(jī)械類課程教師應(yīng)積極地運(yùn)用三維數(shù)字化技術(shù)開展教學(xué)改革，為學(xué)生的機(jī)械發(fā)展提供有力的教學(xué)保障。

1? 三維數(shù)字化技術(shù)的教學(xué)應(yīng)用價(jià)值

所謂三維數(shù)字化，就是運(yùn)用三維工具（軟件或儀器）來(lái)實(shí)現(xiàn)模型的虛擬創(chuàng)建，修改，完善，分析等一系列的數(shù)字化操作，從而達(dá)到用戶的使用目的。而在本科機(jī)械類教學(xué)課堂之中，本身機(jī)械課程就是較為深?yuàn)W與困難的，讓學(xué)生直接從課本中學(xué)習(xí)機(jī)械知識(shí)，根本無(wú)法實(shí)現(xiàn)教師預(yù)期的教學(xué)目標(biāo)，反而會(huì)使學(xué)生產(chǎn)生越來(lái)越畏懼機(jī)械學(xué)習(xí)的不良現(xiàn)象。但是通過三維數(shù)字化技術(shù)，可以將深?yuàn)W復(fù)雜的機(jī)械知識(shí)，以三維數(shù)字化技術(shù)直觀形象地呈現(xiàn)在學(xué)生面前，這樣即可使學(xué)生簡(jiǎn)單化地學(xué)習(xí)機(jī)械設(shè)計(jì)與制造知識(shí)，保障學(xué)生真正學(xué)會(huì)與學(xué)好機(jī)械課程知識(shí)。

而如若本科機(jī)械類課程教師無(wú)法認(rèn)識(shí)到運(yùn)用數(shù)字化技術(shù)開展教學(xué)改革的意義，就會(huì)一直沿用傳統(tǒng)的單向灌輸教學(xué)方式開展教學(xué)，這不僅會(huì)嚴(yán)重影響學(xué)生的機(jī)械學(xué)習(xí)與發(fā)展，還會(huì)嚴(yán)重影響機(jī)械課程的數(shù)字化發(fā)展，使學(xué)生所學(xué)的機(jī)械知識(shí)無(wú)法適應(yīng)時(shí)代對(duì)高新機(jī)械技術(shù)人員的技術(shù)要求，這會(huì)使得我國(guó)教育行業(yè)與機(jī)械行業(yè)的發(fā)展受到嚴(yán)重的影響。

因此，作為本科機(jī)械類課程教師應(yīng)正確與深刻地到，將三維數(shù)字化技術(shù)運(yùn)用到教學(xué)中的實(shí)際教學(xué)價(jià)值，并使其能夠?qū)⑿抡n改下以生為本的教學(xué)改革理念，有效地運(yùn)用到實(shí)際的教學(xué)改革之中，確保機(jī)械類課程的實(shí)際教學(xué)改革效果與改革教學(xué)效果。從根源上消除學(xué)生被動(dòng)與形式化學(xué)習(xí)機(jī)械知識(shí)的不良現(xiàn)象，而是使學(xué)生能夠真正融入到機(jī)械課堂之中，從三維數(shù)字化機(jī)械課程中，形成對(duì)機(jī)械知識(shí)的深刻理解，強(qiáng)化對(duì)三維數(shù)字化技術(shù)實(shí)踐運(yùn)用能力，以及機(jī)械設(shè)計(jì)與制造能力，不斷提高對(duì)學(xué)生的機(jī)械教學(xué)質(zhì)量。同時(shí)，以三維數(shù)字化技術(shù)創(chuàng)新對(duì)學(xué)生的教學(xué)方式與教學(xué)內(nèi)容，使學(xué)生能夠積極地學(xué)習(xí)現(xiàn)代化的機(jī)械知識(shí)，成為時(shí)代所需的優(yōu)秀機(jī)械人才。并使學(xué)生能夠?qū)⑺鶎W(xué)的三維數(shù)字化技術(shù)，有效地運(yùn)用到機(jī)械設(shè)計(jì)與制造之中，使其能夠有效地開展機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)與制造，為我國(guó)機(jī)械行業(yè)的發(fā)展提供源源不斷的優(yōu)秀人才。

2? 三維數(shù)字化技術(shù)在機(jī)械類課程教學(xué)改革中的應(yīng)用

機(jī)械工程專業(yè)本科核心課程主要包括：高等數(shù)學(xué)、大學(xué)物理、工程圖學(xué)、理論力學(xué)、材料力學(xué)、機(jī)械原理、機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)、電工電子技術(shù)基礎(chǔ)、機(jī)電傳動(dòng)及控制、數(shù)控技術(shù)及裝備設(shè)計(jì)及機(jī)械工程訓(xùn)練等。本科機(jī)械類課程教學(xué)教師應(yīng)根據(jù)對(duì)學(xué)生的不同教學(xué)內(nèi)容，以及學(xué)生的實(shí)際學(xué)習(xí)情況，將三維數(shù)字化技術(shù)合理地運(yùn)用到其中，充分發(fā)揮出三維數(shù)字化技術(shù)的應(yīng)用價(jià)值，促使機(jī)械類課程教學(xué)改革的實(shí)際效果，進(jìn)一步提高對(duì)學(xué)生的機(jī)械教育效果。本文對(duì)三維數(shù)字化技術(shù)在機(jī)械類課程教學(xué)改革中的實(shí)際應(yīng)用策略作如下探究。

2.1 強(qiáng)化三維思維能力，改革制圖類課程的課堂教學(xué)

工程圖學(xué)是機(jī)械類課程中的重要教學(xué)組成部分，更是本科機(jī)械學(xué)生入門必須學(xué)好的一門課程。一旦本科學(xué)生掌握不好機(jī)械制圖的方式方法，將會(huì)嚴(yán)重影響到其后期學(xué)習(xí)其他機(jī)械知識(shí)的學(xué)習(xí)效果，更會(huì)嚴(yán)重影響學(xué)生的機(jī)械健康學(xué)習(xí)與發(fā)展。從當(dāng)前機(jī)械類課程的實(shí)際教學(xué)情況可見，機(jī)械課程教師都是通過讓學(xué)生徒手開展工程繪圖設(shè)計(jì)，這使得學(xué)生在修改圖形的過程中會(huì)損耗大量的時(shí)間，更難以直接理解課本中的圖學(xué)知識(shí)，難以直接將其運(yùn)用到設(shè)計(jì)之中，使得學(xué)生的機(jī)械圖學(xué)課程學(xué)習(xí)效果十分低下，非常不利于學(xué)生的機(jī)械學(xué)習(xí)與發(fā)展。為有效地改善這種不良教學(xué)現(xiàn)象，本科機(jī)械教師應(yīng)運(yùn)用三維數(shù)字化技術(shù)開展教學(xué)，改革制圖類課程的課堂教學(xué)方式與內(nèi)容，以三維數(shù)字化技術(shù)將工程圖學(xué)三維立體地呈現(xiàn)在學(xué)生面前，幫助學(xué)生降低對(duì)課程知識(shí)的學(xué)習(xí)難度，不斷提高學(xué)生對(duì)機(jī)械圖學(xué)課程的學(xué)習(xí)效率與效果，以實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)本科機(jī)械學(xué)生高創(chuàng)新能力、實(shí)踐能力與空間想象能力的教學(xué)目標(biāo)。其教學(xué)目標(biāo)如圖1。

而在實(shí)際的圖學(xué)課程之中，三維實(shí)體是學(xué)生開展讀圖與畫圖學(xué)習(xí)的重要載體，所以，本科機(jī)械課程教師可以通過三維數(shù)字化技術(shù)改革教學(xué)內(nèi)筒，將三維數(shù)字化技術(shù)和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)運(yùn)用到課堂教學(xué)之中，直接運(yùn)用三維數(shù)字化軟件開展圖學(xué)課程教學(xué)，使學(xué)生能夠直觀與高效的學(xué)習(xí)課中的機(jī)械圖學(xué)知識(shí)，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生對(duì)圖學(xué)課程學(xué)習(xí)的積極性。通過這種新型的教學(xué)方式與教學(xué)內(nèi)容，使學(xué)生能夠不斷加強(qiáng)對(duì)現(xiàn)代化三維數(shù)字技術(shù)的掌握，消除學(xué)生對(duì)機(jī)械課程知識(shí)的畏難學(xué)習(xí)心理，使其能夠積極地運(yùn)用三維數(shù)字化技術(shù)讀圖和畫圖，促使學(xué)生機(jī)械學(xué)習(xí)效果與能力的雙重提升。

同時(shí)，本科機(jī)械類課程教師還可以為根據(jù)課本中的插圖和例圖，為學(xué)生設(shè)計(jì)相應(yīng)的虛擬三維例立體模型圖，使學(xué)生能夠運(yùn)用手機(jī)掃描直接將觀看與學(xué)習(xí)整個(gè)機(jī)械圖示，如圖2。以新型的VR技術(shù)改革課堂教學(xué)內(nèi)容，強(qiáng)化學(xué)生的三維思維能力，使學(xué)生能夠開展基本立體和組合體虛擬防震機(jī)械結(jié)構(gòu)創(chuàng)意設(shè)計(jì)，不斷提高學(xué)生的機(jī)械繪圖水平與實(shí)踐運(yùn)用能力，切實(shí)提高本科機(jī)械類課程的教學(xué)改革教育效果。

2.2 創(chuàng)新教學(xué)方法，利用信息技術(shù)進(jìn)行課程設(shè)計(jì)

傳統(tǒng)的本科機(jī)械類課程教育教學(xué)方法，已經(jīng)難以滿足新時(shí)代下機(jī)械人才的發(fā)展需求。因此，本科機(jī)械類課程教師應(yīng)積極地運(yùn)用三維數(shù)字化技術(shù)，創(chuàng)新對(duì)學(xué)生的機(jī)械課程教學(xué)方法，利用信息進(jìn)行課程設(shè)計(jì)，創(chuàng)新出符合學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、學(xué)習(xí)需求與發(fā)展需求的教學(xué)方式，以保障學(xué)生能夠趣味且高效地掌握機(jī)械知識(shí)。在機(jī)械類課程教學(xué)之中，其機(jī)械原理、設(shè)計(jì)和流體轉(zhuǎn)動(dòng)是主干教學(xué)課程，當(dāng)學(xué)生能夠掌握機(jī)械設(shè)計(jì)方法，才能根據(jù)不同的工程設(shè)計(jì)出相應(yīng)不同的機(jī)械，保障與提高學(xué)生對(duì)機(jī)械知識(shí)的實(shí)踐運(yùn)用能力。所以，本科機(jī)械類課程教師可以通過信息技術(shù)將機(jī)械課程，開展機(jī)械類課程教學(xué)改革，為學(xué)生制作虛擬加工與設(shè)計(jì)動(dòng)畫視頻，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的機(jī)械學(xué)習(xí)積極性，使學(xué)生能夠高效地學(xué)習(xí)機(jī)械課程知識(shí)。

以圖3的典型傳動(dòng)機(jī)構(gòu)三維模型為例，本科機(jī)械類課程教師，可以通過三維數(shù)字化技術(shù)制作相應(yīng)的動(dòng)態(tài)動(dòng)畫教學(xué)視頻，幫助學(xué)生學(xué)習(xí)機(jī)械設(shè)計(jì)的課程知識(shí)，提高其課程學(xué)習(xí)效率與效果。與此用時(shí)，本科機(jī)械類課程教師還可以通過組織學(xué)生開展創(chuàng)新設(shè)計(jì)比賽，鼓勵(lì)學(xué)生運(yùn)用三維數(shù)字化技術(shù)開展動(dòng)態(tài)虛擬實(shí)驗(yàn)，引導(dǎo)學(xué)生改革以齒輪、蝸輪蝸桿等典型傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)為主的設(shè)計(jì)現(xiàn)狀，培養(yǎng)學(xué)生的三維思維能力與創(chuàng)新實(shí)踐能力，使學(xué)生能夠加強(qiáng)對(duì)三維數(shù)字化技術(shù)的運(yùn)用，以三維數(shù)字化技術(shù)創(chuàng)新出更加優(yōu)質(zhì)的轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)三維模型，促使學(xué)生朝著更高層次的機(jī)械學(xué)習(xí)方向健康發(fā)展。

2.3 強(qiáng)化畢業(yè)設(shè)計(jì)內(nèi)容改革，培養(yǎng)學(xué)生工程意識(shí)和創(chuàng)新能力

創(chuàng)新是一個(gè)民族發(fā)展與進(jìn)步的靈魂所在，在開展本科課程教學(xué)改革的時(shí)候，本科機(jī)械課程教師可以通過應(yīng)用三維數(shù)字化技術(shù)組織學(xué)生開展畢業(yè)設(shè)計(jì)創(chuàng)新，強(qiáng)化機(jī)械學(xué)科學(xué)生的畢業(yè)設(shè)計(jì)內(nèi)容改革，有效地培養(yǎng)學(xué)生的工程意識(shí)和創(chuàng)新能力，使其能夠以三維數(shù)字化技術(shù)，進(jìn)行對(duì)教師科研課題的創(chuàng)設(shè)，在提高學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)質(zhì)量的前提，進(jìn)一步提高教師的機(jī)械改革教學(xué)效果。當(dāng)本科機(jī)械課程的學(xué)生能夠掌握創(chuàng)新能力的時(shí)候，就能夠?qū)ξ覈?guó)原有的機(jī)械設(shè)計(jì)方式和各種機(jī)械進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)，既能有效提高機(jī)械學(xué)生的機(jī)械技術(shù)水平，還能提高教育院校的機(jī)械教育效果，使學(xué)生們都能夠成為國(guó)家所需的創(chuàng)新型機(jī)械人才。

因此，在實(shí)際開展本科機(jī)械類課程教學(xué)改革的過程中，本科機(jī)械類課程教師應(yīng)進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)選題的創(chuàng)新設(shè)計(jì)，讓學(xué)生創(chuàng)新設(shè)計(jì)的項(xiàng)目，使學(xué)生能夠從不同的角度去創(chuàng)設(shè)設(shè)計(jì)機(jī)械制造項(xiàng)目，使其能夠形成一套產(chǎn)品概念構(gòu)思、方案確定、設(shè)計(jì)計(jì)算、優(yōu)化仿真、樣機(jī)制作、總結(jié)成果、發(fā)表論文專利等完整的設(shè)計(jì)流程，不斷提高學(xué)生的創(chuàng)新能力與畢業(yè)設(shè)計(jì)質(zhì)量。并組織學(xué)生開展相應(yīng)的畢業(yè)設(shè)計(jì)創(chuàng)新比賽，看一看哪個(gè)學(xué)生的創(chuàng)新產(chǎn)品設(shè)計(jì)好，有效地激發(fā)學(xué)生的好勝心，使學(xué)生能夠全身心地投入到畢業(yè)作品創(chuàng)新設(shè)計(jì)之中，有效地避免傳統(tǒng)的畢業(yè)設(shè)計(jì)形式，只讓學(xué)生完成機(jī)械制造任務(wù)的不良教學(xué)現(xiàn)象。而是讓本科機(jī)械學(xué)生能夠運(yùn)用新型的三維數(shù)字化設(shè)計(jì)技術(shù)，創(chuàng)新宣傳與設(shè)計(jì)機(jī)械產(chǎn)品，使學(xué)生們都能積極地發(fā)揮出自己不同的想法，開展新穎性與創(chuàng)新性的機(jī)械產(chǎn)品制造，使我國(guó)同樣能夠得到學(xué)生們更多的創(chuàng)新設(shè)計(jì)的想法，有效地推動(dòng)我國(guó)機(jī)械課程的數(shù)字化發(fā)展，以及機(jī)械行業(yè)的創(chuàng)新發(fā)展。

2.4 將三維數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用到學(xué)生的各類創(chuàng)新活動(dòng)中

如何將三維數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用到學(xué)生的各類創(chuàng)新活動(dòng)之中，同樣是本科機(jī)械類課程教師在積極探究的重要教學(xué)改革問題。因?yàn)槿缛魧W(xué)生對(duì)機(jī)械知識(shí)的掌握與設(shè)計(jì)，一直停留在傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想與方式之中，這就會(huì)嚴(yán)重影響學(xué)生的創(chuàng)新發(fā)展，使學(xué)生無(wú)法達(dá)到工程認(rèn)證體系的畢業(yè)要求，使學(xué)生無(wú)法成為時(shí)代所需的創(chuàng)新型機(jī)械人才，使學(xué)生無(wú)法為社會(huì)與國(guó)家的發(fā)展貢獻(xiàn)出屬于自己的一份力量，本科院校也就失去了培養(yǎng)機(jī)械人才的價(jià)值。因此，本科類機(jī)械課程教師應(yīng)創(chuàng)新各種各樣的機(jī)械創(chuàng)新比賽，以創(chuàng)新機(jī)械比賽的形式，潛移默化地將三維數(shù)字化技術(shù)融入到機(jī)械課程之中，使學(xué)生能夠自覺地將三維數(shù)字化技術(shù)運(yùn)用到機(jī)械設(shè)計(jì)制造之中，促使學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新能力的不斷提升。

同時(shí)，本科類機(jī)械課程教師還需創(chuàng)新對(duì)學(xué)生的比賽教學(xué)評(píng)價(jià)方式，以學(xué)生自評(píng)、生生互評(píng)與教師總評(píng)的方式，公平公正地開展對(duì)學(xué)生的機(jī)械創(chuàng)新效果評(píng)價(jià)，使學(xué)生能夠正確地認(rèn)識(shí)到機(jī)械創(chuàng)新中的不足之處與優(yōu)秀之中，使學(xué)生能從內(nèi)心接受他人的教學(xué)評(píng)價(jià)，強(qiáng)化對(duì)三維數(shù)字化技術(shù)的實(shí)踐運(yùn)用能力，運(yùn)用這一技術(shù)開展更加高效的機(jī)械項(xiàng)目創(chuàng)新設(shè)計(jì)制造。以這種創(chuàng)新的機(jī)械類課程競(jìng)賽方式與評(píng)價(jià)方式，加強(qiáng)對(duì)機(jī)械類課程的教學(xué)改革，使學(xué)生能從學(xué)習(xí)中與實(shí)踐中不斷加強(qiáng)對(duì)三維數(shù)字化技術(shù)的學(xué)習(xí)，隨之使學(xué)生能夠不斷深化對(duì)各種機(jī)械類課程知識(shí)的理解與掌握，使學(xué)生能夠真正將所學(xué)的機(jī)械知識(shí)與三維數(shù)字化技術(shù)整合在一起，使學(xué)生能夠設(shè)計(jì)出對(duì)國(guó)家發(fā)展有用的新型機(jī)械設(shè)備。

由此，使本科機(jī)械類課程教師能夠通過對(duì)三維數(shù)字化技術(shù)的運(yùn)用，有效地開展本科類課程的教學(xué)改革與教育改革，使其能夠有效地創(chuàng)新出符合學(xué)生現(xiàn)代化機(jī)械發(fā)展的教學(xué)方式，使學(xué)生能夠得到有力的教學(xué)支撐，始終朝著現(xiàn)代化的方向與正確的機(jī)械學(xué)習(xí)方向創(chuàng)新發(fā)展，促使我國(guó)機(jī)械教育教學(xué)水平的不斷提升，加快機(jī)械類人才學(xué)習(xí)發(fā)展的步伐。

3? 結(jié)束語(yǔ)

總而言之，本科機(jī)械類課程教師應(yīng)合理地運(yùn)用三維數(shù)字化技術(shù)，開展教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)方式改革，以保障對(duì)學(xué)生機(jī)械教學(xué)的實(shí)際效果。機(jī)械類課程教師應(yīng)基于成果導(dǎo)向的教學(xué)理念，以生為本的教學(xué)改革思想，合理地運(yùn)用三維數(shù)字化技術(shù)開展教學(xué)改革，以三維實(shí)體設(shè)計(jì)軟件的集成性，全面激發(fā)學(xué)生的機(jī)械學(xué)習(xí)興趣與實(shí)踐制造興趣，使其能夠全身心地投入到機(jī)械學(xué)習(xí)之中，從實(shí)踐學(xué)習(xí)與操作中真正學(xué)好機(jī)械課程知識(shí)，從而促使學(xué)生朝著現(xiàn)代化的機(jī)械發(fā)展方向全面發(fā)展。

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