《3D建模与打印技术》课程的建设与运维

江海职业技术学院机电汽车学院

张豪

一、在线课程建设的背景

1．在线教学时代背景

根据中国互联网络信息中心调查，数据显示学龄人群已成为我国最大的互联网使用群体。学生们在课堂、宿舍、候车等等各种场合，各种时间段都在“低头苦读”。针对课堂上频现的学生“低头族”，上课效率大打折扣，不少学校也因此将智能设备纳入了“黑名单”，禁止学生在课上使用手机，学生们对此也是颇有微词，甚至产生抵触情绪，学生工作比较难做。我们为什么不能顺应时代的发展趋势，通过信息化教学手段实现学生的强烈求知梦想？传统应试教育的选拔性评价应该通过网络手段转变为发展性评价，让学生重新认识自我，通过信息化教育手段将课堂教与学从以“教”为中心向以“学”为中心转变，从“知识传授”为主，向“能力培养”为主转变，从课堂学习为主向多种学习方式转变。

2．主要建设内容

以教育技术学、信息化学习理论为指导，充分理解在线课程开发技术。以正开展的基于中国大学MOOC校园信息化教育资源库建设为平台，以机电一体化技术专业3D建模与打印技术课程为研究案例，开展基于碎片化的课程视频制作、课程练习题库、课程在线讨论组等实证研究。

以职业教育课程理论为基础，以职业能力培养为核心，以工作过程课程结构为逻辑，构建在线课程结构；以国家职业资格标准为基础，以市场变化和企业对人才的需求为依据，构建在线课程内容，根据在线课程实施理论，开展在线教学手段建设。坚持以“学生为主体，教师为主导，能力为主线”的指导思想，最大限度地培养学生的动手能力、参与能力和创造能力。

根据课程特点、学生特点和课堂特点进行教学设计，通过中国大学MOOC平台开展学生的自主学习和师生间的互动交流，创设学习情境，实施在线教学，有效破解教学中的重点难点问题，在互动方式、考核与评价方面有所创新，有效调动学生自主学习、探究学习的积极性。

二、课程介绍

《3D建模与打印技术》课程是机电一体化、数控技术等专业的专业基础课，以蜗轮蜗杆减速器的建模与3D打印为主线，通过本课程的学习，培养学习者较熟练的掌握Solidworks软件的建模能力和掌握3D打印技术水平，使学习者能够掌握一些先进的设计、制造方法，设计、制造流程和设计思想，使学生能够满足企事业单位对毕业生在该方面的的要求。

本课程预期受众为大中专在校生、从事机械设计制造及其自动化专业的从业人员、机械设计爱好者等人员。同时为大学生创新创业训练提供新的制造技术。

课程目标为：通过以工作任务导向以及典型零件计算机辅助设计和3D打印的实际工作项目活动，使学生了解计算机辅助设计与制造专业的学习领域和工作领域等专业知识与技能，能够熟练地使用计算机辅助设计软件与专业技术等，培养学生具备产品计算机辅助设计的实际工作技能，为学生未来从事专业方面实际工作的能力奠定基础。

三、课程建设情况

《3D建模与打印技术》课程主要通过完成机械产品的三维设计，使学生掌握SolidWorks软件的基础知识，并具有SolidWorks软件应用的基本技能，如果单纯地依靠教师在课堂上讲授，学生有可能在课后遗忘软件操作技巧步骤，对软件的使用很难上手，而在线课程可以使学生利用网络，随时随地地让老师把自己没搞明白的问题再讲N遍！满足了学生职业岗位的实际需求。为了达到这个目的，课程团队在课程建设时注重了课程的知识点编排。

1.教学团队分工：

本课程团队由2名主讲教师、1名教学设计、1名辅导教师、1名支持服务教师、2名技术共7名教师组成。其中高级职称2名（占比28.5%），中级职称4名（占比57.1%），初级职称1名（占比14.3%）。

主讲教师负责课程的教学设计及讲授录制视频工作；

教学设计教师负责课程内容的选择、习题讲解等教学设计工作；

辅导教师负责线上答疑指导工作；

支持服务教师负责wiki、教学通知、部分答疑工作；

技术教师负责部分实景视频录制及剪辑等后期处理工作。

2.教学设计

课程精心设计八个项目，从SolidWorks建模和3D打印基础知识入手，按照熟悉3D建模及打印的一般流程，由易及难、循序渐进，依次介绍应用SolidWorks回转类零件建模、成型面零件建模、箱体类零件建模和产品虚拟装配、工程图生成、产品仿真与动画以及3D建模与打印拓展等内容。

图1 在线课程课程大纲截图

以易学和实用为指导思想，结合蜗轮蜗杆减速器实例，通过一系列的任务，引导学习者边做边学，轻松学会3D建模及打印技术。注重培养学习者理解知识技能的应用领域和应用方法。通过在线课程的学习，学习者应当掌握建模快捷方法、绘图技巧及3D打印的方法能力。

学习任务举例：根据减速器下箱体的零件图，通过SolidWorks软件进行三维建模，保存成STL格式文件，用Cura软件进行切片设置，最后通过极光尔沃3D打印机打印，最后再进行后期处理，考虑到部分学生没有3D打印机，课程布置作业主要以软件操作为主，辅以理论选择题为辅，帮助学生又快又好地学习。

图2 学习任务流程

四、课程运维情况

《3D建模与打印技术》课程自2019年12月30日第一次开课，并于2020年2月23日结课。第一轮课程开设完成后，基于教育部“停课不停学”及教学管理部要求，于2020年3月1日第二次开课，于2020年4月26日结课。

1.两次开课选课人数统计

图3 第一次开课选课人数统计

图4 第二次开课选课人数统计

2.学生教学评价

图5 学生评价

1．有效的在线教学

通过中国大学MOOC平台发布以周为单位的教学内容，让学生进行自主性学习，学生在自学过程中，如有疑问可随时发布讨论，而不是被动地听讲，通过讨论解决课程中的疑难问题；通过练习课程中的习题，增加学生对软件应用的水平。

图6 在线讨论环节

五、课题主要特色及创新之处

根据高职学生学情实际，教师采用信息化的教学手段，兼顾了大多数学生学习能力的差异——学习速度上的差异，教师团队、助教团队提供线上线下的及时辅导，促进了学生有效学习的发生，增强了学生对学习的信心，以及对学有所成的满足感、成就感。

六、存在的不足及改进措施

1. 不足之处

在这次运用中国大学MOOC平台进行的在线教学中，虽然课题组群策群力，基本达到了预期的效果，但由于时间仓促和课程本身的特点，使得该课题还存在不足之处：

1.1课程建设不够细致

课程建设基本是边授课边上传资料，缺乏通盘考虑，连贯性不够。

1.2 视屏录制质量不高

视频录制后期工作量较大，课题组成员较少，缺乏后期制作，没有形成制作精良的团队。

1.3学生参与作业较少

在线教学中，因学生使用软件受限，作业参与度不高。

2．改进措施

在总结《3D建模与打印技术》教学实践经验基础上，发现利用中国大学MOOC进行在线教学还有许多待研究和改进之处：

2.1建议根据组建视频制作及后期制作团队，提供技术支持，减少教师工作强度。

2.2通过培训教师，加深其对信息化教学的理解，搞好信息化课程建设。

2.3增加成果展示，减少作业量，提高学生作业参与度。

2.4针对学生提出的建模软件介绍偏少问题，组织安排软件介绍的章节视频；组织习题讲解的视频录制，以增加在线课程内容，满足学生自主学习的需求。