3D打印技术课程思政教学设计与实践*

刘萍萍 钱丹浩 蔡华

南京科技职业学院 南京 210048

0 引言

2016年，习近平总书记在全国高校思想政治工作会议上指出，“要坚持把立德树人作为中心环节，把思想政治工作贯彻教育教学全过程，实现全程育人、全方位育人，努力开创我国高等教育事业发展新局面”“各门课都要守好一段渠、种好责任田，使各类课程与思想政治理论课同向同行，形成协同效应”[1]。2020年，教育部印发了《高等学校课程思政建设指导纲要》，强调课程思政建设是高等学校立德树人的必要环节，是提高高等学校各层次人才培养质量的重要措施,进一步为课程思政明确了建设方向[2]。高职院校的专业课相较于思政类课程，数量多、涉及面广，是思想政治教育的“主渠道”[3]，是高职院校开展德育教育的重要手段。

本文选择我院数控技术专业的素质拓展课程3D打印技术，遵循“目标设计—内容开发—教学实践—教学评价”[4-5]的教学设计路线，进行课程思政整体教学设计，将思政课教学与专业课教学相融合，挖掘高职院校专业课程隐性思政教育资源，对拓展大学生思想政治教育阵地，培养学生的职业技能和职业道德，提高高职院校专业课课程思政教学的有效性，具有重要的实践意义。

1 3D打印技术课程思政教学设计方案

1.1 教学目标设计

3D打印技术课程基于增材制造模型设计1+X职业技能等级证书（中级）标准和产品数字化设计与打印流程，以“做中学，做中教”为理念，以项目为载体，任务为驱动，培养学生系统掌握创新理念、方法、数据采集、正逆向设计等基础知识，提高学生利用三维软件进行创新设计、数据处理、逆向设计、3D打印的能力，以及认真负责的职业精神、科学严谨的工作作风，使其“知理、精艺、守规、有品、懂礼”，为学生毕业后能迅速适应3D打印应用工程师和产品结构设计工程师等岗位打下坚实基础。

1.2 教学内容设计

1.2.1 设计思想

课程内容包含3D打印理论知识、正向设计与3D打印、逆向设计与3D打印三个模块，课程聚焦3D打印应用工程师和产品结构设计工程师等未来专业岗位的职业能力需求，遵循“开放性、职业性、实践性、思政性”的课程设计思想，重构课程体系，优化课程内容。在课程标准所规定的教学内容中，结合教学载体和学习者意愿弹性增加或删除教学内容，使教学内容具有开放性；依据职业能力设定课程知识目标、技能目标和素质目标，突出对学习者职业能力的训练，体现课程的职业性；教学过程中采用项目导向、任务驱动、操作演示、动手实操等教学方法，学习成果是打印实物或可展示的设计模型图片，凸显课程的实践性；挖掘课程内容与时事政治、传统文化的融合点，将社会公德、家庭美德、个人品德、职业道德等思政元素映射进课程中，让职业课程具有鲜明的思政性。

1.2.2 设计内容

课程在内容组织上采用直线式和螺旋式相结合的组织形式，概念性、理论性偏强的知识点采用直线式组织形式，如3D打印技术的定义、发展、打印工艺等，即这些知识内容在逻辑上前后连贯，属于了解、增长见识范围，则课程内容“直线推进”，前面讲授过的内容后面将不再出现，让课程“横向延伸”，增加内容的广度，如项目1；理解性、实践性偏强的技能点采用螺旋式组织形式，如数字化设计方法、三维扫描、逆向设计、3D打印方法等，这些知识内容在逻辑上层层递进，属于掌握、提高职业能力范围，则课程内容“螺旋推进”，同一授课内容重复出现，前面讲授过的内容是后面即将讲授内容的基础，后面讲授内容对前面内容不断扩展和累加，让课程“纵向加深”，增加内容的深度，如项目2到项目5。

1.2.3 重难点确定

3D打印技术课程是一门实践性极强的课程，要求学生学会灵活使用三维CAD软件对零部件进行自主正逆向创新设计，能选用合理方法扫描获得三维数据点云，能选用合理工艺参数打印三维模型，因此零部件数字化设计、模型三维数据的采集、产品的3D打印为课程的教学重点，零部件的优化设计、扫描方案的制定和3D打印工艺参数的确定为课程的教学难点。

图1 课程设计思想

表1 课程教学重难点

2 3D打印技术课程思政教学实践

2.1 教学策略

本课程在第四学期开设，授课对象为数控技术专业大二年级学生，通过前期课程的学习，学生在知识上掌握了机械识图、制图、三维建模基础知识和产品结构创新设计的基础理论，但不能灵活运用相关知识和理论；在技能上能用三维软件进行中等复杂程度零件的建模，具有一定的分析问题、解决问题的能力，但不擅长零件设计；在素养上注重自我个性，容易接受新事物、新方法，不喜欢枯燥的理论讲解，喜欢动手操作；网络“原住民”，信息收集和处理能力强。

针对学情分析，采用基于“项目+任务+取证+竞赛+多元评价”教学模式，融通融合课、证、赛、岗。根据产品结构设计工程师、3D打印工程师职业岗位要求，选择典型项目为课程教学切入点，分解教学任务，将增材制造模型设计1+X职业技能等级证书（中级）职业技能标准和省职业院校技能大赛工业产品数字化设计与制造、模具设计与制造等赛项规程技术要点融入教学任务。

2.2 教学组织实施

图2 课程教学内容

教学实施主要分为课前、课中、课后三个环节，在布置任务、自主探究、项目导入、教与学、做与评、知识拓展六个过程中完成课程内容教学，教学过程和学习结果在信息化平台演示和展示。

图3 教学策略

课前：教师通过QQ群或微信群发布任务，学生根据任务观看MOOC平台上的相关课件、视频，自主学习、自主探究学习中的问题，完成课前任务并提交，为课中新知识的重点和难点学习以及实操任务的完成奠定基础。

课中：教师导入学习任务，通过讲授、演示等教学方法进行新知识重点讲解，学生理解内化知识后进行设计建模、数据采集、逆向设计、3D打印等任务实操，教师运用BSC平衡卡对学生学习过程进行评价，总结任务难点并再次讲解演示。

课后：教师布置拓展任务，学生提交任务，完成知识的巩固与拓展，重点培养学生自主学习和终身学习的能力，提升整体职业素养。

图4 教学实施过程

图5 课程教学评价体系

3 3D打印技术课程思政教学效果

3.1 教学评价设计

教学评价采用线上评价与线下评价相结合、过程性评价与结果性评价相结合、学业评价与思政评价相结合，从学习习惯、学习行为、学习效果三个方面考核的评价体系。

课程通过智慧职教平台实现线上信息化考核，考核内容包括视频观看次数和时长、平台交流互动情况、任务提交情况、拓展学习情况；通过机房现场授课实现线下标准化考核，考核内容包括课堂任务评价、课堂活动参与评价、课堂考勤评价，为过程性考核。

学业评价针对任务产品，从产品结构完整性、作品结构复杂性、创新性进行评价，思政评价则主要从产品所体现的家国情怀、职业道德、人文素养等方面进行评价，为结果性考核。

3.2 教学效果

3.2.1 对接优秀传统文化，提高了学生的人文素养水平

将“知理、精艺、守规、有品、懂礼”思政元素融入课程教学，挖掘课程教学内容中的优秀传统文化，讲述思政元素背后的文化故事，增强学生的爱国情怀、人文情怀，如在讲解项目1“中国象棋的数字化设计与3D打印”时，结合教学内容的载体——中国象棋，引出中国文化“棋道”，讲解“棋理、棋艺、棋规、棋品、棋礼”，自然地带出“知理、精艺、守规、有品、懂礼”的课程思政元素，在增加学生专业知识、文化知识的同时，提高学生的人文素养。

3.2.2 对接1+X证书，为学生就业打下了良好基础

将增材制造模型设计1+X证书标准融入课程教学，使课程设计和教学实施符合1+X证书能力要求，组织完成了首批学生1+X证书取证考核，参加考核的学生通过率达100%，课证融通，为学生进入工作岗位打下了良好基础。

3.2.3 对接省技能大赛，提高了学生职业能力

将省技能大赛工业产品数字化设计与制造、模具设计与制造赛项技能考核点纳入课程知识目标和能力目标，利用增材制造虚拟仿真软件作为课程实训虚拟仿真训练平台，利用真实三维扫描、3D打印设备作为课程实操训练平台，虚实结合，组织学生参加省技能大赛和互联网+“双创”大赛，获得了多项奖项，提升了学生的职业素养与职业能力。

4 结束语

4.1 “学用结合”，让学习“有用”

本课程授课对象为大二年级的学生，他们是典型的“00后”，在接受新事物时重感性而轻理性，学习具有“短时性”，不适应从事持久的脑力劳动，难以接受注入式的理论教育。因此，在课程内容组织上，将知识传授与生活用品和工程产品相结合，贴近并服务于学生的生活和其将来要从事的工作；在教学方法上，注重讲授与示范、理论学习与实践操作有机结合，做到学用结合，以用促学。

4.2 “学乐结合”，让学习“有趣”

将理论学习、实践应用、产品制作相融合，以理论教学为基础，以职业训练为重点，以产品制作为目标，师生互动，引导学习者参与教学活动，获得沉浸式体验，活跃课堂气氛，使学习“寓教于乐”。

4.3 “学评结合”，让学习“有利”

构建过程性+结果性评价体系，3D打印基础、3D打印工艺等理论知识的学习采用过程性评价，在平时的课堂考勤、问题回答等环节考核，零件建模、三维扫描、3D打印等实操技能采用结果性评价，在每个任务结束时考核，打印实物为评价奖励，使学习“有利可图”。