基于创新型人才培养的高职院校《3D打印技术》课程育人模式研究与实践*

张丽芳陈艳辉张方园

（1.郴州职业技术学院；2.资兴市审计事务中心）

一、前言

当前世界科技的竞争，实质上是创新人才的竞争。高职院校作为创新型技术技能人才输送的主要阵地，如何培养符合社会需求的创新型人才，如何有效提升学生的创新思维与创新能力，是摆在高职院校面前的一道必答题。当然，在注重提升学生创新能力的同时，更要重视思政育人，要落实高校教育立德树人的根本任务。

3D打印技术，又称快速成型技术，能直接从数字模型数据中生成任何形状的物体，无需机械加工或模具，极大地缩短了产品的研制周期，提高生产率，降低生产成本[1]。而将3D打印技术有机地融入专业课堂与实践教学，既能够丰富实践教学，提升教学效果，又能极大地提升学生的学习主动性与创新能力，为创新人才培养提供了方法和途径。本文以高职院校《3D打印技术》课程为例，谈一谈我校专业课程育人教学的思路设计、主要做法和取得的效果及经验启示。

二、教学思路设计

（1）搜集3D打印相关的新知识、新行业进展及未来发展趋势，整理适用于《3D打印技术》课程思政的元素、案例、故事等内容，修订和优化课程标准。

（2）根据教学目标、学生基础、技能抽考标准、职业岗位要求以及课程育人目标，将教学内容科学、合理划分模块。

（3）精心设计每一个项目案例，从模具专业技能抽考题库、工业产品设计与3D创客实践职业技能竞赛赛项题目、企业合作项目以及创新创业大赛参赛项目中甄选案例，确保这样选出来的案例既符合技能抽考标准的要求，又囊括了包括技能竞赛、创新创业大赛等各赛项在内的比赛内容，同时还有与企业合作的项目产品，针对性强、实用性高、可行性大。不但能够激发学生学习兴趣、强化实操能力，还能进一步拓展其专业视野，提升创新思维和创造力，将岗课赛证融通落到实处。

（4）通过联合行业、企业专家，采取线上、线下相结合的教学方式，充分发挥互联网技术、多媒体手段的作用，优化教学过程，努力培养学生的全方位能力。同时，通过学生与行业、企业专家的近距离线上接触，用专家的言谈举止和他们的现身说法，增进学生对工匠、工匠精神的理解与体会，充分发挥专家、名人的“隐性思政”作用。

（5）课程采取过程与结果相结合的形成性量化考核方式，特色在于“一率两法”。“率”指每个项目都设置统一的百分率，比重一致；“法”指加法与减法，旷课减分，完成项目加分，用减分来规范课程日常管理，用加分来激励课程授课效果，有奖有罚，奖惩分明，鼓励学生多参与，达到以奖促学的效果。此外，在常规形成性量化考核的基础上，增加专家评价和行业评价。对接企业标准、社会需求，结合信息化技术全面评价学生作品，帮助学生深化内容，拓展知识。以企业要求、职业标准来提升学生的职业素质与技能素养，实现潜移默化的效果[2]。

图1 手柄面板零件

三、主要做法

以一次课为例，项目案例见下图。

（1）教学内容分析：本次课的项目案例来自技能抽考题库的试题，要求学生在建模的同时，创新设计加强筋，确保满足产品强度、工艺要求以及经济成本，具有较强的实际指导意义。整个教学内容围绕“手柄面板零件的成功建模与成功打印”这一任务而展开。学生需要完成造型分析、零件建模、模型对比、打印调试、产品打印、产品检验等内容。相较于之前已经完成的打印项目，本次项目造型更复杂，打印形式更多样，难度有所增加。通过完成该教学项目，训练学生掌握建模命令的操作和打印参数的设置等职业能力的同时，通过以学生为主体的教学实施过程，旨在充分激发学生的学习兴趣、创新思维及设计潜能，潜移默化地塑造学生的科学观，引导学生秉承严谨、求真务实的科学态度开展项目研究，实施任务，并使学生更好地体验企业真实的设计生产流程。

（2）学生学情分析：授课学生为二年级的三年制高职生；由于前导课程《机械制图》《UG》的学习，学生具备了一定的看图、读图、绘图与三维空间的想象能力；喜欢运用软件进行建模，对制作真实产品兴趣浓厚；创新意识不足，团队协作能力较差；认识论与方法论等科学研究素养有待提升。

（3）教学目标的设立：①能力目标—能合理分析手柄面板零件的造型；能利用建模软件正确绘制产品；能结合要求，对产品进行创新性造型与设计；能正确进行产品的打印与后处理；②知识目标—掌握拉伸、阵列、偏置、抽壳等用于产品建模的操作命令；掌握产品的打印方案及对应的打印机调试操作知识；③素质目标：培养学生探索、合作、创新的职业素养与精益求精的工匠精神，提升学生认识世界与改造世界的科学思维能力。

（4）教学策略选择与设计：本次课采用“一主多辅”的教学方法形式，以任务驱动教学法为主线，辅之以启发性较强的支架式教学法、将知识碎片化的项目教学法和直观性较强的演示教学法。课前，本着以学生为主导、教师为辅助的思路，基于网络交流平台和“职教新干线”平台，帮助学生自主学习，实现翻转教学。课中，以教师为主导、学生为主体，将学习任务内容碎片化，按六个环节依次实施，化繁为简，降低学习难度。同时，结合信息化技术利用“多媒体网络教室”突破教学难点，使用“仿真软件”突出教学重点。课后，利用网络空间和3D打印技术交流平台，展示学生作品，增加学生作品的评价范围；同时利用校内工厂资源，学生完成按键盖产品的建模与3D打印。

课前，教师制作任务单，并通过网络平台和网络通讯工具下发给学生，同时上传相关网络教学资源。待学生完成课前任务后，根据学生完成的任务内容及反馈的答题情况，调整教学。学生接到任务后，以小组的形式，根据任务清单，到网络课程空间搜索相关资料，讨论完成课前任务，并通过网络提交反馈给教师。

课上，将教学划分为六个子环节。把学习任务内容碎片化，合理分配课时。

环节1，造型分析。各组学生代表利用多媒体设备演示讲解本组对产品造型的分析及建模方案，同时教师给予支架式的提问和支架式的案例，帮助学生代表更完美地诠释他们对产品造型的理解，同时以产品模型为引，介绍该产品的用途、产生背景及发展历史，激发学生对本课程及机械行业的兴趣。另外，针对部分空间想象能力较差的同学，教师展示产品剖切动画，直观演示产品内部结构，解决学生困惑。

环节2，同屏演示。教师运用多媒体网络教室软件平台，进行同屏演示与录制，学生一人一屏，同步学习，拉进了教学距离，提升了教学效果。演示结束，下发录制的教学视频。

环节3，建模实操。学生自主尝试绘制产品，遇到建模困扰时，可通过网络教室平台观看录播视频，回顾教学内容。遇到无法独立解决的问题，学生可通过网络教室平台进行求助，教师使用遥控辅导功能，及时指导，提高教学效率。同时，优秀学生充当的教学助手也可通过此平台了解求助信息，适时地协助教师给予其他同学帮助，实现学生间的互助教学，顺利突破教学难点。建模完成后，学生可通过软件进行模型对比，自查自纠，提高学生独立分析问题和解决问题的能力。同时，网络教室平台会将学生提交的建模文件依次排序，选出前三名，形成竞赛机制，以赛促学，以赛促训，提高学生的参与热情和求知欲。

环节4，打印调试。学生转换学习场地至3d打印实训室，以小组为单位，按照任务单要求，参照教学操作视频，自主完成打印机的调试，教师从旁指导。调试完成，利用实训室数字化的生产环境，将产品模型导入。同时利用仿真软件进行虚拟打印计算，模拟分析多组打印方案的打印结果，省时省料的优化打印方案，凸显教学重点。通过小组协作完成指定任务，能有效锻炼学生的团队合作能力与语言沟通的协调能力。

环节5，打印实操。学生依据前期制定的打印方案结合打印机操作视频，完成产品的打印和后处理。

环节6，检验评价。设置产品检验评价环节，学生根据产品检验表，完成产品的检测，并完成自评、组评工作。同时连线企业专家，对检验流程及结果处理进行指导，以此提高学生的产品质量意识。检验完成后，学生上交检验结果，教师根据检验结果和打印的产品进行指导点评，并适时地播放学生操作过程中拍摄的视频，对照视屏指出问题。

课后，进行拓展。课后拓展任务的布置主要依托网络教学平台，教师上传盖板产品任务单至网络，学生下载任务单，按要求完成造型分析和打印方案并上传至网络，供教师检阅和他人点评学习。学生将打印产品上传网络空间和专业交流技术平台，供社会和行业其他人员评价指导。在提升学生的打印产品的成就感的同时激励学生精益求精。创设远程交流平台，方便和教师、企业专家等实时互动，深化知识，开阔学习面。

（5）教学反思：加强校企合作，进一步丰富教材内容、训练素材等教学资源；进一步提升教学团队的职业素养；深挖课程思政元素，注重科学思维方法的训练和科技伦理的教育，培养学生探索求知、追求真理、勇攀科学高峰的责任感和使命感，培养学生精益求精的大国工匠精神。

四、取得的效果

通过课程的实施和开展，取得了一定的效果：学生学习兴趣大大提升，自主学习能力显著增加；项目完成率逐步提高，职业素养、创新思维以及科学思维逐步形成；学生参与技术技能竞赛、创新创业大赛的积极性和意愿稳步提高，同时，自主创新能力意识和能力有所增强，主动跟随老师参与专利申请与项目研发；课程内容和教学实践密切联系行业、企业，学生觉得课程学习有用、实在；以技能抽查标准为教学基本要求，技能抽查通过率提高；课程教学团队教学能力、科研能力逐步提升，教学、科研成果不断孕育。

五、经验启示

理论上，运用理论认识与情景认知相统一的原则。学生在专业课程的学习上中，过多的理论认知会让学生感到枯燥，甚至于产生认知排斥，通过情景认知与实践教学，可以很好地激发学生的认知驱动力，帮助其将理论知识转化为具体的技能，提升教学亲和力，同时有助于培养学生的科学思维能力，推动专业知识与道德实践的有效结合。

对于学生，在引导其在学习专业知识的同时，养成良好的社会责任感、职业素养和创新精神，培养其逐渐成长为知行而一、德才兼备、全面发展，可以担当民族复兴大任的时代新人，实现人才培养质量的提升；对于教师，有助于教师自觉提升思想政治素养与人文素养，增强思想政治教育教学能力，真正把价值引领、知识传授、技能培养、素质养成融入到课程教学过程中去，实现教书与育人并举，为教师素质提升与教师队伍建设提供实践指导；对于育人，丰富高职院校思想政治工作的方法，以专业课程实践教学为载体，挖掘专业课程的育人价值，发挥专业课“隐性思政”的作用，引导学生成才与成人，有助于在实践中总结形成高职院校思政工作的新经验。

本课程的项目案例来源多样、真实、操作性强，操作流程依据企业规范，技能培养符合岗位需求，职业素养形成潜移默化；信息手段提升效果，多媒体网络教室的使用优化了教学过程，实现了教学回播化、反馈及时化、学生互助化、学习赛制化，有效突破教学难点，仿真软件优化设计方案，直观演示多组打印方案，降低学习难度，清晰凸显教学重点；行业企业联系密切，一方面在过程性评价的基础上通过增加专家评价和行业评价，帮助学生深化内容，拓展知识，另一方面通过学生与专家的交流与接触，充分发挥课程思政的隐性思政功能。

但是也要注意，避免步入专业课“思政化”误区，合理开展课程教学设计，在传授专业知识的基础上，通过恰当的方式开展思政教育，切勿生搬硬套思政理论，切勿本末倒置，忽略专业课教学任务要点，要遵循教书育人规律，如“思政之盐”融入“课程之汤”般将教育内容从知识维度、能力维度深入到价值维度中去，却又不违背专业课的教学任务与要求。