基于CDIO理念的“3D创意设计”课程教学改革探究

林秋圆

摘要：本文以CDIO教育模式为主导，通过挖掘传统3D打印课程教学中的不足，针对教师为课堂主体、学生实践能力弱、课程培养人才与社会所需人才脱节等问题，提出以项目驱动为核心，构建系统的知识体系，挖掘学生潜能，以期能够培养学生的创新创造、团队协作等能力，并激发学习兴趣。

关键词：3D创意设计;教学改革;CDIO

中图分类号：G434  文献标识码：A  论文编号：1674-2117（2021）20-0000-03

● 课程改革背景

CDIO工程教学模式是由麻省理工学院和瑞典皇家工学院等四所大学经过四年的跨国研究、探索取得的成果，是当下国际工程教育改革的最新成果。CDIO即构思（Conceive）、设计（Design）、实现（Implement）和运行（Operate），它以产品研发到产品运行的生命周期为载体，让学生以主动的、实践的、课程之间有机联系的方式学习工程。另外，CDIO工程教育模式强调以产业需求为导向，以学生为主体，通过项目驱动的方式实现工程实践能力和综合创新能力的培养，是“做中学”和“基于项目教学和学习”的集中概括和表达。

3D创意设计对产品设计的系统建构有着非常高的要求，而这恰恰就是CDIO的核心理念，可以说，CDIO为3D创意设计的教学改革指出了一条导向性非常强的路径。因此，根据社会对人才的需求，笔者以CDIO教育模式为主导，打破了传统的课堂模式，以期提高学生的专业技能和职业素养，培养出符合社会所需的人才。

● 传统3D创意设计课程模式存在的问题

传统的“3D创意设计”课程教学内容一般采用“理论学习+软件实操”的教学模式，该教学模式以教师为主体，学生的学习过程处于被动状态。因此，这种教学模式存在如下问题。

1.知识偏理论性，关联度低，学生无法构建知识系统化

3D创意设计对产品设计和产品可视化有着非常高的要求，而当前针对它的教学内容少之又少，传统的3D创意设计课程在教学过程中忽略了项目设计的整体思维培养，重在理论教学和软件教学，导致学生无法领会三维设计的精髓，构建系统的知识体系，更不能用解决实际问题的理念自主设计完整作品，或者所呈现的作品不够合理，这也是当下传统课堂需要改革的核心。

2.教学知识过于枯燥，缺乏实用性

在校内第二课堂开展过程中，学生主要进行的是三维软件的学习，但由于学校3D打印机数量有限，学生只能停留在软件的操作技巧训练上，很难将作品可视化，学生学习无法获得成就感。同时，教学内容大多来源于教材中的案例，很少来源于生活实际，因此，学生即使习得了软件技能，也无法达到社会对人才的要求，学生学习目的性不强，无法实现学有所得、学有所用。

3.学生对课程内容的掌握程度不同，分层严重

利用传统的教学方式进行教学，学生对“3D创意设计”课程的学习兴趣程度不一，学生的学习能力和接受能力参差不齐，达到的学习的效果和质量也存在明显的差别。教师布置相同的任务，学生虽然都能完成，但是所掌握的技能却存在严重的差别。

4.学生缺乏团队协作意识

“3D创意设计”课程受到教学环境和硬件的影响，课程教学停留在软件技能操作和学生个人作品练习上，学生无法实现一人一台打印机，并快速将创意作品打印出来。学生虽然独自完成3D创意设计作品，但却忽略了3D创意设计项目所需的团队协作精神。

5.学生缺乏创新创造能力

为了适应日益发展的科学技术，学生应当具备终身学习的能力，并具有信息意识、计算机思维、数字化创新与实践、信息责任等信息技术素养。但是，传统教育压抑了学生创新能力的培养，而重在培养学生应试教育的技能操作，让学生掌握了技术却不知如何去创新。

● 基于CDIO模式的3D创意设计课程教学改革方式与策略

1.课程体系改革

打破传统的理论教学和软件教学，以CDIO教育模式为主导，创新3D创意设计课程，创设“教师引导—自主探究—创新创作—成果分享”的“3D创意设计”课程教学模式。教师设计项目式教学，教学内容结合当下热点开展教学，教师进行引导，学生以团队的形式进行项目分工学习，以此来培养學生发现问题、解决问题的能力，培养创新意识、合作意识、责任意识、奉献精神和理性思维。具体课程体系框架如下图所示。

2.教学内容改革

教学过程的实施围绕着CDIO理念的构思、设计、实现和运行四个步骤展开，以项目作为引导培养学生的学习兴趣和创作能力，打破传统的灌输式教学，构建以学生为主体的课堂，最终培养出社会所需的人才。教师要结合当下热点，设计尽可能贴近学生生活的主题，让学生以团队的形式开展项目式教学。例如，以“保护地球的眼睛”“改造我的世界”“智慧生活”为项目主题，让团队一起进行主题构思、设计，用三维设计软件进行设计，再用3D打印机将其打印出来实现产品可视化，并以团队形式对所设计的项目进行路演答辩，最终进行作品完善。

3.教学方法改革

（1）基于CDIO模式的项目驱动法

采用CDIO模式用项目进行教学，要求学生以项目的需求进行设计、制作和实现产品的过程，以此来培养学生利用专业知识解决实际问题的能力。

学生首先需要对主题相关的事物进行调查和构思，然后根据调查结果确定作品主题，设计作品功能，再利用三维设计软件让创意作品可视化，最后利用3D打印机将其打印出来。在这一系列的过程中，教师设计的项目主题贴合生活实际，让学生能在生活中发现问题并解决所发现的问题。整个项目过程都由学生独立完成，教师只是起到辅助的作用，学生也能在完成作品后获得成功感。

（2）发挥学生主观能动性，提升学生创新能力

打破传统的课堂模式，以CDIO教育模式为主导，创新3D创意设计课程，创设“教师引导—自主探究—创新创作—成果分享”的教学模式，构建“以学生为中心，以成果为根本，从理念到行动”的课程标准。课堂中重点突出学生的主体地位，让学生从学习的被动者转为学习的主动者，让学生在教师的引导下自主探究、自主创新，最后互相讲解创作思路和设计思路。这种模式能极大地发挥学生的主观能动性，激发学生的学习兴趣，加强对学生创新能力的培养。

（3）采用团队协作方式开展活动

CDIO教育理念要求学生掌握一定的团队协作能力。在实际教学过程中，学生两人以上组成小组，每组成员就学习任务进行分工，互相沟通使得团队作用最大化。这既符合CDIO教育理念的团队协作精神，又能为今后的工程学习打下良好的基础。

例如，在“3D打印小车”项目中，要求学生三人组成一个团队，团队三人根据题目进行分工，保证在8个小时内完成小车的设计并打印小车，最后用打印的小车进行滑行竞赛。整个过程不仅考验学生解决问题、操作软硬件的能力，还考验小组三人的团队协作精神。

（4）考核方式改革

课程改革的考核方式重点放在过程性考核，将CDIO教育理念的“构思、设计、实现和运行”四大环节细分到项目评分中，细分为学习态度10%，平时作业30%，项目考核60%。让学生对自己的每一堂课进行课程个人评价，具体评价标准如表1所示。一个学期结束，将进行项目主题考核，最终形成课程总评价表，具体评价标准如表2所示。

● 总结

笔者将CDIO教学模式融入“3D创意设计”课程中，并尝试将教学改革的多项措施应用于日常教学，从教学效果及学生反馈情况来看，课堂教学改革取得了一定的成效。综上所述，结合CDIO理念进行3D创意设计的课堂教学改革能更好地达成教学目标，提高学生综合素养，培养符合社会发展要求的学生。

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