3D打印技術課程思政教學設計與實踐*

劉萍萍 錢丹浩 蔡華

南京科技職業學院 南京 210048

0 引言

2016年，習近平總書記在全國高校思想政治工作會議上指出，“要堅持把立德樹人作為中心環節，把思想政治工作貫徹教育教學全過程，實現全程育人、全方位育人，努力開創我國高等教育事業發展新局面”“各門課都要守好一段渠、種好責任田，使各類課程與思想政治理論課同向同行，形成協同效應”[1]。2020年，教育部印發了《高等學校課程思政建設指導綱要》，強調課程思政建設是高等學校立德樹人的必要環節，是提高高等學校各層次人才培養質量的重要措施,進一步為課程思政明確了建設方向[2]。高職院校的專業課相較于思政類課程，數量多、涉及面廣，是思想政治教育的“主渠道”[3]，是高職院校開展德育教育的重要手段。

本文選擇我院數控技術專業的素質拓展課程3D打印技術，遵循“目標設計—內容開發—教學實踐—教學評價”[4-5]的教學設計路線，進行課程思政整體教學設計，將思政課教學與專業課教學相融合，挖掘高職院校專業課程隱性思政教育資源，對拓展大學生思想政治教育陣地，培養學生的職業技能和職業道德，提高高職院校專業課課程思政教學的有效性，具有重要的實踐意義。

1 3D打印技術課程思政教學設計方案

1.1 教學目標設計

3D打印技術課程基于增材制造模型設計1+X職業技能等級證書（中級）標準和產品數字化設計與打印流程，以“做中學，做中教”為理念，以項目為載體，任務為驅動，培養學生系統掌握創新理念、方法、數據采集、正逆向設計等基礎知識，提高學生利用三維軟件進行創新設計、數據處理、逆向設計、3D打印的能力，以及認真負責的職業精神、科學嚴謹的工作作風，使其“知理、精藝、守規、有品、懂禮”，為學生畢業后能迅速適應3D打印應用工程師和產品結構設計工程師等崗位打下堅實基礎。

1.2 教學內容設計

1.2.1 設計思想

課程內容包含3D打印理論知識、正向設計與3D打印、逆向設計與3D打印三個模塊，課程聚焦3D打印應用工程師和產品結構設計工程師等未來專業崗位的職業能力需求，遵循“開放性、職業性、實踐性、思政性”的課程設計思想，重構課程體系，優化課程內容。在課程標準所規定的教學內容中，結合教學載體和學習者意愿彈性增加或刪除教學內容，使教學內容具有開放性；依據職業能力設定課程知識目標、技能目標和素質目標，突出對學習者職業能力的訓練，體現課程的職業性；教學過程中采用項目導向、任務驅動、操作演示、動手實操等教學方法，學習成果是打印實物或可展示的設計模型圖片，凸顯課程的實踐性；挖掘課程內容與時事政治、傳統文化的融合點，將社會公德、家庭美德、個人品德、職業道德等思政元素映射進課程中，讓職業課程具有鮮明的思政性。

1.2.2 設計內容

課程在內容組織上采用直線式和螺旋式相結合的組織形式，概念性、理論性偏強的知識點采用直線式組織形式，如3D打印技術的定義、發展、打印工藝等，即這些知識內容在邏輯上前后連貫，屬于了解、增長見識范圍，則課程內容“直線推進”，前面講授過的內容后面將不再出現，讓課程“橫向延伸”，增加內容的廣度，如項目1；理解性、實踐性偏強的技能點采用螺旋式組織形式，如數字化設計方法、三維掃描、逆向設計、3D打印方法等，這些知識內容在邏輯上層層遞進，屬于掌握、提高職業能力范圍，則課程內容“螺旋推進”，同一授課內容重復出現，前面講授過的內容是后面即將講授內容的基礎，后面講授內容對前面內容不斷擴展和累加，讓課程“縱向加深”，增加內容的深度，如項目2到項目5。

1.2.3 重難點確定

3D打印技術課程是一門實踐性極強的課程，要求學生學會靈活使用三維CAD軟件對零部件進行自主正逆向創新設計，能選用合理方法掃描獲得三維數據點云，能選用合理工藝參數打印三維模型，因此零部件數字化設計、模型三維數據的采集、產品的3D打印為課程的教學重點，零部件的優化設計、掃描方案的制定和3D打印工藝參數的確定為課程的教學難點。

圖1 課程設計思想

表1 課程教學重難點

2 3D打印技術課程思政教學實踐

2.1 教學策略

本課程在第四學期開設，授課對象為數控技術專業大二年級學生，通過前期課程的學習，學生在知識上掌握了機械識圖、制圖、三維建模基礎知識和產品結構創新設計的基礎理論，但不能靈活運用相關知識和理論；在技能上能用三維軟件進行中等復雜程度零件的建模，具有一定的分析問題、解決問題的能力，但不擅長零件設計；在素養上注重自我個性，容易接受新事物、新方法，不喜歡枯燥的理論講解，喜歡動手操作；網絡“原住民”，信息收集和處理能力強。

針對學情分析，采用基于“項目+任務+取證+競賽+多元評價”教學模式，融通融合課、證、賽、崗。根據產品結構設計工程師、3D打印工程師職業崗位要求，選擇典型項目為課程教學切入點，分解教學任務，將增材制造模型設計1+X職業技能等級證書（中級）職業技能標準和省職業院校技能大賽工業產品數字化設計與制造、模具設計與制造等賽項規程技術要點融入教學任務。

2.2 教學組織實施

圖2 課程教學內容

教學實施主要分為課前、課中、課后三個環節，在布置任務、自主探究、項目導入、教與學、做與評、知識拓展六個過程中完成課程內容教學，教學過程和學習結果在信息化平臺演示和展示。

圖3 教學策略

課前：教師通過QQ群或微信群發布任務，學生根據任務觀看MOOC平臺上的相關課件、視頻，自主學習、自主探究學習中的問題，完成課前任務并提交，為課中新知識的重點和難點學習以及實操任務的完成奠定基礎。

課中：教師導入學習任務，通過講授、演示等教學方法進行新知識重點講解，學生理解內化知識后進行設計建模、數據采集、逆向設計、3D打印等任務實操，教師運用BSC平衡卡對學生學習過程進行評價，總結任務難點并再次講解演示。

課后：教師布置拓展任務，學生提交任務，完成知識的鞏固與拓展，重點培養學生自主學習和終身學習的能力，提升整體職業素養。

圖4 教學實施過程

圖5 課程教學評價體系

3 3D打印技術課程思政教學效果

3.1 教學評價設計

教學評價采用線上評價與線下評價相結合、過程性評價與結果性評價相結合、學業評價與思政評價相結合，從學習習慣、學習行為、學習效果三個方面考核的評價體系。

課程通過智慧職教平臺實現線上信息化考核，考核內容包括視頻觀看次數和時長、平臺交流互動情況、任務提交情況、拓展學習情況；通過機房現場授課實現線下標準化考核，考核內容包括課堂任務評價、課堂活動參與評價、課堂考勤評價，為過程性考核。

學業評價針對任務產品，從產品結構完整性、作品結構復雜性、創新性進行評價，思政評價則主要從產品所體現的家國情懷、職業道德、人文素養等方面進行評價，為結果性考核。

3.2 教學效果

3.2.1 對接優秀傳統文化，提高了學生的人文素養水平

將“知理、精藝、守規、有品、懂禮”思政元素融入課程教學，挖掘課程教學內容中的優秀傳統文化，講述思政元素背后的文化故事，增強學生的愛國情懷、人文情懷，如在講解項目1“中國象棋的數字化設計與3D打印”時，結合教學內容的載體——中國象棋，引出中國文化“棋道”，講解“棋理、棋藝、棋規、棋品、棋禮”，自然地帶出“知理、精藝、守規、有品、懂禮”的課程思政元素，在增加學生專業知識、文化知識的同時，提高學生的人文素養。

3.2.2 對接1+X證書，為學生就業打下了良好基礎

將增材制造模型設計1+X證書標準融入課程教學，使課程設計和教學實施符合1+X證書能力要求，組織完成了首批學生1+X證書取證考核，參加考核的學生通過率達100%，課證融通，為學生進入工作崗位打下了良好基礎。

3.2.3 對接省技能大賽，提高了學生職業能力

將省技能大賽工業產品數字化設計與制造、模具設計與制造賽項技能考核點納入課程知識目標和能力目標，利用增材制造虛擬仿真軟件作為課程實訓虛擬仿真訓練平臺，利用真實三維掃描、3D打印設備作為課程實操訓練平臺，虛實結合，組織學生參加省技能大賽和互聯網+“雙創”大賽，獲得了多項獎項，提升了學生的職業素養與職業能力。

4 結束語

4.1 “學用結合”，讓學習“有用”

本課程授課對象為大二年級的學生，他們是典型的“00后”，在接受新事物時重感性而輕理性，學習具有“短時性”，不適應從事持久的腦力勞動，難以接受注入式的理論教育。因此，在課程內容組織上，將知識傳授與生活用品和工程產品相結合，貼近并服務于學生的生活和其將來要從事的工作；在教學方法上，注重講授與示范、理論學習與實踐操作有機結合，做到學用結合，以用促學。

4.2 “學樂結合”，讓學習“有趣”

將理論學習、實踐應用、產品制作相融合，以理論教學為基礎，以職業訓練為重點，以產品制作為目標，師生互動，引導學習者參與教學活動，獲得沉浸式體驗，活躍課堂氣氛，使學習“寓教于樂”。

4.3 “學評結合”，讓學習“有利”

構建過程性+結果性評價體系，3D打印基礎、3D打印工藝等理論知識的學習采用過程性評價，在平時的課堂考勤、問題回答等環節考核，零件建模、三維掃描、3D打印等實操技能采用結果性評價，在每個任務結束時考核，打印實物為評價獎勵，使學習“有利可圖”。