基于云課堂的3D打印專業(yè)混合式教學(xué)模式設(shè)計(jì)

◇浙江工業(yè)大學(xué)教育與科學(xué)學(xué)院 劉唐貝

由于教育信息化的發(fā)展，信息化手段與教育相結(jié)合的混合式教學(xué)模式推動(dòng)著職業(yè)教育教學(xué)模式改革。本文通過分析職業(yè)教育中3D打印專業(yè)的教學(xué)現(xiàn)狀，一方面，結(jié)合傳統(tǒng)課堂教學(xué)和網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的優(yōu)勢(shì)，另一方面，結(jié)合學(xué)校和企業(yè)的雙向培養(yǎng)優(yōu)勢(shì)，對(duì)基于云課堂的3D打印專業(yè)混合式教學(xué)模式進(jìn)行設(shè)計(jì)，有效地融合課堂、創(chuàng)客空間和企業(yè)為一體的教學(xué)平臺(tái)，云課堂貫穿其中，有利于學(xué)生更好地學(xué)習(xí)理論知識(shí)和掌握操作技能，及時(shí)反饋學(xué)習(xí)情況，豐富學(xué)生學(xué)習(xí)資源。

1 引言

在“互聯(lián)網(wǎng)+”的環(huán)境下，中國(guó)的教育正進(jìn)入一場(chǎng)基于信息化技術(shù)的變革中，信息化改革推動(dòng)著教與學(xué)的方法改革。在職業(yè)教育的發(fā)展中，教學(xué)方法的變革起著重要的作用?；旌鲜綄W(xué)習(xí)是真實(shí)物理環(huán)境與虛擬環(huán)境的結(jié)合，是師生虛實(shí)交流的結(jié)合[1]，云課堂可以定義為是基于互聯(lián)網(wǎng)的采用云計(jì)算技術(shù)，并且采用信息化教學(xué)手段的移動(dòng)課堂，可以概括為線上線下課堂的綜合體。在智能制造領(lǐng)域中，3D打印技術(shù)是一種新型的快速成型技術(shù)，是“第三次工業(yè)革命最具標(biāo)志性的生產(chǎn)工具”[2]。因此，以個(gè)性化、數(shù)字化、綠色化為特點(diǎn)的3D打印技術(shù)的行業(yè)人才培養(yǎng)亟需。在3D打印行業(yè)中出現(xiàn)的云課堂具有在線培訓(xùn)、協(xié)同設(shè)計(jì)、個(gè)性化設(shè)計(jì)、眾籌孵化、版權(quán)化數(shù)據(jù)等特點(diǎn)，充分體現(xiàn)了“互聯(lián)網(wǎng)+3D打印”的優(yōu)勢(shì)?；谠普n堂與3D打印技術(shù)的特點(diǎn)，且結(jié)合產(chǎn)教融合的理念，基于企業(yè)與學(xué)校的云課堂的3D打印技術(shù)混合式教學(xué)模式設(shè)計(jì)是值得探索的。

23 D打印專業(yè)教學(xué)現(xiàn)狀分析

在3D打印專業(yè)的教學(xué)過程，出現(xiàn)了教學(xué)資源不夠完善、實(shí)訓(xùn)條件不足、教學(xué)模式單一等問題。上課過程中，大多數(shù)教學(xué)仍以紙質(zhì)材料、電子信息等方式來呈現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容。這種教學(xué)方式已然不適應(yīng)社會(huì)發(fā)展和學(xué)校的要求，要想實(shí)現(xiàn)新課改的目標(biāo)，即以教師和知識(shí)為中心向以學(xué)生和學(xué)習(xí)資料為中心的轉(zhuǎn)變需要教學(xué)資源的豐富。云課堂的出現(xiàn)極大地改善了教學(xué)資源的匱乏問題，同時(shí)讓學(xué)生真正地成為自己學(xué)習(xí)“主人”，教師則是“引路人”。

3D打印課程是一門實(shí)踐性大于理論性的課程，實(shí)踐是理解理論的過程，同時(shí)也是創(chuàng)造力發(fā)展的一個(gè)過程[3]。為滿足社會(huì)行業(yè)對(duì)于人才的需求及現(xiàn)實(shí)3D課程開設(shè)的需求，很多學(xué)校都有特定的3D打印實(shí)訓(xùn)室，但是3D設(shè)備數(shù)量相對(duì)還不夠，且不能及時(shí)更新。在操作過程中，學(xué)生的訓(xùn)練掌握度、熟練度、藝術(shù)性有待提高,這對(duì)強(qiáng)調(diào)實(shí)踐的專業(yè)而言，在一定程度上削弱了學(xué)生綜合運(yùn)用能力，不利于學(xué)生的專業(yè)技能掌握。

在3D打印技術(shù)課程教學(xué)中的理論教學(xué)內(nèi)容和課程實(shí)踐任務(wù)缺一不可。一般的3D打印課程教學(xué)都是將專業(yè)基礎(chǔ)理論作為教學(xué)起點(diǎn)，再將操作任務(wù)以單純的序列呈現(xiàn)。在“智能制造”的背景下，理實(shí)一體化教學(xué)更適合3D課程，促進(jìn)學(xué)生的理論知識(shí)和操作技能深度融合運(yùn)用。

3 基于云課堂的3D打印專業(yè)混合式教學(xué)模式的設(shè)計(jì)

基于3D打印專業(yè)的教學(xué)現(xiàn)狀，對(duì)其教學(xué)模式進(jìn)行設(shè)計(jì)補(bǔ)充，以提高教學(xué)效果?；谠普n堂的3D打印技術(shù)混合式教學(xué)包括兩個(gè)階段，即課堂階段和創(chuàng)客空間階段，云課堂貫穿其中。課堂與云課堂相結(jié)合的階段，學(xué)生自主合作學(xué)習(xí)、師生互動(dòng)討論、學(xué)習(xí)及時(shí)反饋，學(xué)生在學(xué)習(xí)了理論知識(shí)的基礎(chǔ)上，在教師的指導(dǎo)下，采用逆向工程技術(shù)，使用3D打印機(jī)完成學(xué)習(xí)任務(wù)；創(chuàng)客空間與云課堂相結(jié)合，學(xué)生在創(chuàng)客空間，與同學(xué)、教師、企業(yè)人員中進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)的思想交流，成為一名“創(chuàng)客”，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維和職業(yè)素養(yǎng)。

3.1 課堂與云課堂相結(jié)合

在這一階段，課堂教學(xué)劃分為課前、課中和課后。

課前，學(xué)習(xí)模式變成了翻轉(zhuǎn)課堂模式。云課堂同等于一個(gè)提供學(xué)習(xí)的平臺(tái)。學(xué)生可以根據(jù)自己的學(xué)習(xí)時(shí)間在云課堂了解關(guān)于專業(yè)內(nèi)容，對(duì)正式課堂的學(xué)習(xí)作鋪墊，提升了學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力，也提高了課堂學(xué)習(xí)效率。

課中，教師可以根據(jù)云課堂中統(tǒng)計(jì)的學(xué)生掌握不到位的知識(shí)點(diǎn)，在正式課堂教學(xué)中為學(xué)生針對(duì)性重點(diǎn)講解。在課堂中，教師組織學(xué)生以小組合作的形式讓學(xué)生進(jìn)行討論，互相解答疑問，教師最后補(bǔ)充解答疑問。最后，教師對(duì)學(xué)生課堂研討情況總結(jié)。

課后，云課堂充當(dāng)一個(gè)反饋平臺(tái)。教師可以通過閉環(huán)反饋了解學(xué)生的掌握度,聯(lián)合采用不同的教學(xué)方法以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)質(zhì)量[4]；學(xué)生也可以通過反饋強(qiáng)化知識(shí)，調(diào)節(jié)思維模式并采取不同的學(xué)習(xí)方法,以方便知識(shí)的遷移進(jìn)程[5]。

基于3D打印的學(xué)習(xí)可以歸結(jié)為一種在具體的任務(wù)驅(qū)動(dòng)下的“做中學(xué)”的活動(dòng)[6]。教學(xué)以項(xiàng)目式教學(xué)法進(jìn)行。教師根據(jù)學(xué)生理論知識(shí)掌握情況布置不同層次的任務(wù)，讓學(xué)生在教師的指導(dǎo)下，采用逆向工程技術(shù)，親自動(dòng)手操作3D打印設(shè)備，完成對(duì)課程任務(wù)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)與構(gòu)思學(xué)習(xí)。在實(shí)際操作過程，更容易發(fā)現(xiàn)學(xué)生自己對(duì)理論知識(shí)點(diǎn)的不足，教師可以運(yùn)用云課堂進(jìn)行實(shí)際操作的視頻教學(xué)課堂，實(shí)現(xiàn)操作設(shè)備與云課堂學(xué)習(xí)相結(jié)合、線上線下學(xué)習(xí)和制造技術(shù)相結(jié)合。

3.2 創(chuàng)客空間與云課堂相結(jié)合

與噴墨打印機(jī)、激光打印機(jī)相比，3D打印能夠?qū)⑻摂M的想法轉(zhuǎn)變?yōu)檎鎸?shí)的物體，3D打印課程打造線上線下結(jié)合的課程平臺(tái)，極大地豐富了學(xué)生們的學(xué)習(xí)方式，也促進(jìn)了學(xué)生的創(chuàng)新能力的發(fā)展[7]。在創(chuàng)客空間中，學(xué)生發(fā)揮主體作用，通過學(xué)校和企業(yè)的云課堂與企業(yè)人員、同學(xué)之間、甚至是社會(huì)上3D打印行業(yè)的工作者都可以進(jìn)行設(shè)計(jì)思想的交流，了解3D打印行業(yè)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，以任務(wù)為導(dǎo)向，讓學(xué)生在任務(wù)的驅(qū)動(dòng)下，完成“創(chuàng)造”的過程，培養(yǎng)學(xué)生的思考、自學(xué)、實(shí)踐、解決問題及創(chuàng)新創(chuàng)造的能力。

在創(chuàng)客空間與云課堂相結(jié)合的基礎(chǔ)上，3D打印教育模式充分體現(xiàn)了“產(chǎn)教融合”的教育理念。通過建立創(chuàng)客空間，一方面企業(yè)可以更加及時(shí)、全面地了解學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，協(xié)助學(xué)校制定人才培養(yǎng)計(jì)劃，充分體現(xiàn)了校企合作的理念；另一方面，學(xué)校方面可承擔(dān)公司有關(guān)3D打印的培訓(xùn)及小訂單式的產(chǎn)品定制服務(wù)，降低公司的成本。云課堂的加入可以在線上為學(xué)生提供更多的思維的開發(fā)，設(shè)計(jì)模型共享，培養(yǎng)學(xué)生的職業(yè)素養(yǎng)。

4 結(jié)語(yǔ)

3D打印技術(shù)被譽(yù)為“第四次工業(yè)革命的引擎”，在職業(yè)教育的地位日益受到重視。但是3D打印課程教學(xué)仍存在教學(xué)資源缺乏，實(shí)訓(xùn)條件不足，教學(xué)模式單一等問題，在3D課程中運(yùn)用混合式教學(xué)模式，通過學(xué)校和企業(yè)共同打造的云課堂建立教師與學(xué)生、理論知識(shí)與實(shí)踐操作、學(xué)校和企業(yè)的通道，打破了傳統(tǒng)的教學(xué)模式，結(jié)合線上線下學(xué)習(xí)的優(yōu)勢(shì)，教師發(fā)揮教學(xué)過程中的引導(dǎo)作用，讓學(xué)生學(xué)會(huì)獨(dú)立思考和合作分享的開放學(xué)習(xí)，從各個(gè)角度大幅度地提升了學(xué)生的學(xué)習(xí)效率，同時(shí)也對(duì)教師的專業(yè)化發(fā)展起了一定的作用，也加深了校企合作的程度[8]。同時(shí)，有效地融合課堂、創(chuàng)客空間和企業(yè)為一體的綜合教學(xué)平臺(tái)，結(jié)合理實(shí)一體化教學(xué)，均衡學(xué)生全面的發(fā)展，提升其綜合職業(yè)能力，培育其職業(yè)素養(yǎng)。