摘要：中职学生在学习独立的专业科目时，由于缺乏实际案例和项目，缺乏学习兴趣和动力；而中职生在项目式课程学习时，由于知识的模块化和不连续化，学习内容很多，但每个内容都没掌握到关键点和原理。本研究则针对以上的情况，以三维建模课程为载体，借鉴创客理念，使用基于核心课程设计的创新教学项目，该类创新项目是真实的案例，贴近实际，带动中职学生学习。另一方面针对核心课程的知识点和技能点设计，遵循循序渐进的原则，这样，学生能够在完成各种项目后也能够更容易掌握核心课程的知识和技能以及它们的内在逻辑关系。

关键词：三维建模；创新项目；设计方式

1.研究背景及意义

1.1研究背景

中职学生学习能力比普通高中生弱，学习基础差，逻辑能力不强。中职学生在学习独立的专业科目时，由于缺乏实际案例和项目，容易陷入枯燥、缺乏学习兴趣和动力的状态。而中职生在项目式课程学习时，由于知识的模块化和不连续化，使得理解难度上升，

当代创客教育在中小学全面铺开，课程包含三维建模、人工智能、智能硬件、程序开发等；课程涉及的知识和技能的深度则由于学生的精力和学习能力的情况作了一定调整，即对具体作品或所需用到的知识和技能才教授给学生，如此部分课程的知识和技能模块化，学生对这些同一科目课程的知识缺乏统一连续的认识，知识和技能之间的联系和逻辑关系则成为了学生的知识盲区，这种情况使得学生对同一类型或课程的知识的掌握难度增大。

1.2研究价值与意义

本研究则针对以上的情况，以三维建模课程为载体，使用基于核心课程设计的创新教学项目，带动中职学生学习。一方面创新项目是真实的案例，贴近实际，包含多种学科，形式丰富，能够引起学生的学习兴趣，增加学习热情；另一方面创新项目是借鉴国外理念进行设计，针对核心课程的知识点和技能点设计，涉及内容包含完整的知识，遵循循序渐进的原则，这样，学生能够在完成各种项目后也能够更容易掌握核心课程的知识和技能以及它们的内在逻辑关系，不会泛泛地学习导致最后什么也学不深入。

2.三维建模课程现状与人才需求

2.1三维建模课程现状

三维指的是建立数字立体模型的课程，该课程以建模软件学习为主，包含的软件有Inventor、Solidwors、keyshot等。中职生在学习三维建模时的状态可能会因个体差异、教学环境、课程设置等因素而有所不同，但以下是一些普遍存在的状态：

（1）积极状态：

兴趣浓厚：许多中职生对三维建模充满好奇和兴趣，因为这一技术具有很高的实用性和创造性。

学习热情：在接触到三维建模的实际应用后，学生可能会表现出强烈的学习热情，愿意投入时间和精力去掌握相关技能。

（2）挑战状态：

软件操作难度：三维建模软件通常较为复杂，初学者可能会觉得难以掌握，需要时间和耐心去熟悉。

理论知识薄弱：中职生可能在数学、物理等相关理论知识上基础较弱，空间想象能力较弱

职业规划模糊：部分学生可能对三维建模在行业中的应用和未来职业发展缺乏清晰的认识，导致学习目标不够明确。

2.2三维建模人才需求

三维建模技术在市场各行业中扮演着至关重要的角色，其应用广泛且需求日益增长。在娱乐和媒体行业，三维建模技术是电影、电视、动画制作和游戏开发的核心。建筑与室内设计领域也广泛应用三维建模，建筑师通过它来展示建筑概念和设计方案，在制造业，三维建模人才的需求体现在多个方面。产品设计与开发阶段，三维建模用于原型设计和工程设计，帮助工程师进行设计验证和工程分析。制造业对三维建模人才的要求包括专业技能、工程知识、创新思维、跨学科能力和实践经验。

3.创新项目的设计

3.1三维建模创新项目的概念界定

指的是以完成一个实际作品，融合多学科、多技能的学习任务。在这个项目中学生需要围绕某个主题，独立或合作设计并制作一个作品；在完成作品的过程中学生需要掌握该项目包含各学科相应的知识和技能才能完成其作品。而三维建模里面的创新项目例如机械臂，它所包含的学科有机械制图、机械基础、Solidworks或Inventor、动画制作等。这里要做个特别说明，这里描述的三维建模创新项目指的是完成该项目的数字建模以及配套展示的数字材料，并不是完成这个项目的实体制造。

3.2三维建模创新项目设计的总体框架

总体架构：

在总体架构上，中职三维建模课程应遵循从基础到高级、从理论到实践的循序渐进原则。课程设计应包括基础理论、软件操作、创意设计、实际应用和综合实践等多个层面，形成一个系统化、层次化的教学框架，确保学生能够在掌握基础技能的同时，逐步提升至能够独立完成复杂项目的高级能力。

课程目标定位：

技能目标：学生能够熟练操作主流三维建模软件，掌握模型创建、编辑、渲染等基本技能，并能够进行简单的动画制作。

知识目标：学生应理解三维建模的基本原理，掌握相关的几何、物理知识，以及材料学、色彩学等辅助学科的基础知识。

素质目标：培养学生良好的空间想象力、创新能力、团队协作精神和解决实际问题的能力，同时提升他们的艺术审美和职业素养。

能力递进体系：

从基础的三维模型创建和编辑技能，逐步过渡到复杂模型的构建、高级渲染技术、动画制作等，每个阶段都有明确的能力目标和考核标准，形成了一个清晰的能力递进体系。

评价与反馈机制：

设计包括平时作业、项目作品、技能测试、团队协作和创新能力等多维度的评价标准，采用自评、互评和教师评价相结合的方式，确保评价的全面性和客观性。

3.3三维建模创新项目的设计思路

（1）知识点梳理：

①基础理论：梳理包括几何学、物理学、色彩学等基础理论知识。

②软件操作：详细列出软件的常用功能和操作技巧，如界面操作、工具使用、快捷键等。

③模型构建：整理模型创建、编辑、优化等步骤的关键技术和方法。

（2）项目设计原则：

①真实性：选择或设计项目时，确保其背景和需求来源于真实的工作场景。

②实用性：确保项目成果能够在实际中应用，如设计的产品可以被制造和使用。

③创新性：鼓励学生在项目中尝试新的设计理念和技术，打破常规思维。

（3）项目实施步骤：

①项目启动：介绍项目背景，明确项目目标和预期成果，分配学生角色和任务。

②项目规划：制定详细的项目计划书，包括时间表、资源需求、风险评估等。

③项目执行：监督学生按照计划执行项目，提供技术指导和资源支持。

④项目监控：定期检查项目进度，记录学生表现，及时解决项目中出现的问题。

⑤项目评估：组织项目汇报会，展示学生作品，进行同行评审和教师评价。

（4）教学资源整合：

①线上资源：搜集和整理网络上的教程、案例、论坛等资源，供学生自学和参考。

②线下资源：准备教材、实验手册、实物模型等教学材料，增强学生的实践体验。

③资源共享平台：建立在线平台，上传教学资料，促进师生间的资源共享和信息交流。

3.4三维建模创新项目的量化评估标准

上文的设计思路提到采用多元评价，包括学生自评、互评以及教师评价，全面评估学生的学习成果。在落实这些评价时需要一个量化评价标准以达到可以有载体对学生的多元评价进行实施，具体设计思路如下：

（1）制定量化评估标准

技能熟练度评分：为每个技能点设定评分标准，例如，软件操作熟练度可以分为1-5级，1级为完全不熟悉，5级为非常熟练。

项目完成度评分：根据项目完成的质量和完整性进行评分，可以设定具体的完成指标，如按时完成、符合设计要求等。

知识点掌握度测试：通过书面测试或在线测试来评估学生对知识点的掌握情况，每道题目设定分值。

（2）量化评估工具

评估量表：设计评估量表，包括多项评分指标，每个指标有明确的评分标准和分值。

调查问卷：使用标准化的问卷来收集学生对项目难度的感知、学习满意度和自我效能感等数据。

（3）具体量化方法

百分比评分：将项目总分设为100分，根据各项标准进行打分，最终得出百分比。

等级评定：将学生的表现分为A、B、C、D、E/F等几个等级，每个等级对应一定的分数范围。

（4）量化评估实施

技能测试：进行实际操作测试，记录学生完成特定任务的时间和质量，转换为分数。

作品评审：邀请专家或教师团队根据预设的评分标准对学生作品进行评审打分。

同行评审：同学之间相互评审，根据评审标准给出分数，然后计算平均分。

（5）量化评估示例

技能测试评分：

基础操作（20分）：软件启动与关闭（5分），基本工具使用（15分）。

模型构建（30分）：几何体创建（10分），修改工具应用（10分），细节处理（10分）。

材质与纹理（20分）：材质应用（10分），纹理贴图（10分）。

渲染与输出（30分）：灯光设置（10分），渲染参数调整（10分），最终效果呈现（10分）。

3.5三维建模创新项目设计样例

本样例根据上文标准进行设计，包含一些具体项目的设定，以及一个具体项目的具体拆分供参考。对该项目拆分后的具体教案、教学资源等详细的材料将在未来的研究中继续说明。

（1）具体创新项目的设定

以下是根据三维建模知识点难易程度对上述例子重新排列，并标明每一项物体的学习重点：

①个人防护装备设计-防噪音耳塞：

学习重点：草图设计、拉伸、旋转、基本形状建模。

难度：简单

②教育用物理实验装置-电磁感应实验装置：

学习重点：草图设计、装配、工程图。

难度：简单到中等

③环保产品设计-可折叠环保购物袋：

学习重点：草图设计、折叠结构建模、装配。

难度：简单到中等

④多功能工具设计-便携式多功能工具：

学习重点：草图设计、拉伸、旋转、装配、工程图。

难度：中等

⑤创新交通工具设计-折叠式电动滑板车：

学习重点：草图设计、装配、工程图、渲染。

难度：中等到复杂

⑥小型机器人模型-地面清洁机器人：

学习重点：草图设计、装配、工程图、爆炸图。

难度：中等到复杂

⑦简易机械臂设计-教育用六自由度机械臂：

学习重点：草图设计、装配、工程图、爆炸图、运动仿真。

难度：复杂

⑧智能家居设备-智能灯泡：

学习重点：草图设计、旋转、表面处理、渲染。

难度：中等到复杂

⑨农业机械部件设计-谷物收割机切割刀片：

学习重点：草图设计、拉伸、旋转、工程图、应力分析。

难度：复杂

⑩自动化生产线组件设计-物品分拣机械手：

-学习重点：草图设计、装配、工程图、爆炸图、运动仿真、应力分析。

-难度：非常复杂

（2）具体创新项目的拆分样例

本样例将以上文中的第⑦项简易机械臂设计为例子说明

以下是一个基于SolidWorks的机械臂三维建模创新项目的简单教学计划，列出前几课时具体说明：

课时1：项目启动与基础操作

学习目标：了解项目背景，掌握SolidWorks的基本操作界面。

项目任务：介绍机械臂项目，进行软件界面熟悉。

三维建模指令：打开/保存文件，视图操作。

关联学科：机械设计基础。

难易程度：简单。

配套教学资源：SolidWorks入门教程，软件操作手册。

学生可能会遇到的问题：软件界面不熟悉，操作不熟练。

考核评价方式：操作熟练度测试。

课时2：零件草图绘制

学习目标：学习绘制基本草图，理解尺寸和约束。

项目任务：绘制机械臂底座的草图。

三维建模指令：直线、圆弧、尺寸、约束。

关联学科：几何学，工程制图。

难易程度：中等。

配套教学资源：草图绘制教程，底座草图示例。

学生可能会遇到的问题：尺寸和约束应用不当。

考核评价方式：草图准确性和完整性评价。

课时3：零件建模基础

学习目标：学习拉伸、旋转等基本特征命令。

项目任务：创建机械臂底座的三维模型。

三维建模指令：拉伸，旋转。

关联学科：材料力学。

难易程度：中等。

配套教学资源：特征命令教程，底座建模示例。

学生可能会遇到的问题：特征命令使用不准确。

考核评价方式：模型正确性和工艺评价。

课时4：装配体设计基础

学习目标：学习装配体设计的基本方法。

项目任务：组装机械臂底座与其他基本零件。

三维建模指令：装配体，配合。

关联学科：机械装配原理。

难易程度：中等。

配套教学资源：装配体设计教程，装配示例。

学生可能会遇到的问题：零件配合不准确。

考核评价方式：装配合理性和功能性评价。

课时5-7：详细零件设计与建模

学习目标：深入学习复杂零件的设计与建模。

项目任务：分别设计机械臂的关节、连杆和末端执行器。

三维建模指令：放样，扫描，布尔运算。

关联学科：机械设计，动力学。

难易程度：较难。

配套教学资源：复杂零件设计教程，零件建模示例。

学生可能会遇到的问题：零件形状复杂，建模难度大。

考核评价方式：零件设计创新性和实用性评价。

这个建议教学计划根据项目特点和SolidWorks软件的功能进行了合理的课时分配和任务规划，旨在通过实践操作和项目驱动的方式，让学生掌握三维建模的关键技能。某些课时知识点多时间分配少是因为在之前的创新项目中已经掌握了一部分知识技能，所以在本课时只学习新的指令或技能技巧。