刊名: 教师教育研究
主办: 北京师范大学;华东师范大学;高等学校教资培训交流北京中心
周期: 月刊
出版地:北京市
语种: 中文;
开本: 大16开
ISSN: 1672-5905
CN: 11-5147/G4
邮发代号:2-418
历史沿革:
曾用刊名:高等师范教育研究
期刊荣誉:社科双效期刊;国家新闻出版总署收录;中国期刊网核心源刊;CSSCI 中文社会科学引文索引来源期刊;北京大学《中文核心期刊要目总览》来源期刊;
创刊时间:1989
中职技能大赛 “工业产品设计与创客”项目新规程解读与分析
【作者】 崔海波
【机构】 重庆市万州高级技工学校
【摘要】【关键词】
【正文】摘 要:至2021年新的中职技能大赛“工业产品设计与创客”赛项规程发布以后对其规程的分析,有助于提高中职学生的技能大赛成绩;有助于把大赛的要求应用到日常教学中;有助于把新规程中的新要求总结出来,适应新形势下对工业设计人才的要求;分析近年来全国中职技能大赛“工业产品设计及创客”赛项的内容和要求并对比2021年的新规程的变化提出日常训练和常规教学的改进方法。
关键词:中职技能大赛 工业产品设计与创客 新规程 解读与分析
至2021年中职技能大赛“工业产品设计与创客”赛项新规程发布以来,分析近三年全国中职技能大赛工业产品设计及创客项目比赛,由注重三维建模设计逐渐偏向数控铣床和3D打印技术等加工制造类。且该项目的比赛标准越来越高,要求选手专业水准也越来越高,我认为该项目还有训练提高的空间。如何提高大赛成绩;如何把新规程提炼出来并落实到日常技能训练中;培养的选手能够胜任工业产品设计、开发、生产加工,并达到社会相关人才标准的工业设计师。分析、研究中职技能大赛“工业产品设计及创客”项目的新规程就不可或缺。本文拟分析2021年全国中职技能大赛“工业产品设计及创客”项目大赛规程,根据新规程的变动和参训学生实际情况提出改进方案。
一、工业产品设计及创客项目规程的分析
分析该项目新规程是开始准备训练选手的前提与基础,赛题是严格按照大赛规程编制的。通过比对之前的大赛规程,今年大赛规程的变动非常大。
(一)大赛名称和竞赛目的
2017年以前该赛项的名称是“计算机辅助设计(工业产品CAD)”;2018年全国中职技能大赛该赛项名称改为“工业产品设计与创客实践”。从赛项名称的变动可以看出随着社会的发展和科技的进步对工业设计人员的需求有所调整,2017年以前该赛项着重考察选手的识图、读图、制图以及建模等工业产品设计的基本操作技能,以适应大众的工业设计需求。2018年以来该赛项更名为“工业产品设计与创客实践”,该赛项围绕创新中国以及中国智造的精神,目的在通过该赛项培养创新型制造人才并与世界技能大赛“机械设计CAD”进行对接,通过该赛项比赛提高中职学校相关专业教学和老师以及学生的专业素养。2021年相对于2018年以来名称没有改变,但是目的发生了很大的变动。其目的为:工业产品设计与创客实践赛项适应智能制造的要求,目的在根据《制造业人才发展规划指南》的国家要求,培育智能制造人才。该赛项面向中职加工制造类、信息技术类专业而设置,将数字化设计和智能制造关键技术融入其中,用信息技术与制造业深度融合的思想与先进技术推进职业院校高水平专业群建设,培养掌握行业先进技术,满足企业实际需要的技能人才,制造业转型与发展。根据中职院校专业课程与教学内容设置情况确定比赛内容,通过技能比赛培育高规格技能人才。
(二)竞赛内容
2017年该赛项竞赛内容:计算机辅助设计(工业产品CAD)要求竞赛选手根据大赛提供的图纸完成产品的草图、建模和设计表达。赛项分为基础设计和创新设计俩模块。俩模块均为连续完成,用时共计4个小时。
2018年—2020年之间该竞赛内容:工业产品设计与创客实践要求选手根据图纸要求建模并完成部分产品的加工制造准备以及编写相关设计、制造文档。赛项分为数字样机、创客实践两个模块,俩模块均为连续完成,用时共计4个小时。
2021年该赛项竞赛内容:工业产品设计与创客赛项要求选手建立数字化模型,完成机构分析计算与部件优化设计,编写装配指导文件并使用增减材复合加工方式完成零部件制造。今年开始该赛项变为三个模块,前两个模块在计算机上完成,第三个模块在增减材制造车间完成,比赛时间为2天。
二 、工业产品设计及创客实践竞赛题目分类和要点分析
赛题内容的分类统计和要点分析是了解竞赛的重点内容关键。接下来我们将从分类统计和要点来分析工业产品设计及创客实践大赛的特点。
(一)内容分内统计
2017年之前工业产品设计(CAD)内容包括:基础设计占70%(零件设计35%,部件7%,工程图14%,设计表达14%);设计创新30%,(产品的功能实现9%,使用方便3%,使用安全3%,创新创意6%,结构合理3%,文档编写6%)。
2018年致2020年工业产品设计与创客实践内容包括:基础设计占60%:其中零件设计30%,装配图占5%,零件工程图和装配工程图占15%,设计表达占10%;设计创新占40%:其中产品的新颖、美观、合理等占20%,产品创意点、创新点等阐述占10%,产品选材、加工、制造占10%。
2021年工业产品设计与创客实践内容包括:数字样机占45%:其中消费产品占25%(包括:零件模型和部分零件图,零部件模型和装配图的六视图以及装配图的爆炸图和明细栏,设计表达包括部件拆装动画),机械产品占20%(包括:零件模型和部分零件图,部件模型和六视图以及爆炸图和明细栏,设计表达包括部件拆装动画和工作原理动画) 设计挑战占20%(包括:零件及零件图和设计报告机构分析计算报告占10%,轻量化设计占10%要提交轻量化设计零件图和轻量化设计装配图和装配模型以及轻量化设计报告) 创客实践占35%:(其中包括:虚拟装配实践要轻量化装配模型和三维动画仿真以及三维装配文件,部件制造实践:增材制造7%、减材制造占8%、增减材复合加工占12%要提交数字模型(CAM工具输出、加工程序代码文件)物理模型(3D打印得到的产品、加工后零件、加工后零件轻量化设计)制造报告(增材制造报告、减材制造报告))。
(二)考核要点分析与赛题分析
从上面数据可以看出,17年以前工业产品设计到18年致2020年再到2021年,由考察选手读图识图、建模等工业设计的基本技能转变为有一定创新能力再转向为由智能设计到先进制造全过程的要求。
总而言之,2021年新标准的工业产品设计与创客实践项目覆盖面非常广泛,不仅要求竞赛选手精通软件操作,而且具备产品外形智能设计以及产品的结构设计能力和产品轻量化设计以及产品增减材制造的能力。对选手的制图识图要针对性的训练,除了要求极短的时间内读懂图纸并能把平面图纸在脑海里面还原成立体结构,然后在规定的时间内建模出来。
创客实践部分,要依靠在训练时候多做案例练习,多借鉴网上学习平台的教学资源补充训练内容。
部件制造实践部分,这一部分是今年新增加的内容,从这部分内容可以看出该项目把中心往制造方向移动。因此我们在选择训练人员的范围也相对的缩小,逐步偏向选择数控专业的学生,因此在平时训练时候增减材制造的训练要并重。
三、反思和建议
(一)对指导教师的要求
新的中职技能大赛“工业产品设计与创客实践”项目规程包含知识面非常广,信息量特别大,特别是在2021年新的“工业产品设计与创客实践”规程出来后,不单要会识图、读图和建模,对产品还要能够轻量化设计并筛选出最合理的方案,方案选出来后还要进行增材制造把方案制造出来,然后对于打印出来的零件有装配要求的部分进行减材加工。指导教师还要具备机械设计的理论知识以及美术的知识等以及对相关软件Iventor和Fusion360等软件的熟练应用。整个比赛要在2天的时间内提交的模型、编程、装配、工程图、文档等一系列的文件和零件。作为指导教师在规定的时间内完成以上内容是非常困难的,因此短时间要求所指导的学生完成以上内容也是不可能完成的任务。这就需要指导教师要具体地详细地吃透新规程,摸清楚赛题的出题思路和评分标准,制定比赛策略。指导教师一定要多参加赛前培训会以及到成绩优秀的院校进行交流学习并多到相关企业实习实践。
(二)对选手的要求
至2021年中职技能大赛“工业产品设计与创客实践”新规程发出来后,指导教师选择参赛选手时候要到数控专业挑选有学习能力、自控能力、“举一反三”能力的学生。特别是自控能力和自学能力以及肯动脑筋这些事作为选手的基本素质。否则,指导教师是没有足够的时间来培养选手。选手上了赛场也是不能达到取得成绩的要求。
(三)训练的要求
赛前培训时间越长越好,选手才能够掌握比较完整的知识点并达到足够的熟练度参赛。在训练过程中,指导教师应该有一个团队并制定一套完整的训练计划。选择数控专业学生并加强其基础理论知识的学习培训并测试选拔用时一个月。然后对上次选拔留下的学员进行两个月的读图制图特训进行测试再选拔优秀的学员。接下来用三个月时间进行三维建模培训再选拔。然后这次留下的学员进行轻量化设计以及计算机辅助制造(CAM)培训。把国赛题库图纸找齐并反复练习,能够在规定时间内完成大赛所有要求。多进行模拟比赛评分找出每一位选手的失分点,补齐短板。每一次模拟比赛要当成真实的比赛环境来对待,锻炼选手的心理素质。
(四)训练环境的要求
中职技能大赛“工业产品设计与创客实践”项目软件对电脑要求比较高,因此训练室的电脑需要学校单独进行配置,及需要得到学校领导重视且资金和硬件等方面提供保障。可以从以下几个方面准备:一开放工业产品设计的第二课堂,组织感兴趣的学生培训,然后选拔选手;二多参加该项目的指导老师大赛培训会和邀请专家(特别是其他省市该项目搞得好的学校的专家)到本校培训相关指导教师。三多参加比赛获得成绩后向领导汇报并得到校领导的肯定以及学校资金和设备的支持。四成立该项目的专门的训练室(因为该项目对设备要求越来越高),合理管理训练室。
参考文献:
[1] 覃川.中职院校技能大赛“工业产品设计(CAD)”赛项分析及启示 现代职业教育
2019.06
[2]肖优.产品设计CAD课程教学改革探讨[J].中国文艺家.2017(3).
[3]仲梁维、熊敏、董小虎.计算机辅助设计实践教学的改革探讨[J].教育教学论坛.2012(18).
关键词:中职技能大赛 工业产品设计与创客 新规程 解读与分析
至2021年中职技能大赛“工业产品设计与创客”赛项新规程发布以来,分析近三年全国中职技能大赛工业产品设计及创客项目比赛,由注重三维建模设计逐渐偏向数控铣床和3D打印技术等加工制造类。且该项目的比赛标准越来越高,要求选手专业水准也越来越高,我认为该项目还有训练提高的空间。如何提高大赛成绩;如何把新规程提炼出来并落实到日常技能训练中;培养的选手能够胜任工业产品设计、开发、生产加工,并达到社会相关人才标准的工业设计师。分析、研究中职技能大赛“工业产品设计及创客”项目的新规程就不可或缺。本文拟分析2021年全国中职技能大赛“工业产品设计及创客”项目大赛规程,根据新规程的变动和参训学生实际情况提出改进方案。
一、工业产品设计及创客项目规程的分析
分析该项目新规程是开始准备训练选手的前提与基础,赛题是严格按照大赛规程编制的。通过比对之前的大赛规程,今年大赛规程的变动非常大。
(一)大赛名称和竞赛目的
2017年以前该赛项的名称是“计算机辅助设计(工业产品CAD)”;2018年全国中职技能大赛该赛项名称改为“工业产品设计与创客实践”。从赛项名称的变动可以看出随着社会的发展和科技的进步对工业设计人员的需求有所调整,2017年以前该赛项着重考察选手的识图、读图、制图以及建模等工业产品设计的基本操作技能,以适应大众的工业设计需求。2018年以来该赛项更名为“工业产品设计与创客实践”,该赛项围绕创新中国以及中国智造的精神,目的在通过该赛项培养创新型制造人才并与世界技能大赛“机械设计CAD”进行对接,通过该赛项比赛提高中职学校相关专业教学和老师以及学生的专业素养。2021年相对于2018年以来名称没有改变,但是目的发生了很大的变动。其目的为:工业产品设计与创客实践赛项适应智能制造的要求,目的在根据《制造业人才发展规划指南》的国家要求,培育智能制造人才。该赛项面向中职加工制造类、信息技术类专业而设置,将数字化设计和智能制造关键技术融入其中,用信息技术与制造业深度融合的思想与先进技术推进职业院校高水平专业群建设,培养掌握行业先进技术,满足企业实际需要的技能人才,制造业转型与发展。根据中职院校专业课程与教学内容设置情况确定比赛内容,通过技能比赛培育高规格技能人才。
(二)竞赛内容
2017年该赛项竞赛内容:计算机辅助设计(工业产品CAD)要求竞赛选手根据大赛提供的图纸完成产品的草图、建模和设计表达。赛项分为基础设计和创新设计俩模块。俩模块均为连续完成,用时共计4个小时。
2018年—2020年之间该竞赛内容:工业产品设计与创客实践要求选手根据图纸要求建模并完成部分产品的加工制造准备以及编写相关设计、制造文档。赛项分为数字样机、创客实践两个模块,俩模块均为连续完成,用时共计4个小时。
2021年该赛项竞赛内容:工业产品设计与创客赛项要求选手建立数字化模型,完成机构分析计算与部件优化设计,编写装配指导文件并使用增减材复合加工方式完成零部件制造。今年开始该赛项变为三个模块,前两个模块在计算机上完成,第三个模块在增减材制造车间完成,比赛时间为2天。
二 、工业产品设计及创客实践竞赛题目分类和要点分析
赛题内容的分类统计和要点分析是了解竞赛的重点内容关键。接下来我们将从分类统计和要点来分析工业产品设计及创客实践大赛的特点。
(一)内容分内统计
2017年之前工业产品设计(CAD)内容包括:基础设计占70%(零件设计35%,部件7%,工程图14%,设计表达14%);设计创新30%,(产品的功能实现9%,使用方便3%,使用安全3%,创新创意6%,结构合理3%,文档编写6%)。
2018年致2020年工业产品设计与创客实践内容包括:基础设计占60%:其中零件设计30%,装配图占5%,零件工程图和装配工程图占15%,设计表达占10%;设计创新占40%:其中产品的新颖、美观、合理等占20%,产品创意点、创新点等阐述占10%,产品选材、加工、制造占10%。
2021年工业产品设计与创客实践内容包括:数字样机占45%:其中消费产品占25%(包括:零件模型和部分零件图,零部件模型和装配图的六视图以及装配图的爆炸图和明细栏,设计表达包括部件拆装动画),机械产品占20%(包括:零件模型和部分零件图,部件模型和六视图以及爆炸图和明细栏,设计表达包括部件拆装动画和工作原理动画) 设计挑战占20%(包括:零件及零件图和设计报告机构分析计算报告占10%,轻量化设计占10%要提交轻量化设计零件图和轻量化设计装配图和装配模型以及轻量化设计报告) 创客实践占35%:(其中包括:虚拟装配实践要轻量化装配模型和三维动画仿真以及三维装配文件,部件制造实践:增材制造7%、减材制造占8%、增减材复合加工占12%要提交数字模型(CAM工具输出、加工程序代码文件)物理模型(3D打印得到的产品、加工后零件、加工后零件轻量化设计)制造报告(增材制造报告、减材制造报告))。
(二)考核要点分析与赛题分析
从上面数据可以看出,17年以前工业产品设计到18年致2020年再到2021年,由考察选手读图识图、建模等工业设计的基本技能转变为有一定创新能力再转向为由智能设计到先进制造全过程的要求。
总而言之,2021年新标准的工业产品设计与创客实践项目覆盖面非常广泛,不仅要求竞赛选手精通软件操作,而且具备产品外形智能设计以及产品的结构设计能力和产品轻量化设计以及产品增减材制造的能力。对选手的制图识图要针对性的训练,除了要求极短的时间内读懂图纸并能把平面图纸在脑海里面还原成立体结构,然后在规定的时间内建模出来。
创客实践部分,要依靠在训练时候多做案例练习,多借鉴网上学习平台的教学资源补充训练内容。
部件制造实践部分,这一部分是今年新增加的内容,从这部分内容可以看出该项目把中心往制造方向移动。因此我们在选择训练人员的范围也相对的缩小,逐步偏向选择数控专业的学生,因此在平时训练时候增减材制造的训练要并重。
三、反思和建议
(一)对指导教师的要求
新的中职技能大赛“工业产品设计与创客实践”项目规程包含知识面非常广,信息量特别大,特别是在2021年新的“工业产品设计与创客实践”规程出来后,不单要会识图、读图和建模,对产品还要能够轻量化设计并筛选出最合理的方案,方案选出来后还要进行增材制造把方案制造出来,然后对于打印出来的零件有装配要求的部分进行减材加工。指导教师还要具备机械设计的理论知识以及美术的知识等以及对相关软件Iventor和Fusion360等软件的熟练应用。整个比赛要在2天的时间内提交的模型、编程、装配、工程图、文档等一系列的文件和零件。作为指导教师在规定的时间内完成以上内容是非常困难的,因此短时间要求所指导的学生完成以上内容也是不可能完成的任务。这就需要指导教师要具体地详细地吃透新规程,摸清楚赛题的出题思路和评分标准,制定比赛策略。指导教师一定要多参加赛前培训会以及到成绩优秀的院校进行交流学习并多到相关企业实习实践。
(二)对选手的要求
至2021年中职技能大赛“工业产品设计与创客实践”新规程发出来后,指导教师选择参赛选手时候要到数控专业挑选有学习能力、自控能力、“举一反三”能力的学生。特别是自控能力和自学能力以及肯动脑筋这些事作为选手的基本素质。否则,指导教师是没有足够的时间来培养选手。选手上了赛场也是不能达到取得成绩的要求。
(三)训练的要求
赛前培训时间越长越好,选手才能够掌握比较完整的知识点并达到足够的熟练度参赛。在训练过程中,指导教师应该有一个团队并制定一套完整的训练计划。选择数控专业学生并加强其基础理论知识的学习培训并测试选拔用时一个月。然后对上次选拔留下的学员进行两个月的读图制图特训进行测试再选拔优秀的学员。接下来用三个月时间进行三维建模培训再选拔。然后这次留下的学员进行轻量化设计以及计算机辅助制造(CAM)培训。把国赛题库图纸找齐并反复练习,能够在规定时间内完成大赛所有要求。多进行模拟比赛评分找出每一位选手的失分点,补齐短板。每一次模拟比赛要当成真实的比赛环境来对待,锻炼选手的心理素质。
(四)训练环境的要求
中职技能大赛“工业产品设计与创客实践”项目软件对电脑要求比较高,因此训练室的电脑需要学校单独进行配置,及需要得到学校领导重视且资金和硬件等方面提供保障。可以从以下几个方面准备:一开放工业产品设计的第二课堂,组织感兴趣的学生培训,然后选拔选手;二多参加该项目的指导老师大赛培训会和邀请专家(特别是其他省市该项目搞得好的学校的专家)到本校培训相关指导教师。三多参加比赛获得成绩后向领导汇报并得到校领导的肯定以及学校资金和设备的支持。四成立该项目的专门的训练室(因为该项目对设备要求越来越高),合理管理训练室。
参考文献:
[1] 覃川.中职院校技能大赛“工业产品设计(CAD)”赛项分析及启示 现代职业教育
2019.06
[2]肖优.产品设计CAD课程教学改革探讨[J].中国文艺家.2017(3).
[3]仲梁维、熊敏、董小虎.计算机辅助设计实践教学的改革探讨[J].教育教学论坛.2012(18).