论文部分内容阅读
摘 要：鉴于学科竞赛对创新人才培养的重要性，计算机虚拟技术是培养创新人才的重要手段，文章以学科竞赛为契机，将计算机虚拟实验与课堂教学相结合，开展教学研究与实践，并在后续的学科竞赛中深入推进以验证教学效果，结果表明融合计算机虚拟实验和学科竞赛的教学形式有效地提高了学生的创新能力。
关键词：计算机虚拟实验;学科竞赛;创新能力培养
1 传统教学模式下大学生创新能力培养现状及存在的问题
1.1 传统教学模式的培养现状
学科竞赛对培养学生的综合素质、提高学生的综合能力有着十分重要的作用[1]。然而，我国目前的授课体系仍处于以课程讲授为主。此类教学方式缺乏灵活性，对学生看待事物的整体性培养不够。此外，随着信息时代的快速发展，学生们可以从更多的方面获取自己所需的专业知识，学生在课堂上学习时缺少了以往的活力，导致整体的学习效率不高。如何将“要我学”转变成“我要学”十分重要[2]。
计算机虚拟实验和学术竞赛融入学生日常学习对创新人才培养的意义和作用成为高等教育研究的新热点。特别是李克强总理提出“大众创业、万众创新”后，各大高校纷纷开展相关研究，河北工业大学把加强学科竞赛作为高校 “质量工程”的重要内容之一。北京理工大学不断加大对大学生竞赛的支持力度。这充分体现了学科竞赛作为一个新的突破点，在实现素质教育和创新人才培养目标中的重要地位和作用。
1.2 传统教学创新能力培养存在的问题
在传统教育中，课堂教学属于被动性学习，学生缺乏主观能动[3]。虽然实验课补充了课堂教学上所欠缺的部分，但是实验课的主要目的是提高学生的专业认知能力，仍旧缺少了对学生创新能力的激发，尤其是对学生竞争能力的促进和激发。
1.3 融合计算机虚拟实验和学科竞赛的教学实践与研究
本研究以计算机仿真技术等手段展开虚拟实验等教学研究与实践，学生利用计算机进行仿真实验的学习，在完成实验内容的同时也掌握了相应的计算机技术。同时，实验的开展不受地域和设备的限制，为培养大学生创新能力提出的一条新型研究道路。
2 以赛辅学、以赛辅教，提高大学生相关专业的创新能力
以学科竞赛辅助课堂学习，以相关学科竞赛辅助课堂教学，通过比赛将课堂知识融进实践，促使大学生从主观能动性上提供其自身的创新能力。
以计算机三维设计大赛、“挑战杯”大学生科技作品竞赛、制图与构型能力大赛等相关专业学科竞赛为切入点。指导教师利用本身所蕴含的专业知识素养以及丰厚的实战经验指导学生，使得学生在参与过程中，可以通过导师的介入和计算机虚拟实验的融合，拓展其知识面的同时，全面提高综合能力。
本研究以“教学改革—学科竞赛—创新实践”三位一体的教育模式，把人才培养的最终目标指向创新型人才的培养，营造有利于创新型人才培养的环境。这三者相互作用，循环流通，促进善性循环，其中心点是为了提要学生的创新能力，过程如图1所示。
3 融合计算机虚拟技术，探索学生创新能力的培养
3.1 以计算机虚拟实验促使传统教学改革、探索实践教学新方式
以新型创新型人才所需的创新精神和实践能力为最终培养目标，根据每位学生的自身实际情况开展对其相对适应的教学研究与教学工作。以研究指导实践，以实践培养新型创新人才的相关创新能力，将其创新能力反映到学科竞赛中去，以最后的竞赛获奖结果反馈成为其价值性。通过总结上述所示的整体研究过程，逐渐构建出以培养新型创新型人才为主的教学体系，同时也可以构建以应用为主线，融合学科竞赛主题的教学方式。
以河北建筑工程学院工科专业开设的“画法几何与机械制图”课程设计为例，在疫情期间，贯彻“停课不停学”的方针，课题研究组利用计算机三维软件CREO3.0，将传统的平口钳实物测绘改为三维仿真测绘，如图2所示。学生在家利用计算机软件就可以完成学习任务。
计算机三维软件CREO3.0不仅是常用的建模软件，更是“河北省大学生三维设计大赛”指定软件。在本次疫情来袭，课题组合理利用该软件，将其融入传统的实践教学。课题组分工合作，各负其责，绘制零件的三维仿真模型、组装仿真装配图、制作装配原理动画、编制软件操作教程、编写软件安装方法等工作有序开展，在课程设计开始前完成了全部准备工作，课设时将平口钳的仿真模型送到学生手中，也将多年来的教研成果转化到实践教学中。
相比于传统的手工测绘的方式，学生在电脑上使用软件就可以测绘平口钳的所有零件尺寸，使得每位同学可以长时间，更加深入地了解平口钳，并且可以全方面无死角观察各零件的结构以及零件之间的装配关系。从而更加充分地了解平口钳每一个部件的尺寸以及部件之间的装配结构与方式。
这种创新型课程设计能让学生在熟悉软件的同时，更加全面地完成了课程设计的要求;在完成课程设计的同时，掌握了软件的相关知识，有助于学生未来迅速适应工作岗位。
3.2 融合计算机技术，促进学科竞赛
以学科竞赛为契机，将计算机虚拟实验与大学生的创新能力培养融合，让学生本身在参加比赛的同时，更好地提高自身综合能力。
“以赛辅学”的新型教学模式可以运用到现代大学的日常教学活动中。通过参加各类专业相关比赛达到“学习—参赛—学习”的效果。在各类比赛中通过实际操作，总结课堂上所无法获取的经验，充分发挥学生的主动意识及能动性，不竭扩宽其知识层面，培养实践能力。
以工程实训大赛为例，对于传统的参赛模式，学生需要通过给定的题目去进行理论计算，其中包括路线规划、转向装置、传动比等。由于缺少经验，计算数值仅存在于理论上且有误差。
在此过程中，指导学生通过计算机软件模型的轨迹来发现并寻找产生误差的原因。相比传统比赛过程中，避免因为重复切料、加工等原因造成时间浪费，提高学生学习和参赛的效率。该过程以计算机软件Solidworks主要开展，该软件作为工科行业广泛使用的三维软件之一。学生在参与工程训练大赛或相关比赛时，可以通过该软件把理论模型建立出来，通过该软件的仿真，将理论数值所产生的理论路线图像化显示出来。相比于传统的参賽方式，该方式能有效避免重复切料、加工等原因造成的时间浪费，使学生在熟悉计算机技术的同时，对相关专业知识进行实际运用，更能全面地完成比赛，如图3所示。 4 結语
以学科竞赛为契机，将虚拟仿真技术及三维软件与传动教学相结合，探索新的授课方法与手段来培养大学生的创新能力，不仅可以实现传统教学所不具备或难以实现的授课功能，还能更好地将创新理念嵌入学生的专业学习。该方式将学生从传统教学下的被动学习模式中解放出来，通过计算机虚拟技术在教学工作中的应用，激发学生的学习兴趣。
[参考文献]
[1]刘振江，张建勇.基于学科竞赛的应用型专业人才培养创新与实践[J].山东化工，2018（24）：120.
[2]汪婵，权悦，丁西明，等.基于学科竞赛的大学生创新能力培养探索[J].智库时代，2019（32）：73-74.
[3]高娅，田凯茜，龙妍，等.高校线上线下混合教学模式实施情况的调研分析[J].无线互联科技，2019（24）：94-95.
（编辑 姚 鑫）
Teaching practice and research combining computer virtual experiment and subject competition
Ma Hong， Wang Zhanying， Hu Jiabao， Sun Bingxin*
（Hebei Institute of Architecture and Civil Engineering， Zhangjiakou 075000， China）
Abstract：In view of the importance of discipline competition to the cultivation of innovative talents， and the importance of computer virtual technology to the cultivation of innovative talents， this study took the opportunity of discipline competition， combined computer virtual experiment with classroom teaching， carried out teaching research and practice， and further promoted in the subsequent discipline competition to verify the teaching effect. The result shows that the teaching form combining computer virtual experiment and subject competition can effectively improve students’ innovation ability.
Key words：computer virtual experiment; subject competition; innovation ability development
关键词：计算机虚拟实验;学科竞赛;创新能力培养
1 传统教学模式下大学生创新能力培养现状及存在的问题
1.1 传统教学模式的培养现状
学科竞赛对培养学生的综合素质、提高学生的综合能力有着十分重要的作用[1]。然而，我国目前的授课体系仍处于以课程讲授为主。此类教学方式缺乏灵活性，对学生看待事物的整体性培养不够。此外，随着信息时代的快速发展，学生们可以从更多的方面获取自己所需的专业知识，学生在课堂上学习时缺少了以往的活力，导致整体的学习效率不高。如何将“要我学”转变成“我要学”十分重要[2]。
计算机虚拟实验和学术竞赛融入学生日常学习对创新人才培养的意义和作用成为高等教育研究的新热点。特别是李克强总理提出“大众创业、万众创新”后，各大高校纷纷开展相关研究，河北工业大学把加强学科竞赛作为高校 “质量工程”的重要内容之一。北京理工大学不断加大对大学生竞赛的支持力度。这充分体现了学科竞赛作为一个新的突破点，在实现素质教育和创新人才培养目标中的重要地位和作用。
1.2 传统教学创新能力培养存在的问题
在传统教育中，课堂教学属于被动性学习，学生缺乏主观能动[3]。虽然实验课补充了课堂教学上所欠缺的部分，但是实验课的主要目的是提高学生的专业认知能力，仍旧缺少了对学生创新能力的激发，尤其是对学生竞争能力的促进和激发。
1.3 融合计算机虚拟实验和学科竞赛的教学实践与研究
本研究以计算机仿真技术等手段展开虚拟实验等教学研究与实践，学生利用计算机进行仿真实验的学习，在完成实验内容的同时也掌握了相应的计算机技术。同时，实验的开展不受地域和设备的限制，为培养大学生创新能力提出的一条新型研究道路。
2 以赛辅学、以赛辅教，提高大学生相关专业的创新能力
以学科竞赛辅助课堂学习，以相关学科竞赛辅助课堂教学，通过比赛将课堂知识融进实践，促使大学生从主观能动性上提供其自身的创新能力。
以计算机三维设计大赛、“挑战杯”大学生科技作品竞赛、制图与构型能力大赛等相关专业学科竞赛为切入点。指导教师利用本身所蕴含的专业知识素养以及丰厚的实战经验指导学生，使得学生在参与过程中，可以通过导师的介入和计算机虚拟实验的融合，拓展其知识面的同时，全面提高综合能力。
本研究以“教学改革—学科竞赛—创新实践”三位一体的教育模式，把人才培养的最终目标指向创新型人才的培养，营造有利于创新型人才培养的环境。这三者相互作用，循环流通，促进善性循环，其中心点是为了提要学生的创新能力，过程如图1所示。
3 融合计算机虚拟技术，探索学生创新能力的培养
3.1 以计算机虚拟实验促使传统教学改革、探索实践教学新方式
以新型创新型人才所需的创新精神和实践能力为最终培养目标，根据每位学生的自身实际情况开展对其相对适应的教学研究与教学工作。以研究指导实践，以实践培养新型创新人才的相关创新能力，将其创新能力反映到学科竞赛中去，以最后的竞赛获奖结果反馈成为其价值性。通过总结上述所示的整体研究过程，逐渐构建出以培养新型创新型人才为主的教学体系，同时也可以构建以应用为主线，融合学科竞赛主题的教学方式。
以河北建筑工程学院工科专业开设的“画法几何与机械制图”课程设计为例，在疫情期间，贯彻“停课不停学”的方针，课题研究组利用计算机三维软件CREO3.0，将传统的平口钳实物测绘改为三维仿真测绘，如图2所示。学生在家利用计算机软件就可以完成学习任务。
计算机三维软件CREO3.0不仅是常用的建模软件，更是“河北省大学生三维设计大赛”指定软件。在本次疫情来袭，课题组合理利用该软件，将其融入传统的实践教学。课题组分工合作，各负其责，绘制零件的三维仿真模型、组装仿真装配图、制作装配原理动画、编制软件操作教程、编写软件安装方法等工作有序开展，在课程设计开始前完成了全部准备工作，课设时将平口钳的仿真模型送到学生手中，也将多年来的教研成果转化到实践教学中。
相比于传统的手工测绘的方式，学生在电脑上使用软件就可以测绘平口钳的所有零件尺寸，使得每位同学可以长时间，更加深入地了解平口钳，并且可以全方面无死角观察各零件的结构以及零件之间的装配关系。从而更加充分地了解平口钳每一个部件的尺寸以及部件之间的装配结构与方式。
这种创新型课程设计能让学生在熟悉软件的同时，更加全面地完成了课程设计的要求;在完成课程设计的同时，掌握了软件的相关知识，有助于学生未来迅速适应工作岗位。
3.2 融合计算机技术，促进学科竞赛
以学科竞赛为契机，将计算机虚拟实验与大学生的创新能力培养融合，让学生本身在参加比赛的同时，更好地提高自身综合能力。
“以赛辅学”的新型教学模式可以运用到现代大学的日常教学活动中。通过参加各类专业相关比赛达到“学习—参赛—学习”的效果。在各类比赛中通过实际操作，总结课堂上所无法获取的经验，充分发挥学生的主动意识及能动性，不竭扩宽其知识层面，培养实践能力。
以工程实训大赛为例，对于传统的参赛模式，学生需要通过给定的题目去进行理论计算，其中包括路线规划、转向装置、传动比等。由于缺少经验，计算数值仅存在于理论上且有误差。
在此过程中，指导学生通过计算机软件模型的轨迹来发现并寻找产生误差的原因。相比传统比赛过程中，避免因为重复切料、加工等原因造成时间浪费，提高学生学习和参赛的效率。该过程以计算机软件Solidworks主要开展，该软件作为工科行业广泛使用的三维软件之一。学生在参与工程训练大赛或相关比赛时，可以通过该软件把理论模型建立出来，通过该软件的仿真，将理论数值所产生的理论路线图像化显示出来。相比于传统的参賽方式，该方式能有效避免重复切料、加工等原因造成的时间浪费，使学生在熟悉计算机技术的同时，对相关专业知识进行实际运用，更能全面地完成比赛，如图3所示。 4 結语
以学科竞赛为契机，将虚拟仿真技术及三维软件与传动教学相结合，探索新的授课方法与手段来培养大学生的创新能力，不仅可以实现传统教学所不具备或难以实现的授课功能，还能更好地将创新理念嵌入学生的专业学习。该方式将学生从传统教学下的被动学习模式中解放出来，通过计算机虚拟技术在教学工作中的应用，激发学生的学习兴趣。
[参考文献]
[1]刘振江，张建勇.基于学科竞赛的应用型专业人才培养创新与实践[J].山东化工，2018（24）：120.
[2]汪婵，权悦，丁西明，等.基于学科竞赛的大学生创新能力培养探索[J].智库时代，2019（32）：73-74.
[3]高娅，田凯茜，龙妍，等.高校线上线下混合教学模式实施情况的调研分析[J].无线互联科技，2019（24）：94-95.
（编辑 姚 鑫）
Teaching practice and research combining computer virtual experiment and subject competition
Ma Hong， Wang Zhanying， Hu Jiabao， Sun Bingxin*
（Hebei Institute of Architecture and Civil Engineering， Zhangjiakou 075000， China）
Abstract：In view of the importance of discipline competition to the cultivation of innovative talents， and the importance of computer virtual technology to the cultivation of innovative talents， this study took the opportunity of discipline competition， combined computer virtual experiment with classroom teaching， carried out teaching research and practice， and further promoted in the subsequent discipline competition to verify the teaching effect. The result shows that the teaching form combining computer virtual experiment and subject competition can effectively improve students’ innovation ability.
Key words：computer virtual experiment; subject competition; innovation ability development