基于創新型人才培養的高職院校《3D打印技術》課程育人模式研究與實踐*

張麗芳陳艷輝張方園

（1.郴州職業技術學院；2.資興市審計事務中心）

一、前言

當前世界科技的競爭，實質上是創新人才的競爭。高職院校作為創新型技術技能人才輸送的主要陣地，如何培養符合社會需求的創新型人才，如何有效提升學生的創新思維與創新能力，是擺在高職院校面前的一道必答題。當然，在注重提升學生創新能力的同時，更要重視思政育人，要落實高校教育立德樹人的根本任務。

3D打印技術，又稱快速成型技術，能直接從數字模型數據中生成任何形狀的物體，無需機械加工或模具，極大地縮短了產品的研制周期，提高生產率，降低生產成本[1]。而將3D打印技術有機地融入專業課堂與實踐教學，既能夠豐富實踐教學，提升教學效果，又能極大地提升學生的學習主動性與創新能力，為創新人才培養提供了方法和途徑。本文以高職院校《3D打印技術》課程為例，談一談我校專業課程育人教學的思路設計、主要做法和取得的效果及經驗啟示。

二、教學思路設計

（1）搜集3D打印相關的新知識、新行業進展及未來發展趨勢，整理適用于《3D打印技術》課程思政的元素、案例、故事等內容，修訂和優化課程標準。

（2）根據教學目標、學生基礎、技能抽考標準、職業崗位要求以及課程育人目標，將教學內容科學、合理劃分模塊。

（3）精心設計每一個項目案例，從模具專業技能抽考題庫、工業產品設計與3D創客實踐職業技能競賽賽項題目、企業合作項目以及創新創業大賽參賽項目中甄選案例，確保這樣選出來的案例既符合技能抽考標準的要求，又囊括了包括技能競賽、創新創業大賽等各賽項在內的比賽內容，同時還有與企業合作的項目產品，針對性強、實用性高、可行性大。不但能夠激發學生學習興趣、強化實操能力，還能進一步拓展其專業視野，提升創新思維和創造力，將崗課賽證融通落到實處。

（4）通過聯合行業、企業專家，采取線上、線下相結合的教學方式，充分發揮互聯網技術、多媒體手段的作用，優化教學過程，努力培養學生的全方位能力。同時，通過學生與行業、企業專家的近距離線上接觸，用專家的言談舉止和他們的現身說法，增進學生對工匠、工匠精神的理解與體會，充分發揮專家、名人的“隱性思政”作用。

（5）課程采取過程與結果相結合的形成性量化考核方式，特色在于“一率兩法”。“率”指每個項目都設置統一的百分率，比重一致；“法”指加法與減法，曠課減分，完成項目加分，用減分來規范課程日常管理，用加分來激勵課程授課效果，有獎有罰，獎懲分明，鼓勵學生多參與，達到以獎促學的效果。此外，在常規形成性量化考核的基礎上，增加專家評價和行業評價。對接企業標準、社會需求，結合信息化技術全面評價學生作品，幫助學生深化內容，拓展知識。以企業要求、職業標準來提升學生的職業素質與技能素養，實現潛移默化的效果[2]。

圖1 手柄面板零件

三、主要做法

以一次課為例，項目案例見下圖。

（1）教學內容分析：本次課的項目案例來自技能抽考題庫的試題，要求學生在建模的同時，創新設計加強筋，確保滿足產品強度、工藝要求以及經濟成本，具有較強的實際指導意義。整個教學內容圍繞“手柄面板零件的成功建模與成功打印”這一任務而展開。學生需要完成造型分析、零件建模、模型對比、打印調試、產品打印、產品檢驗等內容。相較于之前已經完成的打印項目，本次項目造型更復雜，打印形式更多樣，難度有所增加。通過完成該教學項目，訓練學生掌握建模命令的操作和打印參數的設置等職業能力的同時，通過以學生為主體的教學實施過程，旨在充分激發學生的學習興趣、創新思維及設計潛能，潛移默化地塑造學生的科學觀，引導學生秉承嚴謹、求真務實的科學態度開展項目研究，實施任務，并使學生更好地體驗企業真實的設計生產流程。

（2）學生學情分析：授課學生為二年級的三年制高職生；由于前導課程《機械制圖》《UG》的學習，學生具備了一定的看圖、讀圖、繪圖與三維空間的想象能力；喜歡運用軟件進行建模，對制作真實產品興趣濃厚；創新意識不足，團隊協作能力較差；認識論與方法論等科學研究素養有待提升。

（3）教學目標的設立：①能力目標—能合理分析手柄面板零件的造型；能利用建模軟件正確繪制產品；能結合要求，對產品進行創新性造型與設計；能正確進行產品的打印與后處理；②知識目標—掌握拉伸、陣列、偏置、抽殼等用于產品建模的操作命令；掌握產品的打印方案及對應的打印機調試操作知識；③素質目標：培養學生探索、合作、創新的職業素養與精益求精的工匠精神，提升學生認識世界與改造世界的科學思維能力。

（4）教學策略選擇與設計：本次課采用“一主多輔”的教學方法形式，以任務驅動教學法為主線，輔之以啟發性較強的支架式教學法、將知識碎片化的項目教學法和直觀性較強的演示教學法。課前，本著以學生為主導、教師為輔助的思路，基于網絡交流平臺和“職教新干線”平臺，幫助學生自主學習，實現翻轉教學。課中，以教師為主導、學生為主體，將學習任務內容碎片化，按六個環節依次實施，化繁為簡，降低學習難度。同時，結合信息化技術利用“多媒體網絡教室”突破教學難點，使用“仿真軟件”突出教學重點。課后，利用網絡空間和3D打印技術交流平臺，展示學生作品，增加學生作品的評價范圍；同時利用校內工廠資源，學生完成按鍵蓋產品的建模與3D打印。

課前，教師制作任務單，并通過網絡平臺和網絡通訊工具下發給學生，同時上傳相關網絡教學資源。待學生完成課前任務后，根據學生完成的任務內容及反饋的答題情況，調整教學。學生接到任務后，以小組的形式，根據任務清單，到網絡課程空間搜索相關資料，討論完成課前任務，并通過網絡提交反饋給教師。

課上，將教學劃分為六個子環節。把學習任務內容碎片化，合理分配課時。

環節1，造型分析。各組學生代表利用多媒體設備演示講解本組對產品造型的分析及建模方案，同時教師給予支架式的提問和支架式的案例，幫助學生代表更完美地詮釋他們對產品造型的理解，同時以產品模型為引，介紹該產品的用途、產生背景及發展歷史，激發學生對本課程及機械行業的興趣。另外，針對部分空間想象能力較差的同學，教師展示產品剖切動畫，直觀演示產品內部結構，解決學生困惑。

環節2，同屏演示。教師運用多媒體網絡教室軟件平臺，進行同屏演示與錄制，學生一人一屏，同步學習，拉進了教學距離，提升了教學效果。演示結束，下發錄制的教學視頻。

環節3，建模實操。學生自主嘗試繪制產品，遇到建模困擾時，可通過網絡教室平臺觀看錄播視頻，回顧教學內容。遇到無法獨立解決的問題，學生可通過網絡教室平臺進行求助，教師使用遙控輔導功能，及時指導，提高教學效率。同時，優秀學生充當的教學助手也可通過此平臺了解求助信息，適時地協助教師給予其他同學幫助，實現學生間的互助教學，順利突破教學難點。建模完成后，學生可通過軟件進行模型對比，自查自糾，提高學生獨立分析問題和解決問題的能力。同時，網絡教室平臺會將學生提交的建模文件依次排序，選出前三名，形成競賽機制，以賽促學，以賽促訓，提高學生的參與熱情和求知欲。

環節4，打印調試。學生轉換學習場地至3d打印實訓室，以小組為單位，按照任務單要求，參照教學操作視頻，自主完成打印機的調試，教師從旁指導。調試完成，利用實訓室數字化的生產環境，將產品模型導入。同時利用仿真軟件進行虛擬打印計算，模擬分析多組打印方案的打印結果，省時省料的優化打印方案，凸顯教學重點。通過小組協作完成指定任務，能有效鍛煉學生的團隊合作能力與語言溝通的協調能力。

環節5，打印實操。學生依據前期制定的打印方案結合打印機操作視頻，完成產品的打印和后處理。

環節6，檢驗評價。設置產品檢驗評價環節，學生根據產品檢驗表，完成產品的檢測，并完成自評、組評工作。同時連線企業專家，對檢驗流程及結果處理進行指導，以此提高學生的產品質量意識。檢驗完成后，學生上交檢驗結果，教師根據檢驗結果和打印的產品進行指導點評，并適時地播放學生操作過程中拍攝的視頻，對照視屏指出問題。

課后，進行拓展。課后拓展任務的布置主要依托網絡教學平臺，教師上傳蓋板產品任務單至網絡，學生下載任務單，按要求完成造型分析和打印方案并上傳至網絡，供教師檢閱和他人點評學習。學生將打印產品上傳網絡空間和專業交流技術平臺，供社會和行業其他人員評價指導。在提升學生的打印產品的成就感的同時激勵學生精益求精。創設遠程交流平臺，方便和教師、企業專家等實時互動，深化知識，開闊學習面。

（5）教學反思：加強校企合作，進一步豐富教材內容、訓練素材等教學資源；進一步提升教學團隊的職業素養；深挖課程思政元素，注重科學思維方法的訓練和科技倫理的教育，培養學生探索求知、追求真理、勇攀科學高峰的責任感和使命感，培養學生精益求精的大國工匠精神。

四、取得的效果

通過課程的實施和開展，取得了一定的效果：學生學習興趣大大提升，自主學習能力顯著增加；項目完成率逐步提高，職業素養、創新思維以及科學思維逐步形成；學生參與技術技能競賽、創新創業大賽的積極性和意愿穩步提高，同時，自主創新能力意識和能力有所增強，主動跟隨老師參與專利申請與項目研發；課程內容和教學實踐密切聯系行業、企業，學生覺得課程學習有用、實在；以技能抽查標準為教學基本要求，技能抽查通過率提高；課程教學團隊教學能力、科研能力逐步提升，教學、科研成果不斷孕育。

五、經驗啟示

理論上，運用理論認識與情景認知相統一的原則。學生在專業課程的學習上中，過多的理論認知會讓學生感到枯燥，甚至于產生認知排斥，通過情景認知與實踐教學，可以很好地激發學生的認知驅動力，幫助其將理論知識轉化為具體的技能，提升教學親和力，同時有助于培養學生的科學思維能力，推動專業知識與道德實踐的有效結合。

對于學生，在引導其在學習專業知識的同時，養成良好的社會責任感、職業素養和創新精神，培養其逐漸成長為知行而一、德才兼備、全面發展，可以擔當民族復興大任的時代新人，實現人才培養質量的提升；對于教師，有助于教師自覺提升思想政治素養與人文素養，增強思想政治教育教學能力，真正把價值引領、知識傳授、技能培養、素質養成融入到課程教學過程中去，實現教書與育人并舉，為教師素質提升與教師隊伍建設提供實踐指導；對于育人，豐富高職院校思想政治工作的方法，以專業課程實踐教學為載體，挖掘專業課程的育人價值，發揮專業課“隱性思政”的作用，引導學生成才與成人，有助于在實踐中總結形成高職院校思政工作的新經驗。

本課程的項目案例來源多樣、真實、操作性強，操作流程依據企業規范，技能培養符合崗位需求，職業素養形成潛移默化；信息手段提升效果，多媒體網絡教室的使用優化了教學過程，實現了教學回播化、反饋及時化、學生互助化、學習賽制化，有效突破教學難點，仿真軟件優化設計方案，直觀演示多組打印方案，降低學習難度，清晰凸顯教學重點；行業企業聯系密切，一方面在過程性評價的基礎上通過增加專家評價和行業評價，幫助學生深化內容，拓展知識，另一方面通過學生與專家的交流與接觸，充分發揮課程思政的隱性思政功能。

但是也要注意，避免步入專業課“思政化”誤區，合理開展課程教學設計，在傳授專業知識的基礎上，通過恰當的方式開展思政教育，切勿生搬硬套思政理論，切勿本末倒置，忽略專業課教學任務要點，要遵循教書育人規律，如“思政之鹽”融入“課程之湯”般將教育內容從知識維度、能力維度深入到價值維度中去，卻又不違背專業課的教學任務與要求。