3D大赛在低年级本科生创新能力培养中的应用
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摘要：科技竞赛对于本科生的创新能力培养具有重要作用。然而，现有科技竞赛普遍对专业知识要求比较高，适合于高年级本科生。针对低年级本科生的创新意识和能力培养问题，文章首先论述了三维数字化产品设计（3D大赛）的特点和其在低年级本科生中开展的优势；然后，结合我校教师的指导经验，提出了若干针对低年级本科生的参赛指导方法，以赛促新，提升学生的3D数字化设计和产品创新能力。
关键词：创新能力培养；3D大赛；低年级本科生；3D数字化设计
中图分类号：G642 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2019）34-0069-02
2015年颁布的《国务院关于大力推进大众创业万众创新若干政策措施的意见》明确提出，“推进大众创业、万众创新，是发展的动力之源，也是富民之道、公平之计、强国之策”。青年学子是未来推动社会发展的中流砥柱，因此必将成为“大众创业、万众创新”事业的主力军。科技竞赛在本科生的创新意识和能力培养工作中具有极为重要的作用，已经被多种类型的科技竞赛成果证明。然而，现有科技竞赛的参赛学生主要是高年级本科生，如何基于科技竞赛培养低年级本科生的创新意识和能力同样重要。本文探讨三维数字化创新设计大赛（3D大赛）在低年级本科生创新意识和能力培养中的可行性与实践方法。
一、3D大赛简介及特点
3D大赛是在国家大力推进创新驱动，实现从“制造大国”到“创造大国”转变，大力发展“互联网+”和数字经济新时代开展的一项大型公益赛事，体现了科技进步和产业升级的要求，是大众创业、万众创新的具体实践。相比于其他科技竞赛，3D大赛主要包含三大重要特点。
1.3D大赛涵盖的行业和专业非常广泛。3D大赛包含开放自主命题、行业/企业热点命题、青少年3D科技创新大赛、大学生创新创业大赛和3D新锐&3D数字大师大奖赛5个赛项，每个赛项下面又包含多个参赛方向。
2.3D大赛的参赛作品以计算机模型或软件为主，不需要制作实物。3D大赛的参赛作品主要以动画视频、创新报告、PPT讲解等形式展示。
3.3D大赛包含文创参赛方向。3D大赛除了包含数字工业设计等参赛方向，还包含数字文化设计和创新创业等参赛方向，并且评判标准以“创意”为重点和基本出发点，因此3D大赛适合于大部分专业的本科生。
二、3D大赛在低年级本科生中开展的优势
3D大赛所含参赛项目丰富多样，競赛周期短，在低年级本科生中开展主要包含以下几方面的优势。
1.3D大赛对低年级本科生的基础知识学习任务的影响比较小。由于3D大赛的参赛作品以计算机模型或软件为主，因此所要求的投入时间和精力较少，从而最大限度地减少了对低年级本科生基础知识学习任务的影响。以我校的第11届3D建模大赛的开展情况为例，3D建模大赛从6月初开始参赛作品的制作，到7月中旬提交参赛作品直接参加省赛，11—12月参加国赛，整个参赛作品的制作时间集中在1个月左右。与之相对应的机械创新设计大赛和机器人大赛，则由于需要制作实物，因而参赛耗费的精力较大。以我校第八届全国大学生机械创新设计大赛开展情况为例，从2017年暑假便开始参赛作品的设计工作，到2018年7月总决赛，整个参赛周期需要大量时间和精力用于设计、制作和调试参赛作品。
2.3D大赛对专业知识的要求较低。3D大赛所含参赛项目丰富多样，并且以“创意”为最主要的评判标准，比较适合对专业知识未进行深入学习的低年级本科生。低年级本科生的主要学习任务是对数学、物理、计算机及人文等基础知识进行学习，而对自身所学专业的专业课程知识还未开始深入学习。因而，低年级本科生不适合参加专业性较强的科技竞赛，例如机械创新设计大赛、机器人大赛等。3D大赛以“创意”为最主要的评判标准，大量赛项对专业知识要求比较低，例如数字人居设计大赛、数字文化设计大赛和大学生创新创业大赛。同时，由于3D大赛不需要制作参赛作品的实物，因而也极大限度地降低了对参赛学生专业知识的要求，学生掌握一门3D建模工具便可在教师的指导下完成参赛作品的制作。
3.3D大赛符合当下的通识教育潮流。由于3D大赛所含参赛项目丰富多样，因此参赛学生既可以参加跟所学专业相关的参赛项目，也可以参加其他专业相关的参赛项目，利于培养学生的学习主动性和丰富学生的知识面。当代大学生通识教育希望大学生成为一个具有主体性和基础全面的“完整”的人。根据通识教育的基本特点：普适性、基础性、统整性和深刻性，通识教育理念鼓励学生结合自己的实际跨学科、跨专业自由选课，充分发展个性，博学多识；鼓励学生从难、从严、从自己实际出发自主选课，从而增强学生的学习主动性，全面提高学生的素质。3D大赛丰富多样的参赛项目正好符合当代大学生的通识教育潮流。
三、针对低年级本科生的3D大赛指导方法
相比于高年级本科生，低年级本科生对专业知识和3D建模工具还未开始深入学习，因此，教师对低年级本科生进行的3D大赛指导必然与一般的高年级本科生存在差别。
1.通过高阶3D建模软件的学习，提升数字化设计能力。《机械制图》、《工程制图》等低年级课程会安排AutoCAD等基本几何建模工具的学习，因此低年级本科生具备一定的数字化设计能力。但是，低年级本科生并不具备高阶的3D数字化设计能力，例如创建关键零部件的实体模型、整体几何模型装配、模型渲染、运动仿真，甚至进行强度、刚度分析。因而，针对低年级本科生，以学习Pro/E或者UG等高阶3D建模工具为手段，提升学生的数字化设计能力是必要的。在实际指导中，存在三种具体实施形式：一是指导教师利用课余时间进行有计划的辅导，主要目的是加快学生对高阶3D建模工具的入门过程；二是学生在学习过程中，自主请教指导教师或者高年级参赛学生，提升自身的3D建模能力；三是根据学生的具体参赛项目性质，以往年的参赛项目为案例，通过训练强化学生的3D建模能力。
2.补充必要的专业课程。通过《机械制图》、《工程制图》等基础课程的学习，工科低年级本科生虽然具备了一定的3D模型想象能力，但是仅停留在静态的几何模型层面，对3D动态几何模型及3D产品模型几乎没有概念。为了提高低年级本科生的数字化设计能力，补充一定的高年级开设的专业课程知识是必要的。例如，在低年级本科生学习高阶3D建模工具的过程中，补充《机械CAD》、《机械原理》、《机械设计》和《机械创新设计》等课程中的必要专业知识。
3.“高低搭配”，适当安排低年级本科生的工作任务。由于低年级本科生具备的专业知识较少，如果参赛小组中只包含低年级本科生，则学生必然很难完成参赛任务。同时，由于低年级本科生学习数学、物理等基础知识的任务较重，如果对其安排较重、较难的工作任务，则必然会影响学生的基础知识学习。针对上述问题，“高低搭配”是一种有效的解决方法，即一个参赛小组同时包含高低年级的本科生，并且以高年级学生为主。例如，我校教师在指导学生参赛的过程中，一般要求参赛小组的高年级本科生的比例必须超过50%。
4.鼓励学生参加数字文化设计大赛和大学生创新创业大赛等对专业知识要求低的赛项。3D建模大赛的最终目的是通过竞赛形式培养学生的创新意识，对于具体的参赛形式和专业没有要求。结合低年级本科生的学习任务和知识特点，本文论述了3D大赛在低年级本科生的创新意识和能力培养中的可行性，以及相比其他科技竞赛的优势。然后，结合我校教师的实际指导经验，提出了适合于低年级本科生的参赛指导方法，旨在提升学生的“3D”数字化设计能力，实现低年级学生的创新意识和能力提高。
参考文献：
[1]赵玉成，杨卫明.“大众创业、万众创新”浪潮下的高等教育应对[J].教育教学论坛，2016，（5）：66-68.
[2]雷汝婧，周德.学科竞赛对应用型本科汽车专业学生实践创新能力的影响研究[J].科技风，2018，（5）：40-41.
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