三维实体与应用人才培养

1、三维实体设计与应用型人才的培养杨道富1 刘继鹏21黄河水利职业技术学院 河南 开封 475001；2郑州经济管理干部学院 河南 郑州 450053摘要；面对加入WTO和经济全球化所带来的机遇与挑战，中国高等职业教育应培养具有国际竞争能力和较强创新意识的高素质应用型技术人才，由操作型向智能型的转化，使单一型向复合型的转化，从就业型向创新型转化，由岗位型向可持续发展型转化，从知识教育向生命教育发展，把证书社会向能力社会转变。先进的三维设计和现代制造技术在越来越多的企业得到应用，三维实体建模的数据信息直接运用于生产加工程序，省去设计由二维到三维的转化，缩短了新产品的研制周期，提高了设计创新能力，增强

2、了动态跟踪、快速适应国际市场的能力。这些变化导致企业对人才能力结构有新的要求，也给传统的教学体系带来了很大的冲击。改变原有的教学体系、手段、内容和考核方法，培养学生的三维实体建模能力是数字化设计和数字化生产对高等职业教育提出的要求。关键词 高等职业教育；应用型人才；三维实体设计；教学改革；创新能力。进入二十一世纪，知识经济的兴起和经济全球化潮流，国际间综合国力的竞争越来越多地表现为劳动者的素质，特别是创新型人才的水平和数量的竞争。面对加入WTO所带来的机遇与挑战，中国高等职业教育面临着比以往任何时期更繁重的任务，培养和造就与现代化要求相适应的高素质、高技能的劳动者，以及能掌握先进科学技术的专业

3、人才，已成为国家在制定新世纪发展战略目标的首要任务之一。知识经济的发展对高职教育及其培养对象都提出了更高的要求。随着科学技术和生产力的飞速发展，产业结构和教育模式等都发生了深刻的变化，特别是微电子学和计算机及相关技术的重大突破，促使传统的制造业发生了巨大的变革，机械产品已进入数字化设计、分析与制造时代。先进的三维设计和现代制造技术在越来越多的企业得到应用，三维实体建模的数据信息直接用于生产加工中，导致企业对人才能力结构有新的要求，也给传统的教学体系和模式带来了很大的冲击。培养学生的三维实体建模能力，是数字化设计和生产对教育提出的要求。教学内容必须进行相应的改革，以满足现代设计和生产对人才的需求

4、。一 、 知识经济对高等职业教育培养目标的新要求高等职业教育的培养目标是生产一线的高级应用型技术人才和管理人才。应用型人才的含义，因知识经济的到来，从内涵到外延都有很大的扩展，高技术的出现标志着生产技术发展的又一次质的飞跃。“全方位的技术”是一种全新的、与传统技术有着质的区别的技术，它将科学和技术的最新成果应用于生产，对劳动者的智能要求越来越高。同时，要求现代职业技术教育人才培养机制不断创新、动态调整，才能与之相适应。知识经济是以现代科学技术为核心，以知识和信息的生产、存储、使用和消费为基础的经济，其繁荣不是取决于物质资源的数量和规模，而更多地依靠知识和信息资源的拥有、利用和创新。知识经济的一

5、个重要特征就是制造业结构的高技术化，组织管理的高智能化和就业人员的高技能化，掌握现代知识、不断掠取新知识、具有创新意识、能开创新局面的人将成为知识经济的主力军。高新技术在推动经济社会飞速发展的同时，深感高层次应用型人才的匮乏。企业面临产业升级、技术创新的关键时期，迫切需要一大批能将最新研究的理论成果转化为现实生产力、将专利技术发明转化为产品、把创新思想转化为经济效益的、生产一线的高素质应用型人才。特别是在经济社会转型时期，经济结构的调整、产业结构的变化、企业技术的升级，要求高职教育的专业设置、教学方法和教学内容应及时调整，与时俱进，不断深化。作者简介：杨道富（1956-），男，河南济源人，副教

6、授，从事学报编辑和水利水电工程专业教学、设计工作，主要研究方向为工程图学和国际工程建设项目管理。与以往时期相比，高职教育所培养的应用型人才有以下新的特点。（一）操作型向智能型的转化现代科技的发展、经济结构的转型、产业结构的升级、大大提升了职业岗位的技术内涵，促使其由劳动密集型向技术密集型转化，由简单操作型向复杂智能型转化，出现了数控技术员、CAD设计员等新型岗位。在高新技术迅速发展的企业中，管理者总是喜欢任用那些掌握高新技术、不断学习新知识、能适应生产技术不断变革发展的人才，这种新型的技术人员已非传统意义上的机械劳动者。（二）单一型向复合型的转化面对加入WTO的新形势，企业重视按照国际通用职业

7、资格标准使用人才，这就要求高职教育注重培养既适应复合型岗位需要、掌握多种技术、具备高新技术转化能力的复合型人才，又适应WTO规则下的企业管理、具备国际竞争意识和创新能力的全能型技术人才。（三）从业型向创新型转化经济全球化使竞争愈来愈激烈，全球经济的焦点是如何开发、利用知识和高新技术，以便创造更多的价值。智力资本才是未来创造经济效益的实际推动力，衡量成功的尺度就是企业拥有的技术创新能力。以制造业为例，创新是先进制造技术的灵魂，她贯穿于产品制造的全过程：产品设计创新、生产工艺过程创新、生产手段创新、管理创新、市场创新等等。这就需求大批具有创新思维和创新能力的劳动者。（四）岗位型向持续发展型转化知识

8、与信息爆炸性增长的今天，过去培养的“具有某某技能”的“专才”已很难适应社会发展的要求。知识和科学技术更新速度大大加快，一个人不可能在有限的生命中一直在校园里不断地学习。因为教学内容和公开技术总是滞后于社会的发展，最新科技成果作为知识产权被依法保护，所以惟有掌握了获取知识的能力、具有创新意识和胜任未来工作挑战的人才，才是可持续发展人力资源开发的意义所在，推动知识教育向生命教育发展、证书社会向能力社会的转变。二 、 三维实体设计是企业产品设计发展的必然趋势计算机技术的飞速发展，特别是国际互联网（Internet）的发展和广泛应用，给世界制造业带来了翻天覆地的变化。计算机辅助设计与制造（CAD /

9、CAM）技术的发展和应用，已成为衡量一个国家科学技术现代化和工业现代化水平的重要标志之一。三维设计软件的迅速普及，使三维实体设计以形象、直观、精确、快速、方便、易于掌握、便于修改、快速跟踪市场变化的特点，受到了企业的欢迎，越来越多的企业直接应用三维设计成果，实现机械产品设计方法数字化的变革。（一）省去了设计过程中由二维到三维的转化在任何产品的设计构思时，技术人员头脑中的产品形象都是三维的。在传统的二维设计模式下，产品的设计生产过程是：首先由设计者在头脑中建立产品的三维实体模型；接着设计者借助于正投影原理，把头脑里的三维实体模型转化成二维工程图；最后又通过制造企业的工程技术人员，将分散于各个二维

10、视图中的局部、零碎、散乱的信息，经过综合想象又回到原来的三维实体模型，再进行工程分析、工艺设计、加工等工作，生产出新产品。而三维实体设计直接从三维实体模型入手，采用直观简单的拖放式技术，就好像小孩子搭积木一样，把需要的实体放进去，运用鼠标通过拉伸、旋转、薄壁特征、高级抽壳、特征阵列、打孔等操作，不断改变其结构，最终完成整个产品的设计。省去了设计过程中由二维到三维之间的转化，改变了思维通道，节省了人力、财力、物力、时间。实际上，从三维入手进行产品设计更符合设计活动的客观规律。欲求快速跟踪国际市场，直接使用三维实体建模电子图形数据，通过数控车床直接加工零件，使用自动生产线快速组装产品。最终实现产品

11、生产、管理、存储、销售数字化。（二） 缩短了新产品的研制周期按传统的方法设计，对产品设计的全过程难以约束，设计图纸错误不易直观检查出来，有时设计过程某些尺寸、结构和配合的微小误差，整个修改工作就得从头做起，从而使设计过程修改工作量过大，周期过长。当产品设计图纸完成后，需要试制实物样机，一旦设计方案有所变动，就必需重新制作样机，这样不但设计周期长，还造成人力、物力、财力投入大，生产成本高，缺乏竞争力，失去或永远不能占领市场。用三维实体设计软件进行产品设计，直接进行三维实体造型、模拟装配、干涉检查、机构分析，在装配过程中可及时发现设计过程中的错误和问题，一个命令可以动态修改，避免了试制过程中大量的

12、、人工设计更改和人为错误，减少了从设计到制造过程中的中间环节，降低了设计成本，保证了设计质量，缩短了新产品的开发周期。（三） 提高了企业的设计创新能力三维实体设计软件采用参数驱动、特征造型、动态导航等程序，使用非常方便。三维实体设计软件由于采用中文界面、没有语言障碍、学习周期短、直观性强、操作简单、功能强大，还可从标准图库中根据需要随时选用标准件和常用件，如螺栓、轴承、齿轮等，只要给定关键参数即可快速生成图形。必要时可自建图库，改变传统设计费时费力的状况，工作空闲时建库，设计任务忙时拼装，以达到快速成图的目的。设计人员可把精力集中在产品的创新设计、市场跟踪和产品改进上，根据市场需求变化的反馈意

13、见，可以快速做出反映，进行动态修改，不断更新和创新。产品的三维实体设计所得到的数字化模型为后续的有限元分析、数控编程、模拟与仿真加工等设计活动提供信息依据，为产品的整个设计自动化和生产加工数字化提供了信息源。增强了企业的市场竞争力，提高了企业的经济效益和社会效益。三 、教学改革应适应人才的需求和科技及生产发展的现状随着计算机数控技术的发展，在许多发达国家和我国比较发达的地区，企业在产品的设计制造中大量采用了计算机辅助设计和制造（CAD/CAM）技术，并使用了计算机数控（CNC）设备，传统的制造技术正在向以计算机数控技术为基础的数字化制造技术过渡。整个制造业对从业人员的要求发生了很大的变化。特别

14、是对从事数控编程、数控加工、和数控设备维修的高素质应用型技术人员的需求量很大。而几乎大部分企业在这方面的人才严重不足，特别是北京、上海和南方发达地区，对数控应用人才更是求贤若渴。从数控应用现状来看，我国的数控比率仅为1%-2%，而发达国家平均水平为25%。可见，其人才市场潜在需求很大。由于三维实体设计软件在企业中的普及，越来越多的企业应用三维实体设计软件进行产品设计，对能够熟练应用三维实体设计软件的人才特别需要。学习三维实体设计技术应是工程技术人员必备的一种现代技能。三维实体模型数据信息直接用于生产加工，使图样的概念在本质上发生了深刻地变化，二维机械图样、建筑工程图纸不再是国际工程界惟一的技术

15、语言，人们可以直接进行三维设计和交流。三维建模和数字化信息的生成、处理和传递已成为工程界的重要技术语言。传统的二维机械图和三维实体设计的要求是不相适应的。由于过去受科技发展和技术手段的限制，人们不得不共同约定用正投影的二维视图表达法则，将有限的相关联的二维图来表达设计者的三维设计思想。经济全球化的今天，为使教学满足国际竞争、社会发展和生产的需要，应加快建立新的、以三维实体设计为主线的教学模式和体系，在保留二维表达与标注的基础上，转向三维表达和建模，尽快用三维表达取代二维设计。三维实体设计的教学应从研究阶段快速步入实践阶段，快速在机械、电子、建筑、水利、路桥、海港等教学中展开。在转轨阶段，我们围

16、绕培养应用型人才的目标，已经开设了三维实体设计课程，深受广大学生的欢迎和企业的好评。在教学过程中，三维实体设计软件以其形象直观、简单易学、快捷精确的特点，引起了学生的兴趣，直观形象的三维立体模型帮助学生在很短时间内建立起空间概念，使原本抽象、枯燥的学习内容变得生动、有趣，提高了读懂二维图的能力。学生常用三维实体设计软件快速完成设计性的课题和工作。培养创新精神和实践能力已成为高等职业教育的重要任务。长期以来二维工程图教学的重点放在投影理论和图样表达以及制图技能上，忽略了对学生思维过程中创新能力的培养。在原有的二维体系中需要较强的空间想象能力，而实际上空间想象能力的培养，需要较长时间的学习和训练才

17、能掌握，需要从三维到二维，二维在到三维的反复转化中逐步建立起来。加上学生手工绘图工作量过大，侵占了学生大量的时间，消耗了美丽的青春年华，使学生缺乏精力进行创造性的思维和构思。三维实体设计做到了思维过程和设计思路的一致，克服了二维设计中可想而不可见的缺陷。在教学中，安排的设计性作业和开放性、创新性的习题，训练学生灵活应用三维实体设计软件进行空间构思，培养学生具有良好的空间思维、形象思维、创造思维等方面的能力。并将三维实体设计所得到的三维数字化模型电子文件，在毕业设计中的数控编程中得到了应用，鼓励学生在校期间建立三维实体建模电子图形数据库和常用文件标准模板平台，这样的学生深受企业和用人单位的欢迎，

18、能快速承担工作重任。四 、 结束语高等职业技术教育必须与现代设计方法与现代制造技术相适应，设计方法的变革必将带来教学内容的改革，只有不断地改革和探索，才能培养出适应现代生产需要的高素质的应用型人才，与国际惯例接轨，适应经济全球化的需要。参考文献1 童秉枢 . 3D机械制图 M . 北京: 机械工业出版社 , 2002。2 施岳定 等 .从产品设计看三维设计教育的必要性 图学教育研究M. 北京： 机械工业出版社 2002 3 续丹 基于三维设计的工程制图课程体系研究工程图学学报 2002，23（5）4 刘申立 岳永胜 工程制图与机械基础系列课程教学内容和课程体系的改革与实践J. 工程图学学报 2

19、002，23（5）Three-dimensional Entity Design and Cultivation of Application-oriented PersonYANG Daofu1 LIU Jipeng2（1Yellow River Conservancy Technical Institute, Henan, Kaifeng 4750012Zhengzhou Economic Management Institute, Henan, Zhengzhou 450053）Abstract: Faced with the opportunities and challenges b

20、rought by Intellectual Economy and entering of WTO, high vocational education in China has to cultivate high quality application-oriented persons who have high adaptability and creativity. Advanced three-dimensional design and numerical control machining techniques have been widely used in enterprises. The data information of three-dimensional model was directly u