基于CDIO理念的“3D創(chuàng)意設(shè)計”課程教學(xué)改革探究

林秋圓

摘要：本文以CDIO教育模式為主導(dǎo)，通過挖掘傳統(tǒng)3D打印課程教學(xué)中的不足，針對教師為課堂主體、學(xué)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(qū)動為核心，構(gòu)建系統(tǒng)的知識體系，挖掘?qū)W生潛能，以期能夠培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新創(chuàng)造、團隊協(xié)作等能力，并激發(fā)學(xué)習(xí)興趣。

關(guān)鍵詞：3D創(chuàng)意設(shè)計;教學(xué)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(xué)模式是由麻省理工學(xué)院和瑞典皇家工學(xué)院等四所大學(xué)經(jīng)過四年的跨國研究、探索取得的成果，是當(dāng)下國際工程教育改革的最新成果。CDIO即構(gòu)思（Conceive）、設(shè)計（Design）、實現(xiàn)（Implement）和運行（Operate），它以產(chǎn)品研發(fā)到產(chǎn)品運行的生命周期為載體，讓學(xué)生以主動的、實踐的、課程之間有機聯(lián)系的方式學(xué)習(xí)工程。另外，CDIO工程教育模式強調(diào)以產(chǎn)業(yè)需求為導(dǎo)向，以學(xué)生為主體，通過項目驅(qū)動的方式實現(xiàn)工程實踐能力和綜合創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，是“做中學(xué)”和“基于項目教學(xué)和學(xué)習(xí)”的集中概括和表達。

3D創(chuàng)意設(shè)計對產(chǎn)品設(shè)計的系統(tǒng)建構(gòu)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(shè)計的教學(xué)改革指出了一條導(dǎo)向性非常強的路徑。因此，根據(jù)社會對人才的需求，筆者以CDIO教育模式為主導(dǎo)，打破了傳統(tǒng)的課堂模式，以期提高學(xué)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(tǒng)3D創(chuàng)意設(shè)計課程模式存在的問題

傳統(tǒng)的“3D創(chuàng)意設(shè)計”課程教學(xué)內(nèi)容一般采用“理論學(xué)習(xí)+軟件實操”的教學(xué)模式，該教學(xué)模式以教師為主體，學(xué)生的學(xué)習(xí)過程處于被動狀態(tài)。因此，這種教學(xué)模式存在如下問題。

1.知識偏理論性，關(guān)聯(lián)度低，學(xué)生無法構(gòu)建知識系統(tǒng)化

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

2.教學(xué)知識過于枯燥，缺乏實用性

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

3.學(xué)生對課程內(nèi)容的掌握程度不同，分層嚴重

利用傳統(tǒng)的教學(xué)方式進行教學(xué)，學(xué)生對“3D創(chuàng)意設(shè)計”課程的學(xué)習(xí)興趣程度不一，學(xué)生的學(xué)習(xí)能力和接受能力參差不齊，達到的學(xué)習(xí)的效果和質(zhì)量也存在明顯的差別。教師布置相同的任務(wù)，學(xué)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(xué)生缺乏團隊協(xié)作意識

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

5.學(xué)生缺乏創(chuàng)新創(chuàng)造能力

為了適應(yīng)日益發(fā)展的科學(xué)技術(shù)，學(xué)生應(yīng)當(dāng)具備終身學(xué)習(xí)的能力，并具有信息意識、計算機思維、數(shù)字化創(chuàng)新與實踐、信息責(zé)任等信息技術(shù)素養(yǎng)。但是，傳統(tǒng)教育壓抑了學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，而重在培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)試教育的技能操作，讓學(xué)生掌握了技術(shù)卻不知如何去創(chuàng)新。

● 基于CDIO模式的3D創(chuàng)意設(shè)計課程教學(xué)改革方式與策略

1.課程體系改革

打破傳統(tǒng)的理論教學(xué)和軟件教學(xué)，以CDIO教育模式為主導(dǎo)，創(chuàng)新3D創(chuàng)意設(shè)計課程，創(chuàng)設(shè)“教師引導(dǎo)—自主探究—創(chuàng)新創(chuàng)作—成果分享”的“3D創(chuàng)意設(shè)計”課程教學(xué)模式。教師設(shè)計項目式教學(xué)，教學(xué)內(nèi)容結(jié)合當(dāng)下熱點開展教學(xué)，教師進行引導(dǎo)，學(xué)生以團隊的形式進行項目分工學(xué)習(xí)，以此來培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力，培養(yǎng)創(chuàng)新意識、合作意識、責(zé)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(xué)內(nèi)容改革

教學(xué)過程的實施圍繞著CDIO理念的構(gòu)思、設(shè)計、實現(xiàn)和運行四個步驟展開，以項目作為引導(dǎo)培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和創(chuàng)作能力，打破傳統(tǒng)的灌輸式教學(xué)，構(gòu)建以學(xué)生為主體的課堂，最終培養(yǎng)出社會所需的人才。教師要結(jié)合當(dāng)下熱點，設(shè)計盡可能貼近學(xué)生生活的主題，讓學(xué)生以團隊的形式開展項目式教學(xué)。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(gòu)思、設(shè)計，用三維設(shè)計軟件進行設(shè)計，再用3D打印機將其打印出來實現(xiàn)產(chǎn)品可視化，并以團隊形式對所設(shè)計的項目進行路演答辯，最終進行作品完善。

3.教學(xué)方法改革

（1）基于CDIO模式的項目驅(qū)動法

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

學(xué)生首先需要對主題相關(guān)的事物進行調(diào)查和構(gòu)思，然后根據(jù)調(diào)查結(jié)果確定作品主題，設(shè)計作品功能，再利用三維設(shè)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(shè)計的項目主題貼合生活實際，讓學(xué)生能在生活中發(fā)現(xiàn)問題并解決所發(fā)現(xiàn)的問題。整個項目過程都由學(xué)生獨立完成，教師只是起到輔助的作用，學(xué)生也能在完成作品后獲得成功感。

（2）發(fā)揮學(xué)生主觀能動性，提升學(xué)生創(chuàng)新能力

打破傳統(tǒng)的課堂模式，以CDIO教育模式為主導(dǎo)，創(chuàng)新3D創(chuàng)意設(shè)計課程，創(chuàng)設(shè)“教師引導(dǎo)—自主探究—創(chuàng)新創(chuàng)作—成果分享”的教學(xué)模式，構(gòu)建“以學(xué)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(xué)生的主體地位，讓學(xué)生從學(xué)習(xí)的被動者轉(zhuǎn)為學(xué)習(xí)的主動者，讓學(xué)生在教師的引導(dǎo)下自主探究、自主創(chuàng)新，最后互相講解創(chuàng)作思路和設(shè)計思路。這種模式能極大地發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，加強對學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

（3）采用團隊協(xié)作方式開展活動

CDIO教育理念要求學(xué)生掌握一定的團隊協(xié)作能力。在實際教學(xué)過程中，學(xué)生兩人以上組成小組，每組成員就學(xué)習(xí)任務(wù)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(xié)作精神，又能為今后的工程學(xué)習(xí)打下良好的基礎(chǔ)。

例如，在“3D打印小車”項目中，要求學(xué)生三人組成一個團隊，團隊三人根據(jù)題目進行分工，保證在8個小時內(nèi)完成小車的設(shè)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(xué)生解決問題、操作軟硬件的能力，還考驗小組三人的團隊協(xié)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(gòu)思、設(shè)計、實現(xiàn)和運行”四大環(huán)節(jié)細分到項目評分中，細分為學(xué)習(xí)態(tài)度10%，平時作業(yè)30%，項目考核60%。讓學(xué)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(xué)期結(jié)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(jié)

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

參考文獻：

[1]杜磊.融入CDIO工程理念的大學(xué)英語教學(xué)實踐探討——以河北工程大學(xué)大學(xué)英語教學(xué)為例[J].河北工程大學(xué)學(xué)報：社會科學(xué)版，2014，31（03）：128-129.

[2]胡正勇.高中信息技術(shù)核心素養(yǎng)的內(nèi)涵分析[J].教育信息技術(shù)，2017（Z1）：138-141.

[3]徐海賢.中學(xué)普及型創(chuàng)客課程的開發(fā)與實踐——以三維創(chuàng)意設(shè)計與3D打印課程為例[J].教育信息技術(shù)，2017（05）：36-40.

[4]陳春林，朱張青.基于CDIO教育理念的工程學(xué)科教育改革與實踐[J].研究生教育研究，2010（01）.