基于工程實(shí)踐能力的快速成型課程教學(xué)改革與實(shí)踐

徐海璐 房劍飛 戎新萍 韓雪

摘 要 在新工科背景下，為了培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)，提高學(xué)生工程實(shí)踐能力，我們積極探索快速成型課程的教學(xué)改革新模式。我們通過(guò)加強(qiáng)校企合作，共同創(chuàng)建3D打印實(shí)訓(xùn)中心，改善教學(xué)環(huán)境，并對(duì)教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和考核方式進(jìn)行改革。采用項(xiàng)目案例驅(qū)動(dòng)為教學(xué)模式，問(wèn)題驅(qū)動(dòng)為教學(xué)原則，理論與實(shí)踐相結(jié)合，提升學(xué)生的工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力。

關(guān)鍵詞 快速成型 教學(xué)改革 工程實(shí)踐 創(chuàng)新能力

中圖分類號(hào)：G712文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

0引言

3D打印技術(shù)屬于快速成型的一種，它是一種以數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)，運(yùn)用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料，通過(guò)逐層打印的方式來(lái)構(gòu)造物體的技術(shù)。

當(dāng)前，在加快轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式的新常態(tài)下，政府提出了“中國(guó)制造2025”發(fā)展戰(zhàn)略，努力實(shí)現(xiàn)由“制造大國(guó)”向“制造強(qiáng)國(guó)”的轉(zhuǎn)變。這正是給3D打印技術(shù)包括材料供應(yīng)、智能制造在內(nèi)的相關(guān)行業(yè)帶來(lái)的重大機(jī)遇。業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為，“十三五”期間，3D打印將深刻影響制造企業(yè)的生產(chǎn)方式，引領(lǐng)制造業(yè)從標(biāo)準(zhǔn)化和精益化生產(chǎn)步入定制化生產(chǎn)。

1課改的必要性

作為一個(gè)新興的教育領(lǐng)域，快速成型（3D打印）還遠(yuǎn)遠(yuǎn)未能在高等教育中普及，企業(yè)主要從機(jī)械和自動(dòng)化等專業(yè)招收人才，然后向3D打印方向進(jìn)行培養(yǎng)，而這是滿足不了企業(yè)要求的。由于國(guó)內(nèi)缺少固定的3D打印技術(shù)人才輸出，所以3D打印技術(shù)人才的缺口逐步擴(kuò)大，這對(duì)專業(yè)人才的培養(yǎng)提出了較高的要求，尤其是該專業(yè)學(xué)生實(shí)踐能力的培養(yǎng)。

近些年來(lái)，國(guó)內(nèi)高等院校大多才開(kāi)始面向本科生開(kāi)設(shè)類似課程，還沒(méi)有形成完善的規(guī)范性的教學(xué)體系，仍存在諸多問(wèn)題。例如教學(xué)內(nèi)容缺乏完整性和系統(tǒng)性：難以找到針對(duì)性的教材，課件質(zhì)量低，課程設(shè)置相對(duì)陳舊;重理論輕實(shí)踐，實(shí)踐環(huán)節(jié)訓(xùn)練不夠，教學(xué)模式相對(duì)落后;師資力量有所欠缺;教學(xué)設(shè)備不完善，教學(xué)環(huán)境不能達(dá)標(biāo)等。

針對(duì)當(dāng)前的研究現(xiàn)狀，特別是對(duì)于獨(dú)立學(xué)院，在“工本位”的辦學(xué)理念下，課程體系的建立、人才培養(yǎng)方案的制定均有所不同，教學(xué)改革與實(shí)踐迫在眉睫。

2教學(xué)改革與實(shí)踐

本著以提高學(xué)生的工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力為目的，以自主學(xué)習(xí)為準(zhǔn)則，項(xiàng)目案例驅(qū)動(dòng)為教學(xué)模式，我們開(kāi)設(shè)了32學(xué)時(shí)的《快速成型》課程，并對(duì)教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和考核方式進(jìn)行改革與實(shí)踐。

為了更好地增強(qiáng)學(xué)生的工程實(shí)踐能力，我們通過(guò)與3D材料相關(guān)企業(yè)進(jìn)行校企合作，在校內(nèi)建立3D打印實(shí)訓(xùn)中心，改善3D打印教學(xué)環(huán)境，使學(xué)生獲得實(shí)際的工作體驗(yàn)，啟發(fā)學(xué)生進(jìn)行創(chuàng)新制作，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力和職業(yè)素養(yǎng)。

2.1教學(xué)內(nèi)容

通過(guò)對(duì)多本教材內(nèi)容的比較，并結(jié)合本校學(xué)生的實(shí)際情況，我們最終選擇了《3D打印創(chuàng)意設(shè)計(jì)與制作》這本書(shū)作為課程教材。根據(jù)教材，我們制作相應(yīng)的教學(xué)課件。整個(gè)教學(xué)內(nèi)容從基礎(chǔ)理論入手，在教會(huì)學(xué)生夠用的理論知識(shí)后，用工程實(shí)踐案例引導(dǎo)教學(xué)，引發(fā)學(xué)生創(chuàng)新制作。

本課程以設(shè)計(jì)制作3D打印作品為主，通過(guò)學(xué)習(xí)3D打印技術(shù)、三維設(shè)計(jì)、逆向設(shè)計(jì)等相關(guān)知識(shí)，掌握3D打印制作的方法，將傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方案應(yīng)用現(xiàn)代的制作方法表現(xiàn)出來(lái)，激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新設(shè)計(jì)的創(chuàng)作靈感，重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)、創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力及實(shí)踐能力等。

2.2教學(xué)方法

教學(xué)方法根據(jù)教學(xué)內(nèi)容和學(xué)生接受能力來(lái)不斷改變。對(duì)于基礎(chǔ)理論知識(shí)部分，以引發(fā)學(xué)生對(duì)3D打印技術(shù)的興趣為主，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)入自主學(xué)習(xí)狀態(tài)，讓學(xué)生能夠帶著快樂(lè)的心情學(xué)習(xí)。對(duì)于中期軟件學(xué)習(xí)部分，用工程實(shí)踐案例引導(dǎo)教學(xué)，具有一定的指導(dǎo)性和針對(duì)性。采用教師邊講，學(xué)生邊做，講練結(jié)合，在做中學(xué)，力求學(xué)以致用。在三維建模過(guò)程中，不斷培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)、創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力。后期工程實(shí)踐環(huán)節(jié)，將課本知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合，讓學(xué)生動(dòng)手進(jìn)行3D打印作品的設(shè)計(jì)和打印處理，增強(qiáng)學(xué)生動(dòng)腦能力，提升空間思維能力。以“問(wèn)題驅(qū)動(dòng)”為原則出發(fā)，抓住學(xué)生實(shí)踐中常出現(xiàn)的疑惑，以問(wèn)題的方式導(dǎo)入每個(gè)知識(shí)點(diǎn)，操作和演練相結(jié)合。

2.3考核方式

快速成型課程是專業(yè)教育課程，也是一門(mén)設(shè)計(jì)創(chuàng)新類課程。同學(xué)們學(xué)習(xí)快速成型技術(shù)中的3D打印技術(shù)，并進(jìn)行相關(guān)創(chuàng)新與設(shè)計(jì)。最終要求學(xué)生不僅能夠自選設(shè)計(jì)軟件和設(shè)計(jì)內(nèi)容，完成至少1件創(chuàng)新作品。還要參與小組作品的設(shè)計(jì)與制作。每組至少完成一項(xiàng)綜合型組裝式創(chuàng)新作品，且要進(jìn)行小組PPT答辯，需展示創(chuàng)新作品設(shè)計(jì)制作理念及過(guò)程，并完成個(gè)人文檔實(shí)訓(xùn)報(bào)告。總的實(shí)踐過(guò)程考核成績(jī)占總成績(jī)的75%。

3結(jié)束語(yǔ)

學(xué)校定位為應(yīng)用型本科院校，一直在重視本科階段理論知識(shí)教學(xué)的同時(shí)，堅(jiān)持“工本位”的辦學(xué)理念，始終以培養(yǎng)學(xué)生能力為主導(dǎo)，著眼校企“零距離”對(duì)接，力求學(xué)生在校四年保持與市場(chǎng)發(fā)展同步成長(zhǎng)。

快速成型課程采用項(xiàng)目案例驅(qū)動(dòng)為教學(xué)模式，“問(wèn)題驅(qū)動(dòng)”為教學(xué)原則，旨在培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新和協(xié)作意識(shí)，提高學(xué)生的工程實(shí)踐能力和職業(yè)素養(yǎng)，幫助學(xué)生獲得實(shí)際的工作體驗(yàn)，及時(shí)讓學(xué)生掌握就業(yè)信息，了解就業(yè)形勢(shì)，為后續(xù)學(xué)習(xí)和工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，也更好地為企業(yè)發(fā)展輸送優(yōu)質(zhì)人才。

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