新時(shí)代下3D打印課程的教學(xué)思考與優(yōu)化策略探析

陳方婧

摘 要：2019年兩會(huì)政府工作報(bào)告中指出今年要對(duì)高職院校實(shí)施人數(shù)為100萬(wàn)的擴(kuò)招，鼓勵(lì)更多應(yīng)屆高中畢業(yè)生、退役軍人、下崗職工等人員報(bào)考，這意味著職業(yè)教育正進(jìn)入大發(fā)展的春天，同時(shí)也將面臨著新的機(jī)遇與挑戰(zhàn)。在互聯(lián)網(wǎng)和新科技大發(fā)展的背景下，3D打印也成為家喻戶曉的技術(shù)，3D打印課程如何在滿足普通高職在校生教育需求的同時(shí)，也能兼顧其公益教育的職責(zé)，為社會(huì)大眾提供公益培訓(xùn)，將教育資源匯聚于互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)教研融合，這些問(wèn)題也值得思考與探究。

關(guān)鍵詞：3D打印;高職教育;課程設(shè)計(jì)

注：本文系校級(jí)課題項(xiàng)目“高職教育中基于3D打印技術(shù)的教學(xué)實(shí)踐與研究”（q2018010）研究成果。

一、新形式下職業(yè)教育的機(jī)遇與挑戰(zhàn)

2019年3月5日，李克強(qiáng)總理在兩會(huì)政府工作報(bào)告中提出，高職院校擴(kuò)招100萬(wàn)人，讓更多青年憑借一技之長(zhǎng)實(shí)現(xiàn)人生價(jià)值。2018年兩會(huì)期間，完善職業(yè)教育和培訓(xùn)體系，深化產(chǎn)教融合、校企合作被寫入十九大報(bào)告。我國(guó)經(jīng)濟(jì)體制改革的深化，全球化，以及“互聯(lián)網(wǎng)+”技術(shù)、生命科學(xué)技術(shù)的興起，無(wú)不對(duì)職業(yè)教育提出新要求。國(guó)家產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)要轉(zhuǎn)型升級(jí)，也需要職業(yè)教育做好相應(yīng)準(zhǔn)備，發(fā)揮積極作用。這樣的新形勢(shì)、新政策意味著職業(yè)教育進(jìn)入黃金時(shí)代。

高職教育的根本目的是培養(yǎng)“應(yīng)用型”人才，所以應(yīng)當(dāng)以就業(yè)為導(dǎo)向，從市場(chǎng)需求入手，培養(yǎng)新型應(yīng)用操作型人才。首先，高等職業(yè)院校提供一個(gè)開放的匯聚資源的共享平臺(tái)，提高資源的利用率，補(bǔ)齊資源缺口，完善知識(shí)的連貫性、系統(tǒng)性、科學(xué)性。為校內(nèi)學(xué)生、教育工作者、企業(yè)人員、社會(huì)人員提供一個(gè)可供個(gè)性化學(xué)習(xí)的平臺(tái)。其次是提供兩個(gè)方面的系統(tǒng)設(shè)計(jì)，高職教育既要系統(tǒng)培養(yǎng)學(xué)生的，實(shí)際操作能力，以滿足崗位需求，又要科學(xué)系統(tǒng)地傳授學(xué)生基礎(chǔ)理論知識(shí)，夯實(shí)基礎(chǔ)，強(qiáng)調(diào)基礎(chǔ)課程的重要性、系統(tǒng)性、科學(xué)性。在學(xué)生完成職業(yè)教育后發(fā)給學(xué)生畢業(yè)證與職業(yè)資格證書，為學(xué)生未來(lái)的就業(yè)及深造鋪路搭橋，讓學(xué)生能根據(jù)自身需求、行業(yè)形勢(shì)、國(guó)家政策進(jìn)行未來(lái)職業(yè)生涯的規(guī)劃與調(diào)整。最后高職院校也應(yīng)當(dāng)完成其社會(huì)公益的職責(zé)，搭建一個(gè)社會(huì)培訓(xùn)基地，響應(yīng)終生學(xué)習(xí)的號(hào)召，培養(yǎng)培訓(xùn)社會(huì)人才，將實(shí)時(shí)更新的知識(shí)與技術(shù)傳授給更多人。

二、正確認(rèn)識(shí)3D打印

（一）3D打印技術(shù)的真實(shí)情況：互補(bǔ)、個(gè)性化、不穩(wěn)定

3D打印技術(shù)在我們現(xiàn)在聽來(lái)并不陌生，3D打印技術(shù)的學(xué)名是“增材制造技術(shù)”，這項(xiàng)技術(shù)起源于20世紀(jì)80年代的美國(guó)，在中國(guó)也發(fā)展多年。此項(xiàng)技術(shù)是將材料用融聚成型的方式進(jìn)行堆疊，從而將電腦中的三維模型轉(zhuǎn)化成三維實(shí)物。我們可以用一種更便于理解的方式來(lái)介紹3D打印技術(shù)，即這項(xiàng)技術(shù)就像陶藝制作中的盤條塑造，要將材料一層層疊加在一起，形成立體形狀?；蛘呦裆w房子時(shí)候一層層砌起磚瓦，最終形成一個(gè)完整的空間。3D打印所用的材料有塑料、陶瓷、水泥、金屬粉末等，因其快速成型，可小批量生產(chǎn)的優(yōu)勢(shì)，在模型制作驗(yàn)證階段有較大潛力。但在一系列設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、驗(yàn)證過(guò)程中，它的不足也暴露出來(lái)。3D打印技術(shù)確實(shí)適用于個(gè)性化、復(fù)雜化模型的驗(yàn)證工作，快速成型的技術(shù)既節(jié)省材料，又可降低研制周期，故而被大量推崇。但讓3D打印的產(chǎn)品去取代傳統(tǒng)制造業(yè)的產(chǎn)品，還為時(shí)過(guò)早?，F(xiàn)階段3D打印是傳統(tǒng)制造業(yè)的補(bǔ)充，由于其強(qiáng)度、精度、致密度等問(wèn)題并不能替代傳統(tǒng)制造業(yè)制造的工業(yè)級(jí)產(chǎn)品。3D打印技術(shù)確實(shí)能解決個(gè)性化定制，復(fù)雜化設(shè)計(jì)的需求，滿足高難度小批量的生產(chǎn)需求，在市場(chǎng)上還是占有不可替代的地位。但3D打印的材料還有待繼續(xù)開發(fā)，打印機(jī)的穩(wěn)定性問(wèn)題也有待解決。所以即便3D打印產(chǎn)業(yè)正成為投資熱點(diǎn)，成為新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)，但其發(fā)展所面臨的問(wèn)題也是不可回避，不容忽視的。對(duì)待3D打印技術(shù)，我們要有正確的認(rèn)識(shí)，不能過(guò)分夸大，也要認(rèn)清其意義，從而在我們的實(shí)際教學(xué)中，將正確的認(rèn)知傳遞教授給學(xué)生，將3D打印的優(yōu)勢(shì)用于教學(xué)。

（二）3D打印課程在教學(xué)中的運(yùn)用

3D打印課程在教學(xué)中的運(yùn)用：自制教具，驗(yàn)證思路，培養(yǎng)動(dòng)手能力，實(shí)訓(xùn)規(guī)范，職業(yè)素養(yǎng)，增強(qiáng)教學(xué)連貫性。為了應(yīng)對(duì)新時(shí)代背景下的新機(jī)遇與挑戰(zhàn)，教育部出臺(tái)了大力倡導(dǎo)3D教育的文件，3D教育專家委員會(huì)也積極響應(yīng)《國(guó)家中長(zhǎng)期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010—2020年）》精神，積極貫徹實(shí)施相關(guān)條例，力求營(yíng)造良好的3D教育學(xué)術(shù)氛圍，3D打印高職教育課程在整個(gè)產(chǎn)品藝術(shù)設(shè)計(jì)專業(yè)的人才培養(yǎng)計(jì)劃中占有重要的作用，我們將3D打印技術(shù)運(yùn)用于教學(xué)時(shí)，其工具性價(jià)值體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

1.自制教具

讀萬(wàn)卷書，行萬(wàn)里路。很多時(shí)候讀萬(wàn)卷書，看到的是書本上的二維、抽象文字，遠(yuǎn)不如行萬(wàn)里路時(shí)，我們所感受到的三維、立體形態(tài)帶給我們的感覺(jué)震撼，印象深刻。相較于傳統(tǒng)的灌輸式教育，我們更加提倡互動(dòng)體驗(yàn)式教育。在實(shí)際教學(xué)工作中，我們可以帶領(lǐng)同學(xué)們將抽象的概念、結(jié)構(gòu)具象化，運(yùn)用三維軟件進(jìn)行處理，運(yùn)用3D打印技術(shù)進(jìn)行打印，將抽象的二維構(gòu)建成具體的可360度觀察的三維教具，讓學(xué)生們?nèi)虆⑴c，更加深刻地體悟這一教學(xué)過(guò)程，互動(dòng)參與更多，體驗(yàn)感受更直觀，教學(xué)效果更好。

2.驗(yàn)證設(shè)計(jì)思路

作為產(chǎn)品藝術(shù)設(shè)計(jì)專業(yè)的一名年輕教師，筆者常常需要引導(dǎo)學(xué)生拓展設(shè)計(jì)思路，確定設(shè)計(jì)方案，并且通過(guò)產(chǎn)品實(shí)物樣品去驗(yàn)證設(shè)計(jì)思路。不同于傳統(tǒng)模型制造技術(shù)，3D打印技術(shù)能將設(shè)計(jì)方案通過(guò)三維模型制作和切片工具處理后，快速成型，使我們能快速拿到設(shè)計(jì)實(shí)物，通過(guò)視覺(jué)、觸覺(jué)等多種驗(yàn)證方式，對(duì)設(shè)計(jì)產(chǎn)品進(jìn)行檢驗(yàn)與修改。相較于傳統(tǒng)模型制作，3D打印出的模型更加節(jié)省材料，因?yàn)閭鹘y(tǒng)方式制作模型，都是在一塊大的材料上進(jìn)行削切加工，從而獲得產(chǎn)品，而3D打印技術(shù)是將融入的材料進(jìn)行堆砌，而少有材料的浪費(fèi)跟損失。相較于傳統(tǒng)模型制作的復(fù)雜工藝來(lái)說(shuō)，3D打印技術(shù)操作更簡(jiǎn)單，周期較短，能更快地拿到模型產(chǎn)品，從而縮短設(shè)計(jì)驗(yàn)證的時(shí)間。在整個(gè)教學(xué)或科研的過(guò)程中，能在較短時(shí)間內(nèi)完成設(shè)計(jì)思路的多次驗(yàn)證，從而提高效率，強(qiáng)化教學(xué)效果。

3.培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手能力、實(shí)訓(xùn)規(guī)范、職業(yè)素養(yǎng)

職業(yè)教育強(qiáng)調(diào)學(xué)生的技術(shù)能力，要培養(yǎng)應(yīng)用型人才，所以教師在實(shí)際教學(xué)過(guò)程中要引導(dǎo)學(xué)生積極主動(dòng)參與，通過(guò)課程設(shè)計(jì)的流程，培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐操作能力。3D打印課程的綜合性很強(qiáng)，既有理論的部分又有實(shí)踐的部分，需要教師引導(dǎo)學(xué)生掌握這兩個(gè)部分知識(shí)的同時(shí)，將兩個(gè)體系聯(lián)系起來(lái)，通過(guò)思維的拓展，概念的建立，草圖的繪制，方案的選定，三維軟件建模，切片軟件處理，3D打印設(shè)備打印，這一系列設(shè)計(jì)制作流程，培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力、應(yīng)變能力、團(tuán)隊(duì)合作能力。并且在教學(xué)生3D打印課程所需要的一系列操作的同時(shí)，要遵守實(shí)訓(xùn)室操作規(guī)范，注重機(jī)器的使用與維護(hù)，注重實(shí)訓(xùn)室安全問(wèn)題，注意職業(yè)素養(yǎng)的培養(yǎng)。在整個(gè)3D打印課程中培養(yǎng)學(xué)生的綜合職業(yè)素養(yǎng)，增強(qiáng)學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力，為學(xué)生以后的就業(yè)打下扎實(shí)的基礎(chǔ)。

4.教學(xué)系統(tǒng)的連貫性、科學(xué)性

3D打印課程在產(chǎn)品藝術(shù)設(shè)計(jì)專業(yè)人才培養(yǎng)方案中占有重要位置，為了培養(yǎng)服務(wù)于輕工、電子產(chǎn)品、小商品制造等行業(yè)，德智體美全面發(fā)展，適應(yīng)產(chǎn)品設(shè)計(jì)單位第一線的設(shè)計(jì)工作需要，具有良好的創(chuàng)新精神、創(chuàng)業(yè)意識(shí)、職業(yè)道德和敬業(yè)精神，具備產(chǎn)品外觀的創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力，并可從事工業(yè)及日用產(chǎn)品造型開發(fā)設(shè)計(jì)工作及相關(guān)部門管理工作的高素質(zhì)技術(shù)技能型人才。3D打印課程在整個(gè)人才培養(yǎng)課程體系中占有核心課程的位置，是為了提高學(xué)生產(chǎn)品形態(tài)造型創(chuàng)意的能力，提高學(xué)生三維模型綜合創(chuàng)作的能力，了解產(chǎn)品設(shè)計(jì)的流程與3D打印機(jī)器的操作與維護(hù)，而開設(shè)的綜合性課程。這門課程能將人才培養(yǎng)前期進(jìn)行的基礎(chǔ)理論知識(shí)內(nèi)容，與軟件實(shí)際操作的內(nèi)容結(jié)合起來(lái)，并且運(yùn)用項(xiàng)目式教學(xué)的方式，遵循實(shí)題跟做，培養(yǎng)一題多做的思維習(xí)慣。將3D打印課程設(shè)置于高職學(xué)生第二學(xué)期的課程里，起到承上啟下的作用，從而使得整個(gè)教學(xué)系統(tǒng)更具連貫性、科學(xué)性。

三、優(yōu)化3D打印課程整體設(shè)計(jì)

（一）課程預(yù)期目的

希望通過(guò)3D打印課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生可以掌握3D打印相關(guān)的理論知識(shí)，具備實(shí)際操作的能力。3D打印課程的內(nèi)容包括了解3D打印技術(shù)的應(yīng)用背景與現(xiàn)狀，掌握現(xiàn)有3D打印材料的種類、特性及應(yīng)用范圍，能熟練安裝、調(diào)試、操作、維護(hù)3D打印設(shè)備。并且能夠?qū)⒁酝鶎W(xué)習(xí)到的設(shè)計(jì)理論知識(shí)、三維建模知識(shí)與3D打印課程相結(jié)合，通過(guò)團(tuán)隊(duì)合作、項(xiàng)目式教學(xué)，發(fā)散思維，舉一反三，通過(guò)教師引導(dǎo)，同學(xué)互助，自主學(xué)習(xí)，自主實(shí)踐的方式完成課程任務(wù)。

在整個(gè)3D打印課程教學(xué)過(guò)程中，培養(yǎng)學(xué)生的綜合職業(yè)素養(yǎng)、協(xié)作創(chuàng)新能力、獨(dú)立思考能力、安全意識(shí)、時(shí)間管理意識(shí)。為了達(dá)到更好的3D打印課堂教學(xué)效果，在教學(xué)內(nèi)容、形式、手段上下功夫。

（二）課程設(shè)計(jì)：培養(yǎng)動(dòng)手能力，傳授基本理論知識(shí)

填鴨式教學(xué)已然跟不上時(shí)代的步伐，滿堂灌式的教學(xué)，只會(huì)讓學(xué)生被動(dòng)吸收知識(shí)，學(xué)生缺乏主觀能動(dòng)性，學(xué)習(xí)效果欠佳。傳統(tǒng)的教學(xué)模式是教師在課堂上教授，講完理論知識(shí)與完成示范后，課程也就結(jié)束了。學(xué)生可能滿懷疑問(wèn)地在課下完成作業(yè)和練習(xí)，教學(xué)效果欠佳。應(yīng)當(dāng)在課程設(shè)計(jì)里使用翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式，讓學(xué)生們課前預(yù)習(xí)，帶著問(wèn)題去上課，課堂上教師答疑解惑，個(gè)性化輔導(dǎo)，課后進(jìn)行大量練習(xí)與拓展。

（三）教學(xué)方法：項(xiàng)目制，實(shí)題跟做，一題多做

教學(xué)中我們以項(xiàng)目制教學(xué)貫穿始終，要求設(shè)計(jì)一款文具類文創(chuàng)產(chǎn)品，能夠融入中國(guó)傳統(tǒng)元素或湖北本地文化元素，如編鐘、東湖、珞珈山、武大、黃鶴樓等本土文化元素。將有相似想法跟設(shè)計(jì)偏好的學(xué)生進(jìn)行分組，教師運(yùn)用講授法、頭腦風(fēng)暴法、研討法進(jìn)行教學(xué)引導(dǎo)。用信息化手段進(jìn)行演示，邊與學(xué)生互動(dòng)討論，邊進(jìn)行板書，將迸發(fā)的靈感跟設(shè)計(jì)亮點(diǎn)記錄下來(lái)。通過(guò)多個(gè)實(shí)際案例的分享與講解加深學(xué)生對(duì)課程知識(shí)點(diǎn)的認(rèn)識(shí)，布置資料收集與整理的作業(yè)，讓學(xué)生更投入地參與課堂，自主思考。整個(gè)教學(xué)過(guò)程中教師是引導(dǎo)者，學(xué)生是課堂主體，學(xué)生多參與課程討論，發(fā)揮他們的創(chuàng)造力跟想象力，教師也會(huì)根據(jù)學(xué)生的課堂反饋來(lái)及時(shí)調(diào)整授課進(jìn)度，拓展知識(shí)點(diǎn)。

（四）項(xiàng)目授課過(guò)程：線上線下教學(xué)，與學(xué)生社團(tuán)互動(dòng)

2018年下半年，創(chuàng)意思維表達(dá)與3D打印實(shí)現(xiàn)的精品課程制作完成，在之后的3D打印課程中都將設(shè)置線上線下課程互動(dòng)教學(xué)環(huán)節(jié)。雖然職業(yè)教育培養(yǎng)的是應(yīng)用型人才，但基礎(chǔ)理論知識(shí)也是教育教學(xué)的重點(diǎn)，傳授理論知識(shí)，夯實(shí)基礎(chǔ)，與培養(yǎng)動(dòng)手操作能力，可說(shuō)是并軌同行的兩條線，要將兩者結(jié)合起來(lái)，建立顯性課堂與隱性課堂，將教育延續(xù)到第二課堂、第三課堂，并且我們3D打印課程還設(shè)置了拓展知識(shí)點(diǎn)，與學(xué)生社團(tuán)文創(chuàng)產(chǎn)品設(shè)計(jì)制作社開展活動(dòng)，將課堂上沒(méi)時(shí)間完成的設(shè)計(jì)創(chuàng)意延續(xù)到第三課堂。該學(xué)生社團(tuán)的成員不局限于產(chǎn)品藝術(shù)設(shè)計(jì)專業(yè)的學(xué)生，這樣我們的拓展課堂也能集百家所長(zhǎng)，集思廣益，將其他專業(yè)有其他特長(zhǎng)的學(xué)生的想法納入進(jìn)來(lái)，完善設(shè)計(jì)方案，到達(dá)更好的教育教學(xué)效果。并且實(shí)訓(xùn)室也能提供3D打印機(jī)器設(shè)備及耗材，讓學(xué)生能在課余時(shí)間里也能動(dòng)手動(dòng)腦，實(shí)現(xiàn)延展課程的探究?jī)?nèi)容。

（五）依托社會(huì)實(shí)踐，提供志愿服務(wù)：公益培訓(xùn)

高等教育院校的社會(huì)職責(zé)之一是提供公益培訓(xùn)，孵化新的科技成果，將教育資源進(jìn)行共享。隨著2019年兩會(huì)關(guān)于職業(yè)教育擴(kuò)招政策的出臺(tái)，越來(lái)越多的人接受高等教育，全民學(xué)習(xí)、終生學(xué)習(xí)的氛圍濃厚，大眾學(xué)習(xí)的勢(shì)頭正盛。高職院校也將響應(yīng)國(guó)家政策，遵循客觀規(guī)律，進(jìn)一步擴(kuò)大教育影響力。因此，我們將3D打印課程引入湖北省武漢市湯湖圖書館，為館內(nèi)的小讀者們進(jìn)行了公益培訓(xùn)，通過(guò)有趣的故事或游戲引入課程，運(yùn)用簡(jiǎn)單易于操作的三維軟件教授小朋友三維模型的知識(shí)，并將小朋友們的作品擇優(yōu)挑選，進(jìn)行3D打印，將教育的成果展示出來(lái)，與大眾共享教育資源，展示教學(xué)成果，擴(kuò)大社會(huì)影響力。

四、結(jié)語(yǔ)

筆者在過(guò)去一年半的3D打印課程教學(xué)探索與實(shí)踐活動(dòng)中開展了兩次教學(xué)活動(dòng)，一次公益培訓(xùn)活動(dòng)，舉辦3D打印課程展。在不斷解讀高職教育政策，不斷學(xué)習(xí)3D打印技術(shù)的同時(shí)，將理論知識(shí)與自己的思考與總結(jié)運(yùn)用到課程教學(xué)中去，運(yùn)用多媒體技術(shù)，運(yùn)用翻轉(zhuǎn)課堂、第二課堂、第三課堂的方式將教授知識(shí)延伸和滲透到學(xué)生的學(xué)習(xí)生活中去，培養(yǎng)具備綜合能力，滿足崗位能力需求的3D打印技術(shù)人才。

這門課程的探索與教學(xué)實(shí)踐工作會(huì)持續(xù)下去，即便現(xiàn)在有所成果，但也存在著一些不足，及有待改進(jìn)處。比如教學(xué)成果的豐富化不足，現(xiàn)在的教學(xué)成果僅僅是以項(xiàng)目制的方式促使學(xué)生完成一件設(shè)計(jì)作品，并且打印出來(lái)。而未來(lái)的教學(xué)工作，希望這件3D打印的作品可以將科技成果轉(zhuǎn)化，可以申請(qǐng)外觀設(shè)計(jì)專利，可以將項(xiàng)目化、成果化的轉(zhuǎn)化進(jìn)行得更充分、更徹底。

3D打印課程還是一門跨專業(yè)，多元化，具備包容性的課程，在未來(lái)的教學(xué)工作中筆者希望將這門課程作為一門拓展課程，納入到其他專業(yè)的實(shí)訓(xùn)課程中，講授技術(shù)，并期待跨專業(yè)的同學(xué)能結(jié)合自身所長(zhǎng)，將自身專業(yè)特點(diǎn)與3D打印技術(shù)結(jié)合，迸發(fā)新的火花。

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武漢交通職業(yè)學(xué)院藝術(shù)學(xué)院