基于云课堂的3D打印专业混合式教学模式设计

◇浙江工业大学教育与科学学院 刘唐贝

由于教育信息化的发展，信息化手段与教育相结合的混合式教学模式推动着职业教育教学模式改革。本文通过分析职业教育中3D打印专业的教学现状，一方面，结合传统课堂教学和网络教学的优势，另一方面，结合学校和企业的双向培养优势，对基于云课堂的3D打印专业混合式教学模式进行设计，有效地融合课堂、创客空间和企业为一体的教学平台，云课堂贯穿其中，有利于学生更好地学习理论知识和掌握操作技能，及时反馈学习情况，丰富学生学习资源。

1 引言

在“互联网+”的环境下，中国的教育正进入一场基于信息化技术的变革中，信息化改革推动着教与学的方法改革。在职业教育的发展中，教学方法的变革起着重要的作用。混合式学习是真实物理环境与虚拟环境的结合，是师生虚实交流的结合[1]，云课堂可以定义为是基于互联网的采用云计算技术，并且采用信息化教学手段的移动课堂，可以概括为线上线下课堂的综合体。在智能制造领域中，3D打印技术是一种新型的快速成型技术，是“第三次工业革命最具标志性的生产工具”[2]。因此，以个性化、数字化、绿色化为特点的3D打印技术的行业人才培养亟需。在3D打印行业中出现的云课堂具有在线培训、协同设计、个性化设计、众筹孵化、版权化数据等特点，充分体现了“互联网+3D打印”的优势。基于云课堂与3D打印技术的特点，且结合产教融合的理念，基于企业与学校的云课堂的3D打印技术混合式教学模式设计是值得探索的。

23 D打印专业教学现状分析

在3D打印专业的教学过程，出现了教学资源不够完善、实训条件不足、教学模式单一等问题。上课过程中，大多数教学仍以纸质材料、电子信息等方式来呈现教学内容。这种教学方式已然不适应社会发展和学校的要求，要想实现新课改的目标，即以教师和知识为中心向以学生和学习资料为中心的转变需要教学资源的丰富。云课堂的出现极大地改善了教学资源的匮乏问题，同时让学生真正地成为自己学习“主人”，教师则是“引路人”。

3D打印课程是一门实践性大于理论性的课程，实践是理解理论的过程，同时也是创造力发展的一个过程[3]。为满足社会行业对于人才的需求及现实3D课程开设的需求，很多学校都有特定的3D打印实训室，但是3D设备数量相对还不够，且不能及时更新。在操作过程中，学生的训练掌握度、熟练度、艺术性有待提高,这对强调实践的专业而言，在一定程度上削弱了学生综合运用能力，不利于学生的专业技能掌握。

在3D打印技术课程教学中的理论教学内容和课程实践任务缺一不可。一般的3D打印课程教学都是将专业基础理论作为教学起点，再将操作任务以单纯的序列呈现。在“智能制造”的背景下，理实一体化教学更适合3D课程，促进学生的理论知识和操作技能深度融合运用。

3 基于云课堂的3D打印专业混合式教学模式的设计

基于3D打印专业的教学现状，对其教学模式进行设计补充，以提高教学效果。基于云课堂的3D打印技术混合式教学包括两个阶段，即课堂阶段和创客空间阶段，云课堂贯穿其中。课堂与云课堂相结合的阶段，学生自主合作学习、师生互动讨论、学习及时反馈，学生在学习了理论知识的基础上，在教师的指导下，采用逆向工程技术，使用3D打印机完成学习任务；创客空间与云课堂相结合，学生在创客空间，与同学、教师、企业人员中进行产品设计的思想交流，成为一名“创客”，培养学生创新思维和职业素养。

3.1 课堂与云课堂相结合

在这一阶段，课堂教学划分为课前、课中和课后。

课前，学习模式变成了翻转课堂模式。云课堂同等于一个提供学习的平台。学生可以根据自己的学习时间在云课堂了解关于专业内容，对正式课堂的学习作铺垫，提升了学生的自主学习能力，也提高了课堂学习效率。

课中，教师可以根据云课堂中统计的学生掌握不到位的知识点，在正式课堂教学中为学生针对性重点讲解。在课堂中，教师组织学生以小组合作的形式让学生进行讨论，互相解答疑问，教师最后补充解答疑问。最后，教师对学生课堂研讨情况总结。

课后，云课堂充当一个反馈平台。教师可以通过闭环反馈了解学生的掌握度,联合采用不同的教学方法以提高学生的学习质量[4]；学生也可以通过反馈强化知识，调节思维模式并采取不同的学习方法,以方便知识的迁移进程[5]。

基于3D打印的学习可以归结为一种在具体的任务驱动下的“做中学”的活动[6]。教学以项目式教学法进行。教师根据学生理论知识掌握情况布置不同层次的任务，让学生在教师的指导下，采用逆向工程技术，亲自动手操作3D打印设备，完成对课程任务的产品设计与构思学习。在实际操作过程，更容易发现学生自己对理论知识点的不足，教师可以运用云课堂进行实际操作的视频教学课堂，实现操作设备与云课堂学习相结合、线上线下学习和制造技术相结合。

3.2 创客空间与云课堂相结合

与喷墨打印机、激光打印机相比，3D打印能够将虚拟的想法转变为真实的物体，3D打印课程打造线上线下结合的课程平台，极大地丰富了学生们的学习方式，也促进了学生的创新能力的发展[7]。在创客空间中，学生发挥主体作用，通过学校和企业的云课堂与企业人员、同学之间、甚至是社会上3D打印行业的工作者都可以进行设计思想的交流，了解3D打印行业，激发学生的学习兴趣，以任务为导向，让学生在任务的驱动下，完成“创造”的过程，培养学生的思考、自学、实践、解决问题及创新创造的能力。

在创客空间与云课堂相结合的基础上，3D打印教育模式充分体现了“产教融合”的教育理念。通过建立创客空间，一方面企业可以更加及时、全面地了解学生的学习情况，协助学校制定人才培养计划，充分体现了校企合作的理念；另一方面，学校方面可承担公司有关3D打印的培训及小订单式的产品定制服务，降低公司的成本。云课堂的加入可以在线上为学生提供更多的思维的开发，设计模型共享，培养学生的职业素养。

4 结语

3D打印技术被誉为“第四次工业革命的引擎”，在职业教育的地位日益受到重视。但是3D打印课程教学仍存在教学资源缺乏，实训条件不足，教学模式单一等问题，在3D课程中运用混合式教学模式，通过学校和企业共同打造的云课堂建立教师与学生、理论知识与实践操作、学校和企业的通道，打破了传统的教学模式，结合线上线下学习的优势，教师发挥教学过程中的引导作用，让学生学会独立思考和合作分享的开放学习，从各个角度大幅度地提升了学生的学习效率，同时也对教师的专业化发展起了一定的作用，也加深了校企合作的程度[8]。同时，有效地融合课堂、创客空间和企业为一体的综合教学平台，结合理实一体化教学，均衡学生全面的发展，提升其综合职业能力，培育其职业素养。