中職3D打印技術(shù)在線資源共享課程建設(shè)與實(shí)踐探索

錢桂珍 董言敏

摘? 要：3D打印作為一種新興技術(shù)已經(jīng)開始進(jìn)入中職學(xué)校課堂，但是在線資源共享課程建設(shè)還處于探索階段。文章介紹了什么是3D打印，探討了3D打印技術(shù)課程在線資源共享課程建設(shè)的意義及特點(diǎn)，列舉了網(wǎng)絡(luò)在線資源課程建設(shè)內(nèi)容，給出完善在線資源共享課程建設(shè)方案。建設(shè)3D打印技術(shù)課程在線資源共享課程為提高教學(xué)效率、普及創(chuàng)新教育拋磚引玉。

關(guān)鍵詞：3D打印技術(shù);課程建設(shè);在線資源;共享平臺

中圖分類號：TP391.7;G712 ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：2096-4706（2020）06-0088-03

Abstract：3D printing as a new technology has begun to enter the secondary vocational school classroom，but online resource sharing curriculum construction is still in the exploration stage. This paper introduces what is 3D printing，discusses the significance and characteristics of online resource sharing course construction of 3D printing technology course，enumerates the contents of online resource course construction，and gives a plan to improve online resource sharing course construction. The construction of online resource sharing course of 3D printing technology course will help improve teaching efficiency and popularize innovative education.

Keywords：3D printing technology;course construction;online resources;sharing platform

0? 引? 言

當(dāng)前，中職學(xué)校在傳統(tǒng)教學(xué)中也使用多媒體教學(xué)，但主要停留在教師運(yùn)用多媒體設(shè)備和多媒體課件擴(kuò)大課堂容量、增強(qiáng)直觀性等層面。學(xué)生對現(xiàn)代信息技術(shù)看得見、摸不著，只能“望機(jī)興嘆”，甚至增加了信息技術(shù)的神秘感。而網(wǎng)絡(luò)平臺環(huán)境下，電腦、網(wǎng)絡(luò)、投影、移動終端等工具成為學(xué)生認(rèn)知的常規(guī)工具。在網(wǎng)絡(luò)平臺環(huán)境下既關(guān)注傳統(tǒng)多媒體教學(xué)，也讓學(xué)生通過線下作業(yè)、課程資源、網(wǎng)絡(luò)空間、論壇等拓寬學(xué)習(xí)交流的方式。安徽汽車應(yīng)用技師學(xué)院（安徽省汽車工業(yè)學(xué)校）以“3D打印技術(shù)”課程為例建設(shè)在線課堂優(yōu)質(zhì)課程資源共享平臺成果，專門成立了課題組，申報省級立項(xiàng)課題開展研究，按照教學(xué)內(nèi)容、崗位能力和技能大賽要求，遞進(jìn)式設(shè)計課程框架，構(gòu)建課程涵蓋所有知識點(diǎn)和崗位技能點(diǎn)，并以知識/技能點(diǎn)為課程資源組織的基本細(xì)胞，采用項(xiàng)目、任務(wù)、知識點(diǎn)/技能點(diǎn)三層級學(xué)習(xí)目標(biāo)設(shè)計課程資源。本文從介紹3D打印技術(shù)入手，以“3D打印技術(shù)”課程為例，對3D打印技術(shù)課程在線資源共享課程建設(shè)的意義及特點(diǎn)進(jìn)行了探討，列舉出網(wǎng)絡(luò)在線資源課程建設(shè)內(nèi)容，給出了完善在線資源共享課程建設(shè)方案。建設(shè)3D打印技術(shù)課程在線資源共享課程為提高教學(xué)效率、普及創(chuàng)新教育拋磚引玉，力爭構(gòu)建和諧高效的創(chuàng)新在線學(xué)習(xí)與課堂學(xué)習(xí)相結(jié)合的混合學(xué)習(xí)模式。

1? 3D打印技術(shù)

1.1? 3D打印技術(shù)介紹

3D打印技術(shù)即快速成形技術(shù)的一種，它是一種以數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)，運(yùn)用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料，通過逐層打印的方式來構(gòu)造物體的技術(shù)。它屬于“增材制造”，通過一層層地累加材料最終達(dá)到物體的成形。3D打印機(jī)就是可以“打印”出真實(shí)3D物體的一種設(shè)備，采用分層加工、疊加生成3D實(shí)體，在珠寶、汽車、醫(yī)療、教育等領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用。

3D打印工藝流程一般分為三維建模、數(shù)據(jù)分割、3D打印、后處理四步。

首先打印之前需在三維軟件中對產(chǎn)品進(jìn)行產(chǎn)品建模，需注意的是，在整個建模過程中產(chǎn)品尺寸要準(zhǔn)確無誤;然后將建好的模型文件載入切片軟件中，進(jìn)行切片操作;最后通過把gcode格式文件拷貝到3D打印機(jī)中，進(jìn)行打印參數(shù)設(shè)置，用合適的材料將這些截面逐層打印出來。要更高分辨率的物品可先打出稍大一點(diǎn)的物體，再經(jīng)過表面打磨物品。

1.2? 市場對3D打印技術(shù)人才的需求

3D打印的發(fā)展離不開人才，目前從事增材制造專業(yè)的職位供需兩旺。人才缺口約為800萬人，而目前行業(yè)從業(yè)人員主要來自于相近行業(yè)的從業(yè)人員轉(zhuǎn)行，普遍缺乏3D打印專業(yè)技能，特別是有工作經(jīng)驗(yàn)的中高級人才匱乏。

職業(yè)學(xué)校為市場服務(wù)，所以需要中職學(xué)校快速培養(yǎng)一批高級人才。3D打印作為一種新興技術(shù)已經(jīng)開始進(jìn)入中學(xué)課堂，面對這樣一門全新的學(xué)科課程，下面跟大家分享一下根據(jù)我校教學(xué)實(shí)驗(yàn)室、學(xué)生學(xué)情、市場需求進(jìn)行3D打印技術(shù)在線資源共享課程建設(shè)實(shí)踐探索的成果。

2? 3D打印技術(shù)在線資源共享課程建設(shè)意義及特點(diǎn)

2.1? 3D打印技術(shù)在線資源共享課程建設(shè)的意義

3D打印技術(shù)在線資源共享課程建設(shè)推動了優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源整合及共享，推動信息技術(shù)下的教學(xué)建設(shè)和教學(xué)改革，使學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)不再受空間和時間的限制。在轉(zhuǎn)變學(xué)生學(xué)習(xí)觀念、改革教學(xué)內(nèi)容、更新教學(xué)模式、提高職業(yè)人才培養(yǎng)質(zhì)量方面有著重大意義。

（1）3D打印技術(shù)在線資源共享課程建設(shè)是“互聯(lián)網(wǎng)+教育”時代下教育改革的必然趨勢;

（2）3D打印技術(shù)在線資源共享課程建設(shè)是展示學(xué)校優(yōu)秀師資力量，提升教師教學(xué)水平的一個良好平臺;

（3）3D打印技術(shù)在線資源共享課程建設(shè)充分利用目前先進(jìn)的互聯(lián)網(wǎng)，打破教育資源分配不均的現(xiàn)象，讓優(yōu)質(zhì)的教育資源通過更便捷的方式傳播給受教育者。

2.2? 3D打印技術(shù)在線資源共享課程建設(shè)特點(diǎn)

項(xiàng)目引導(dǎo)制教學(xué)：實(shí)操類專業(yè)是一個實(shí)踐性非常強(qiáng)的課程。在教學(xué)中把實(shí)際項(xiàng)目通過簡化、補(bǔ)充、完善等方法來適應(yīng)、滿足教學(xué)要求，從而全面培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)際動手能力;

現(xiàn)場體驗(yàn)教學(xué)法：在教學(xué)過程中有計劃地安排同學(xué)到實(shí)地參觀三維建模、數(shù)據(jù)分割、3D打印、后處理的過程。通過設(shè)計一些實(shí)用有趣的作品，如積木、茶杯、臺燈等，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)專業(yè)知識與技能的動力，啟發(fā)學(xué)生對專業(yè)理論認(rèn)知的興趣，取得明顯的教學(xué)效果;

講練結(jié)合教學(xué)法：將優(yōu)秀實(shí)際案例引入教材、教學(xué)體系中，每個重要知識點(diǎn)均與實(shí)際應(yīng)用結(jié)合起來，融合創(chuàng)新思維培養(yǎng)、團(tuán)隊(duì)學(xué)習(xí)方式、實(shí)踐案例教學(xué)于課程教學(xué)中。

3? 3D打印技術(shù)在線資源共享課程建設(shè)內(nèi)容

3D打印技術(shù)在線資源課程建設(shè)已編寫3D打印主題活動教材，形成了具有本校特色的校本課程資源，建立了一套有關(guān)3D打印課程資源高效開發(fā)模式。主要內(nèi)容有編寫的《3D打印技術(shù)實(shí)訓(xùn)教程》教材、授課PPT課件、微課、平臺建設(shè)等。

3.1? 編寫《3D打印技術(shù)實(shí)訓(xùn)教程》教材

編寫《3D打印技術(shù)實(shí)訓(xùn)教程》教材旨在通過項(xiàng)目教學(xué)，幫助學(xué)生了解實(shí)際工作的思維路徑，獲取三維建模與3D打印技術(shù)的實(shí)際操作技能。教材根據(jù)學(xué)生特點(diǎn)設(shè)立以下三維目標(biāo)：

（1）能力目標(biāo)：閱讀分析產(chǎn)品快速表現(xiàn)圖紙、產(chǎn)品草繪結(jié)構(gòu)及產(chǎn)品相關(guān)零件圖;提升學(xué)生的設(shè)計空間想象能力;產(chǎn)品設(shè)計出圖能力;能完成不同軟件間的文件交換與共享;

（2）知識目標(biāo)：掌握基于特征的產(chǎn)品設(shè)計結(jié)構(gòu)部件的建模方法，掌握三維實(shí)體造型、建模、曲面設(shè)計打印與制造工藝;

（3）素質(zhì)目標(biāo)：通過學(xué)習(xí)本課程，達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立分析問題、解決問題的能力和良好的協(xié)作精神。

3.2? 《3D打印技術(shù)實(shí)訓(xùn)教程》教學(xué)PPT課件

PPT課件利用課件動態(tài)演示，通過多種現(xiàn)代教學(xué)設(shè)備，將教學(xué)內(nèi)容以聲音解說、音樂、動靜態(tài)圖片及過程演示等的形式展現(xiàn)。大大豐富了教學(xué)內(nèi)容的表現(xiàn)力和外在張力，拓展了課堂教學(xué)的時間和空間領(lǐng)域，對調(diào)動學(xué)生的積極性起到積極作用。

《3D打印技術(shù)實(shí)訓(xùn)教程》PPT課件中，每章節(jié)課件有15張左右PPT，主要包括列舉三維目標(biāo)、梳理重難點(diǎn)知識、項(xiàng)目任務(wù)書、每個課堂環(huán)節(jié)具體任務(wù)、游戲活動規(guī)則、課堂總結(jié)以及課后作業(yè)等。通過清晰簡明扼要的PPT提示使學(xué)生對每次的環(huán)節(jié)流程都很清楚，在學(xué)習(xí)過程中可以做到有的放矢。《3D打印技術(shù)實(shí)訓(xùn)教程》教學(xué)課件圖例如圖1所示。

3.3? 《3D打印技術(shù)實(shí)訓(xùn)教程》微課

微課是指基于教學(xué)設(shè)計思想，使用多媒體技術(shù)在五分鐘內(nèi)就一個知識點(diǎn)進(jìn)行針對性講解的一段音頻或視頻。通過一個個精美有趣的小微課解決疑問，達(dá)到事半功倍的效果。

微課在3D打印技術(shù)實(shí)訓(xùn)教程中體現(xiàn)的形式有以下五種：

（1）課前復(fù)習(xí)：根據(jù)學(xué)生已有的基礎(chǔ)知識和新知識所需的銜接知識點(diǎn)設(shè)計制作好微課，為新課做好準(zhǔn)備;

（2）新課導(dǎo)入：教師根據(jù)新課知識點(diǎn)設(shè)計新穎的問題，吸引學(xué)生的注意力，為新課的講解做好鋪墊制作此微課;

（3）知識理解：教師對本節(jié)重難點(diǎn)做點(diǎn)撥，典型例題引導(dǎo)學(xué)生探究規(guī)律。在學(xué)生自主探究或者合作探究后一起看此視頻;

（4）練習(xí)鞏固：教師設(shè)計好少而精的習(xí)題，并制作好微課，用于鞏固本節(jié)知識;

（5）小結(jié)拓展：引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)本節(jié)重點(diǎn)及規(guī)律，讓學(xué)生將知識點(diǎn)納入已有的知識體系。再適當(dāng)設(shè)計一些適應(yīng)不同層次學(xué)生的拓展延伸練習(xí)。

3.4? 3D打印技術(shù)在線資源共享課程平臺

3D打印技術(shù)在線資源共享課程建設(shè)以超星學(xué)習(xí)通平臺作為依托，可以實(shí)現(xiàn)教學(xué)管理、課件分享、在線主題討論、在線作業(yè)發(fā)布及批改、師生互評等。3D打印技術(shù)在線資源共享課程學(xué)習(xí)平臺的應(yīng)用創(chuàng)造了一個學(xué)生自主學(xué)習(xí)、老師在線指導(dǎo)、教與學(xué)互動的多元學(xué)習(xí)環(huán)境，安徽省汽車工業(yè)學(xué)校網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺界面如圖2所示。

3.5? 3D打印技術(shù)在線資源共享課程在教學(xué)中的應(yīng)用

“授人以魚不如授人以漁”，中職學(xué)生即將走向工作崗位，我們要培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力。在課前預(yù)習(xí)、課中學(xué)習(xí)、課后復(fù)習(xí)三個環(huán)節(jié)充分發(fā)揮3D打印技術(shù)在線資源共享課程作用，培養(yǎng)學(xué)生自學(xué)的能力。下面以“積木的建模設(shè)計與打印”為例，介紹3D打印技術(shù)在線資源共享課程在教學(xué)中的應(yīng)用。

（1）課前預(yù)習(xí)：學(xué)生在課前利用網(wǎng)絡(luò)平臺上的在線資源中的PPT課件了解積木的建模設(shè)計與打印的重難點(diǎn)、通過微課視頻學(xué)習(xí)積木建模過程、在討論群中互相分享心得體會。

（2）課中學(xué)習(xí)：課中分建模、切片、打印、產(chǎn)品后處理四個環(huán)節(jié)。首先學(xué)生通過學(xué)習(xí)平臺了解任務(wù)書，用軟件進(jìn)行3D ONE軟件進(jìn)行積木三維建模。建模過程遇到問題可通過觀看微課短視頻來突破學(xué)習(xí)障礙，在這期間老師巡查并把學(xué)生集中出現(xiàn)的問題用實(shí)時投屏方式進(jìn)行集中講解;然后學(xué)生通過微課短視頻或者PPT課件掌握積木填充率的選擇，用HORI軟件對積木切片;接著把切片完成的數(shù)據(jù)導(dǎo)入打印機(jī)進(jìn)行打印積木;最后對有需要打磨處理的產(chǎn)品進(jìn)行修磨，提高積木光潔度。

（3）課后鞏固：課后通過平臺查看學(xué)生學(xué)習(xí)任務(wù)。設(shè)計一個骰子，并進(jìn)行建模，完成后把作業(yè)上傳到平臺作為學(xué)習(xí)過程考核的依據(jù)。

4? 3D打印在線資源共享課程梯度建設(shè)解決后續(xù)問題

目前3D打印技術(shù)以我校高職二年級“現(xiàn)代制造技術(shù)”課程為例，最終實(shí)現(xiàn)覆蓋機(jī)電類、數(shù)控類、非機(jī)類學(xué)生，不同專業(yè)各群體學(xué)生。3D打印教學(xué)資源庫要綜合考慮不同年級、不同專業(yè)實(shí)驗(yàn)對象的特點(diǎn)，建設(shè)一系列典型、實(shí)用、難度階梯化的教學(xué)案例。設(shè)計模塊化、梯度化內(nèi)容，滿足不同層次學(xué)生的要求。

5? 結(jié)? 論

3D打印技術(shù)在線資源共享課程建設(shè)遵循教育規(guī)律，以學(xué)習(xí)通為教學(xué)平臺，實(shí)現(xiàn)教育資源共享，培養(yǎng)新時代創(chuàng)新型3D打印技術(shù)專業(yè)人員。3D打印技術(shù)在線資源共享課程教學(xué)資源建設(shè)還有待于完善、規(guī)范，我們將在教學(xué)實(shí)踐中不斷摸索，為培養(yǎng)高素質(zhì)人才貢獻(xiàn)一分力量。

參考文獻(xiàn)：

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作者簡介：錢桂珍（1983.11-），女，漢族，安徽阜陽人，講師，本科，研究方向：機(jī)電專業(yè)課教學(xué)教研。