3D打印技术实训课程教学模式的创新与探析

2020-01-09曹学坤

天津职业院校联合学报 2020年12期

曹学坤

(天津市劳动保护学校，天津 300162)

一、教学背景

3D打印技术在高速发展的制造业中的地位日益凸显，个性化定制服务的优势使其在创新技术领域魅力四射。基于新冠肺炎防控实际，校企合作单位现委托我校3D打印技术应用专业同学设计制作一批手机支架。结合《技工院校一体化课程体系构建与实施》要求，将教材内容结合任务单转化融合成一体化项目，同时满足疫情期间“线上”教学模式和复课后“线下”教学活动的教学实际需求。该任务的实施集调研、建模、创新设计、3D打印和产品营销于一体，结合一体化教材的任务要求，以学生为中心、凸显能力地位、讲究工学一体，是一个相对独立、完整的渗透人文素养的职业学习活动。这样设置微任务具有系统完善的实践体系，有助于学生适应岗位需求和个人成长。

(一)教学任务真实、完整性

学习任务是在校企合作的进程中转化而来的，具有实际成果支撑的真实产品，产品后期也会真实的投入市场。结合教学任务要求，引导学生从客户下单到设计生产与销售，参照企业产品经营模式，形成一套完整的运行体系闭环，这样可以激发学生学习兴趣，真实互动，实现产品的企业标准化生产。

(二)教学任务关键、开放性

学习任务以开放式的设计模式下达，鼓励学生结合3D打印技术的特点发散性设计，根据不同客户和市场的需求，结合调研数据，针对性的对产品进行全过程创新设计，使生产出来的产品具有多样性、包容性、创新性等特点，从而激发学生的创作热情，这样也为专业技能鉴定打下坚实的基础。

(三)教学任务教育、成长性

学生根据客户需求完成产品的调研、设计、打印、竞标等环节，全面的体现企业生产实践全过程。微任务不仅涉及理论、技能层面的学习，还涉及态度、创新、交际、价值观等综合素养的培育，可以有效的锻炼学生逻辑思维能力、语言沟通能力、书面表达能力、人际交往能力和团队协作能力等，是培养学生综合职业能力的良好载体。

二、创新教学实施过程

教学实施是教学活动中的重要环节，既是教师教学理念和教学设计的具体实践和检验，也是学生学习专业知识、提高技能水平的关键所在。所以，在疫情防控背景下，将3D打印实训教学有效的开展，不仅是学生“停课不停学”期间学习效果的有力保障，更是对教师综合业务能力和学生综合职业素养的巨大考验。

(一)课前自主学习

上课之前，利用翻转课堂的教学手段，学生通过微课视频、网络资源、查阅资料完成导学任务书。新知识学习后，完成线上测试取得职业“上岗证书”及线下设计方案的初步搭建，从而突破任务的重点。对于测试和方案相对较好的组通过奖励的方式给予“知识锦囊”和“创意锦囊”，以备后期教学活动中遇到困难使用锦囊特权求助通关。

教师通过腾讯会议开展创意交流、优化方案的教学活动，各小组依次汇报课前的准备情况，实现知识的共享和探究，教师对各组方案进行点评和建议提升，引导学生动手优化并确定最终方案，“创意锦囊”获得组在此环节可以借鉴历届比赛产品的设计思路和成果。

(二)课中巩固提升

复课后，学生可以按照学校新冠肺炎防控要求进行实训教学活动中的动手实操环节。进入实训室具体实施教学活动前，同学们按照企业标准完成整理着装、云班课平台打卡等环节的操作，进一步的强化学生“9S”管理意识。

材料准备、产品打印。为学生创设企业一样的模拟环境，通过组内再分组的方式合作探究完成产品打印、说明书编制、答辩PPT制作等工作。作为实训教学活动中的引领者，教师要详细的观察、记录学生实训教学活动的全过程。为了帮助学生有效的完成实践任务，教师示范讲解与学生查阅资料、合作探究多种手段结合，帮助各组化解重难点，完成课堂教学任务。

产品优化、后处理。产品打印完成后，为了进一步增加产品的艺术性和价值性，教师督促学生正确合理的选用并使用工具对产品进行打磨、修整等工作，实现知识回归实践。同学们可以在实践操作过程进一步检验自身在“线上学习”期间的学习效果，从而培育学生对精益求精工匠精神的锤炼。

总结归纳，竞标答辩。在产品验收环节，邀请学生代表与教师、企业专家组成评委团一同参与现场答辩竞标环节，这样既保证了结果的真实性，也进一步的培育学生理论联系实践、生产联系市场的思维模式。通过教学各环节的实施，以“任务为载体”，形成工学一体，学生切身置模拟生产全过程，实现教学过程中综合能力的阶梯式提升。

(三)课后延展创业

产品打印的完成和企业验收的结束并不意味着教学任务的终结，在接下来的学习生活中，依托学生社团开展活动的形式将教学任务进行横向延伸，通过利用网络闲鱼等互联网销售平台，在线上拓展任务，提供产品定制和升级服务，这样可以促进学生进一步的实现知识迁移。同时，在平台维护运营的过程中，还可以激发学生创新创业意识，不仅对教学重难点进一步突破，还可以实现学生职业生涯的提前尝试与介入。

三、创新教学效果实现方式

(一)高效完成教学实施流程和教学目标

通过“线上”教学内容的铺垫和“线下”教学活动的实践，3D打印实训教学以企业工作流程为主线贯穿教学活动各个环节，灌输“学习的内容就是工作任务，通过工作实践实现学习知识”的教育理念，高效的完成整个教学创新模式实施的过程。通过教学过程、实操过程和评价表的反馈可知，学生不仅有效的强化了9S管理理念、提高了职业意识和职业素养，还认识到3D打印工艺参数和工艺流程对产品质量的影响，学会了如何在满足企业要求的情况下对产品进行设计、建模、切片设置以及打印。竞标展示和销售环节，不仅将产销相结合，也让学生提早的接触市场、及时地掌握社会形势和需求，进而总结自身的不足，做出恰当的个人规划调整，从而激发学生创业意识，提高产品优化、服务、再升级意识，有效地实现教学目标。

(二)客观完成教学评价过程

课题围绕学习过程各环节设计评价要素，依据多元评价理论，从不同角度关注学生综合职业能力和职业素质养成。通过设计“自我评价”、“小组评价”、“教师评价”等，对学生学习的全过程进行监控和考核，形成综合性评价，既有对学生考勤、着装等方面的纪律表现评价，也有搜集资料与完成任务的知识评价，还有在实操过程中的技能评价和安全意识、“9S”管理素养等情感评价。“企业满意度评价表”从市场角度对学生学习成果进行反馈。当然，同学们也会通过问卷星以调查问卷的形式完成对实训教学活动中的环节设置、教师表现、任务设置等方面进行反馈和评价。基于以上多角度、多位纬度的客观真实评价，完成教学过程总结和反思，为以后实训活动的开展提供参考借鉴。

(三)重点突出、难点突破

教学任务的实施主要通过“做、学、教”三个环节保障，突出“手机支架三维建模及打印机的操作方法”这一重点内容。

对于“做”，课前通过微课学习、“线上”查阅资料等形式，完成“岗前”线上测试，继而以小组探究形式为依托，组长负责组织共同完成建模方向和解决方案的制定。

对于“学”，教师在实训教学中，要针对3D One Plus和弘瑞切片软件的运用进行重点讲解和演示，辅助同学们尽可能的完成打印前的准备工作。3D打印机的操作相对简单，但是故障的发生和排除却非常的不简单，教师要根据实际情况讲解分析产品缺陷原因，同时针对性的为学生演示示范故障排除方法和注意事项，确保同学们对打印机使用的全方位掌握。

对于“教”，教师在授课过程中始终运用翻转课堂、线上线下、要点难点讲评、任务驱动等教学方法贯穿实践全程辅助解决知识盲点，实现教学过程秉承“以学生为主体”，促使学生完成“做中学”。

通过课前网络收集资料，讨论确定创意方案，课中小组讨论、头脑风暴，设计满足客户需求功能与造型的手机支架并进行展示竞标等环节，突破“手机支架创意设计”这一难点内容，学生自主合作探究式学习也使得学习更加高效。

(四)教学模式创新特色

强调学生主体。教学任务通过“工学一体”的教学模式实施，教师引导学生利用微课视频、手机APP、互动演示、头脑风暴、实际动手操作等手段自主学习、合作探究学习，教师只是在关键地方加以启发、点播，充分将课堂交给学生，让学生成为课堂实施过程中的主人，充分发挥“学生主体”的作用。

强调因材施教和个性化学习。在教学实施过程中，尊重学生个性差异，注重根据学生的个体差异而采取不同的教育方法，针对学生学习情况及性格特点，给予学生不同的分工，例如性格内向、做事踏实的学生负责查阅资料，动手能力强、好奇心强的同学负责实际打印操作，语言表达能力和沟通能力强的同学负责竞标展示，使每个学生都能扬长避短，获得各自的最佳发展。

四、教学创新举措分析

(一)创新教学方式

通过“停课不停教，学生线上学”的教学形式，充分利用“互联网+教育”的重要资源，通过选用优质微课、慕课、教学直播，保证疫情期间实训课铺垫的学习。复课后，将“线上”学习成果整理优化，巧妙的融合到实操的教学活动中，有效的加强了“线上”“线下”对接，保证了学习任务的连贯性、合理性。

(二)创新工作方法

教学过程中利用腾讯会议、微信视频、QQ视频等软件，适时组织召开3D打印社团会议，对课题进行继续研究及产品优化的讨论。学生通过录屏3D打印建模、切片参数设置等视频，并发送到社团群里师生共同讨论在操作过程中的注意事项和解决方案。

五、教学模式经验总结

在3D打印实训教学任务(工作)的实施过程中，始终秉承“学生中心、能力本位、工学一体”的理念，同时将“9S”管理渗透整个生产过程。

(一)教学模式优点

在教学理念方面，课程教学根据合作企业、学校及学生的实际情况，采用工学结合一体化教学模式，以学生为主体，教师为主导，突出学生综合职业能力的培养。在学习内容方面，以手机支架制作为载体，学习 3D One Plus曲面命令的应用，熟练掌握3D打卬机操作过程，具有基础性和典型性，从而培养学生解决问题和举一反三的能力。在教学过程方面，科学分组，适度指导学生的分工，做到分配合理，并配套评价措施。在教学方法方面，课前采用自主学习、合作探究法完成基础搭建，课中以情境模拟法进入工作状态，以任务为导向，辅以讲授法、讨论法及演示教学法，学生参与度高，学习气氛良好。在教学手段方面，利用蓝墨云班课手机APP课前发布学习活动，微视频辅助学习，使学生在课前就可以自我学习，达到“翻转课堂”的目的。在教学特色方面，创建了丰富的信息化学习资源,供学生线上线下、随吋随地学习，形成了课前、课中和课后循环学习的机制。设计了企业订单竞标的工作情境模拟，激发学生兴趣与竞争意识，过程与结果评价相结合，结合客户满意度，让学生在学习中感受真实的工作氛围，提升学生对专业的认同感。