基于CDIO理念的“3D創(chuàng)意設計”課程教學改革探究

林秋圓

摘要：本文以CDIO教育模式為主導，通過挖掘傳統3D打印課程教學中的不足，針對教師為課堂主體、學生實踐能力弱、課程培養(yǎng)人才與社會所需人才脫節(jié)等問題，提出以項目驅動為核心，構建系統的知識體系，挖掘學生潛能，以期能夠培養(yǎng)學生的創(chuàng)新創(chuàng)造、團隊協作等能力，并激發(fā)學習興趣。

關鍵詞：3D創(chuàng)意設計;教學改革;CDIO

中圖分類號：G434? 文獻標識碼：A? 論文編號：1674-2117（2021）20-0000-03

● 課程改革背景

CDIO工程教學模式是由麻省理工學院和瑞典皇家工學院等四所大學經過四年的跨國研究、探索取得的成果，是當下國際工程教育改革的最新成果。CDIO即構思（Conceive）、設計（Design）、實現（Implement）和運行（Operate），它以產品研發(fā)到產品運行的生命周期為載體，讓學生以主動的、實踐的、課程之間有機聯系的方式學習工程。另外，CDIO工程教育模式強調以產業(yè)需求為導向，以學生為主體，通過項目驅動的方式實現工程實踐能力和綜合創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，是“做中學”和“基于項目教學和學習”的集中概括和表達。

3D創(chuàng)意設計對產品設計的系統建構有著非常高的要求，而這恰恰就是CDIO的核心理念，可以說，CDIO為3D創(chuàng)意設計的教學改革指出了一條導向性非常強的路徑。因此，根據社會對人才的需求，筆者以CDIO教育模式為主導，打破了傳統的課堂模式，以期提高學生的專業(yè)技能和職業(yè)素養(yǎng)，培養(yǎng)出符合社會所需的人才。

● 傳統3D創(chuàng)意設計課程模式存在的問題

傳統的“3D創(chuàng)意設計”課程教學內容一般采用“理論學習+軟件實操”的教學模式，該教學模式以教師為主體，學生的學習過程處于被動狀態(tài)。因此，這種教學模式存在如下問題。

1.知識偏理論性，關聯度低，學生無法構建知識系統化

3D創(chuàng)意設計對產品設計和產品可視化有著非常高的要求，而當前針對它的教學內容少之又少，傳統的3D創(chuàng)意設計課程在教學過程中忽略了項目設計的整體思維培養(yǎng)，重在理論教學和軟件教學，導致學生無法領會三維設計的精髓，構建系統的知識體系，更不能用解決實際問題的理念自主設計完整作品，或者所呈現的作品不夠合理，這也是當下傳統課堂需要改革的核心。

2.教學知識過于枯燥，缺乏實用性

在校內第二課堂開展過程中，學生主要進行的是三維軟件的學習，但由于學校3D打印機數量有限，學生只能停留在軟件的操作技巧訓練上，很難將作品可視化，學生學習無法獲得成就感。同時，教學內容大多來源于教材中的案例，很少來源于生活實際，因此，學生即使習得了軟件技能，也無法達到社會對人才的要求，學生學習目的性不強，無法實現學有所得、學有所用。

3.學生對課程內容的掌握程度不同，分層嚴重

利用傳統的教學方式進行教學，學生對“3D創(chuàng)意設計”課程的學習興趣程度不一，學生的學習能力和接受能力參差不齊，達到的學習的效果和質量也存在明顯的差別。教師布置相同的任務，學生雖然都能完成，但是所掌握的技能卻存在嚴重的差別。

4.學生缺乏團隊協作意識

“3D創(chuàng)意設計”課程受到教學環(huán)境和硬件的影響，課程教學停留在軟件技能操作和學生個人作品練習上，學生無法實現一人一臺打印機，并快速將創(chuàng)意作品打印出來。學生雖然獨自完成3D創(chuàng)意設計作品，但卻忽略了3D創(chuàng)意設計項目所需的團隊協作精神。

5.學生缺乏創(chuàng)新創(chuàng)造能力

為了適應日益發(fā)展的科學技術，學生應當具備終身學習的能力，并具有信息意識、計算機思維、數字化創(chuàng)新與實踐、信息責任等信息技術素養(yǎng)。但是，傳統教育壓抑了學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，而重在培養(yǎng)學生應試教育的技能操作，讓學生掌握了技術卻不知如何去創(chuàng)新。

● 基于CDIO模式的3D創(chuàng)意設計課程教學改革方式與策略

1.課程體系改革

打破傳統的理論教學和軟件教學，以CDIO教育模式為主導，創(chuàng)新3D創(chuàng)意設計課程，創(chuàng)設“教師引導—自主探究—創(chuàng)新創(chuàng)作—成果分享”的“3D創(chuàng)意設計”課程教學模式。教師設計項目式教學，教學內容結合當下熱點開展教學，教師進行引導，學生以團隊的形式進行項目分工學習，以此來培養(yǎng)學生發(fā)現問題、解決問題的能力，培養(yǎng)創(chuàng)新意識、合作意識、責任意識、奉獻精神和理性思維。具體課程體系框架如下圖所示。

2.教學內容改革

教學過程的實施圍繞著CDIO理念的構思、設計、實現和運行四個步驟展開，以項目作為引導培養(yǎng)學生的學習興趣和創(chuàng)作能力，打破傳統的灌輸式教學，構建以學生為主體的課堂，最終培養(yǎng)出社會所需的人才。教師要結合當下熱點，設計盡可能貼近學生生活的主題，讓學生以團隊的形式開展項目式教學。例如，以“保護地球的眼睛”“改造我的世界”“智慧生活”為項目主題，讓團隊一起進行主題構思、設計，用三維設計軟件進行設計，再用3D打印機將其打印出來實現產品可視化，并以團隊形式對所設計的項目進行路演答辯，最終進行作品完善。

3.教學方法改革

（1）基于CDIO模式的項目驅動法

采用CDIO模式用項目進行教學，要求學生以項目的需求進行設計、制作和實現產品的過程，以此來培養(yǎng)學生利用專業(yè)知識解決實際問題的能力。

學生首先需要對主題相關的事物進行調查和構思，然后根據調查結果確定作品主題，設計作品功能，再利用三維設計軟件讓創(chuàng)意作品可視化，最后利用3D打印機將其打印出來。在這一系列的過程中，教師設計的項目主題貼合生活實際，讓學生能在生活中發(fā)現問題并解決所發(fā)現的問題。整個項目過程都由學生獨立完成，教師只是起到輔助的作用，學生也能在完成作品后獲得成功感。

（2）發(fā)揮學生主觀能動性，提升學生創(chuàng)新能力

打破傳統的課堂模式，以CDIO教育模式為主導，創(chuàng)新3D創(chuàng)意設計課程，創(chuàng)設“教師引導—自主探究—創(chuàng)新創(chuàng)作—成果分享”的教學模式，構建“以學生為中心，以成果為根本，從理念到行動”的課程標準。課堂中重點突出學生的主體地位，讓學生從學習的被動者轉為學習的主動者，讓學生在教師的引導下自主探究、自主創(chuàng)新，最后互相講解創(chuàng)作思路和設計思路。這種模式能極大地發(fā)揮學生的主觀能動性，激發(fā)學生的學習興趣，加強對學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

（3）采用團隊協作方式開展活動

CDIO教育理念要求學生掌握一定的團隊協作能力。在實際教學過程中，學生兩人以上組成小組，每組成員就學習任務進行分工，互相溝通使得團隊作用最大化。這既符合CDIO教育理念的團隊協作精神，又能為今后的工程學習打下良好的基礎。

例如，在“3D打印小車”項目中，要求學生三人組成一個團隊，團隊三人根據題目進行分工，保證在8個小時內完成小車的設計并打印小車，最后用打印的小車進行滑行競賽。整個過程不僅考驗學生解決問題、操作軟硬件的能力，還考驗小組三人的團隊協作精神。

（4）考核方式改革

課程改革的考核方式重點放在過程性考核，將CDIO教育理念的“構思、設計、實現和運行”四大環(huán)節(jié)細分到項目評分中，細分為學習態(tài)度10%，平時作業(yè)30%，項目考核60%。讓學生對自己的每一堂課進行課程個人評價，具體評價標準如表1所示。一個學期結束，將進行項目主題考核，最終形成課程總評價表，具體評價標準如表2所示。

● 總結

筆者將CDIO教學模式融入“3D創(chuàng)意設計”課程中，并嘗試將教學改革的多項措施應用于日常教學，從教學效果及學生反饋情況來看，課堂教學改革取得了一定的成效。綜上所述，結合CDIO理念進行3D創(chuàng)意設計的課堂教學改革能更好地達成教學目標，提高學生綜合素養(yǎng)，培養(yǎng)符合社會發(fā)展要求的學生。

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