基于云課堂的3D打印專業混合式教學模式設計

◇浙江工業大學教育與科學學院 劉唐貝

由于教育信息化的發展，信息化手段與教育相結合的混合式教學模式推動著職業教育教學模式改革。本文通過分析職業教育中3D打印專業的教學現狀，一方面，結合傳統課堂教學和網絡教學的優勢，另一方面，結合學校和企業的雙向培養優勢，對基于云課堂的3D打印專業混合式教學模式進行設計，有效地融合課堂、創客空間和企業為一體的教學平臺，云課堂貫穿其中，有利于學生更好地學習理論知識和掌握操作技能，及時反饋學習情況，豐富學生學習資源。

1 引言

在“互聯網+”的環境下，中國的教育正進入一場基于信息化技術的變革中，信息化改革推動著教與學的方法改革。在職業教育的發展中，教學方法的變革起著重要的作用。混合式學習是真實物理環境與虛擬環境的結合，是師生虛實交流的結合[1]，云課堂可以定義為是基于互聯網的采用云計算技術，并且采用信息化教學手段的移動課堂，可以概括為線上線下課堂的綜合體。在智能制造領域中，3D打印技術是一種新型的快速成型技術，是“第三次工業革命最具標志性的生產工具”[2]。因此，以個性化、數字化、綠色化為特點的3D打印技術的行業人才培養亟需。在3D打印行業中出現的云課堂具有在線培訓、協同設計、個性化設計、眾籌孵化、版權化數據等特點，充分體現了“互聯網+3D打印”的優勢。基于云課堂與3D打印技術的特點，且結合產教融合的理念，基于企業與學校的云課堂的3D打印技術混合式教學模式設計是值得探索的。

23 D打印專業教學現狀分析

在3D打印專業的教學過程，出現了教學資源不夠完善、實訓條件不足、教學模式單一等問題。上課過程中，大多數教學仍以紙質材料、電子信息等方式來呈現教學內容。這種教學方式已然不適應社會發展和學校的要求，要想實現新課改的目標，即以教師和知識為中心向以學生和學習資料為中心的轉變需要教學資源的豐富。云課堂的出現極大地改善了教學資源的匱乏問題，同時讓學生真正地成為自己學習“主人”，教師則是“引路人”。

3D打印課程是一門實踐性大于理論性的課程，實踐是理解理論的過程，同時也是創造力發展的一個過程[3]。為滿足社會行業對于人才的需求及現實3D課程開設的需求，很多學校都有特定的3D打印實訓室，但是3D設備數量相對還不夠，且不能及時更新。在操作過程中，學生的訓練掌握度、熟練度、藝術性有待提高,這對強調實踐的專業而言，在一定程度上削弱了學生綜合運用能力，不利于學生的專業技能掌握。

在3D打印技術課程教學中的理論教學內容和課程實踐任務缺一不可。一般的3D打印課程教學都是將專業基礎理論作為教學起點，再將操作任務以單純的序列呈現。在“智能制造”的背景下，理實一體化教學更適合3D課程，促進學生的理論知識和操作技能深度融合運用。

3 基于云課堂的3D打印專業混合式教學模式的設計

基于3D打印專業的教學現狀，對其教學模式進行設計補充，以提高教學效果。基于云課堂的3D打印技術混合式教學包括兩個階段，即課堂階段和創客空間階段，云課堂貫穿其中。課堂與云課堂相結合的階段，學生自主合作學習、師生互動討論、學習及時反饋，學生在學習了理論知識的基礎上，在教師的指導下，采用逆向工程技術，使用3D打印機完成學習任務；創客空間與云課堂相結合，學生在創客空間，與同學、教師、企業人員中進行產品設計的思想交流，成為一名“創客”，培養學生創新思維和職業素養。

3.1 課堂與云課堂相結合

在這一階段，課堂教學劃分為課前、課中和課后。

課前，學習模式變成了翻轉課堂模式。云課堂同等于一個提供學習的平臺。學生可以根據自己的學習時間在云課堂了解關于專業內容，對正式課堂的學習作鋪墊，提升了學生的自主學習能力，也提高了課堂學習效率。

課中，教師可以根據云課堂中統計的學生掌握不到位的知識點，在正式課堂教學中為學生針對性重點講解。在課堂中，教師組織學生以小組合作的形式讓學生進行討論，互相解答疑問，教師最后補充解答疑問。最后，教師對學生課堂研討情況總結。

課后，云課堂充當一個反饋平臺。教師可以通過閉環反饋了解學生的掌握度,聯合采用不同的教學方法以提高學生的學習質量[4]；學生也可以通過反饋強化知識，調節思維模式并采取不同的學習方法,以方便知識的遷移進程[5]。

基于3D打印的學習可以歸結為一種在具體的任務驅動下的“做中學”的活動[6]。教學以項目式教學法進行。教師根據學生理論知識掌握情況布置不同層次的任務，讓學生在教師的指導下，采用逆向工程技術，親自動手操作3D打印設備，完成對課程任務的產品設計與構思學習。在實際操作過程，更容易發現學生自己對理論知識點的不足，教師可以運用云課堂進行實際操作的視頻教學課堂，實現操作設備與云課堂學習相結合、線上線下學習和制造技術相結合。

3.2 創客空間與云課堂相結合

與噴墨打印機、激光打印機相比，3D打印能夠將虛擬的想法轉變為真實的物體，3D打印課程打造線上線下結合的課程平臺，極大地豐富了學生們的學習方式，也促進了學生的創新能力的發展[7]。在創客空間中，學生發揮主體作用，通過學校和企業的云課堂與企業人員、同學之間、甚至是社會上3D打印行業的工作者都可以進行設計思想的交流，了解3D打印行業，激發學生的學習興趣，以任務為導向，讓學生在任務的驅動下，完成“創造”的過程，培養學生的思考、自學、實踐、解決問題及創新創造的能力。

在創客空間與云課堂相結合的基礎上，3D打印教育模式充分體現了“產教融合”的教育理念。通過建立創客空間，一方面企業可以更加及時、全面地了解學生的學習情況，協助學校制定人才培養計劃，充分體現了校企合作的理念；另一方面，學校方面可承擔公司有關3D打印的培訓及小訂單式的產品定制服務，降低公司的成本。云課堂的加入可以在線上為學生提供更多的思維的開發，設計模型共享，培養學生的職業素養。

4 結語

3D打印技術被譽為“第四次工業革命的引擎”，在職業教育的地位日益受到重視。但是3D打印課程教學仍存在教學資源缺乏，實訓條件不足，教學模式單一等問題，在3D課程中運用混合式教學模式，通過學校和企業共同打造的云課堂建立教師與學生、理論知識與實踐操作、學校和企業的通道，打破了傳統的教學模式，結合線上線下學習的優勢，教師發揮教學過程中的引導作用，讓學生學會獨立思考和合作分享的開放學習，從各個角度大幅度地提升了學生的學習效率，同時也對教師的專業化發展起了一定的作用，也加深了校企合作的程度[8]。同時，有效地融合課堂、創客空間和企業為一體的綜合教學平臺，結合理實一體化教學，均衡學生全面的發展，提升其綜合職業能力，培育其職業素養。