黃斌斌　梁艷娟　吳堅(jiān)

摘? 要：本文主要對(duì)“三維掃描與創(chuàng)新設(shè)計(jì)”課程的開發(fā)進(jìn)行探討，以筆者單位機(jī)械設(shè)計(jì)與制造專業(yè)教學(xué)標(biāo)準(zhǔn)以及該課程的課程標(biāo)準(zhǔn)為主要開發(fā)依據(jù)，在課程教學(xué)目標(biāo)設(shè)計(jì)、課程教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)、課程教法與學(xué)法設(shè)計(jì)這三個(gè)方面展開論述，課程開發(fā)過程體現(xiàn)了課程整改的最新要求，以“行動(dòng)導(dǎo)向驅(qū)動(dòng)”為主要課程教學(xué)方法，有效提升了教學(xué)效果，以“合作探究法”為主要學(xué)習(xí)手段，提高了學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力，為類似課程開發(fā)提供了可借鑒的寶貴實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。

關(guān)鍵詞：三維掃描與創(chuàng)新設(shè)計(jì);課程開發(fā);教學(xué)內(nèi)容

中圖分類號(hào)：TH122;G712? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2096-4706（2019）22-0166-03

Abstract：This paper mainly discusses the development of the course of “3D Scanning and Innovative Design”. Based on the teaching standard of the mechanical design and manufacturing major and the curriculum standard of the course，it discusses the three aspects of the course teaching goal design，the course teaching content design，the course teaching method and the learning method design. The process of curriculum development reflects the latest requirements of curriculum reform. It is required to take “action oriented driving”as the main course teaching method， effectively improve the teaching effect，take “cooperative inquiry method” as the main learning method，improve the students’independent learning ability，and provide valuable practical experience for similar course development.

Keywords：3D scanning and innovative design;course development;teaching content

0? 引? 言

“三維掃描與創(chuàng)新設(shè)計(jì)”是廣西工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)械設(shè)計(jì)與制造專業(yè)必修的一門專業(yè)課程，是在學(xué)習(xí)了“機(jī)械制圖”“機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)”等課程后，具備了制圖、常見機(jī)械結(jié)構(gòu)知識(shí)、識(shí)圖、繪圖能力的基礎(chǔ)上開設(shè)的一門理實(shí)一體化課程。

該課程已開始在廣西工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院2016級(jí)機(jī)械設(shè)計(jì)與制造專業(yè)開設(shè)，目前國(guó)內(nèi)尚無公開的課程教學(xué)設(shè)計(jì)和內(nèi)容作為參考，但課程在專業(yè)課題體系處于關(guān)鍵核心地位，計(jì)劃通過課程的學(xué)習(xí)能夠培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)核心能力。為此，本文分別從教學(xué)目標(biāo)制定、教學(xué)內(nèi)容開發(fā)、教學(xué)方法和學(xué)習(xí)方法幾個(gè)方面，對(duì)“三維掃描與創(chuàng)新設(shè)計(jì)”課程開發(fā)進(jìn)行介紹。

1? 教學(xué)目標(biāo)的制定

1.1? 課程性質(zhì)

該課程承接廣西工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)械設(shè)計(jì)與制造專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)，開設(shè)于第三、四學(xué)期。面向3D數(shù)據(jù)工程師、3D打印造型師工作崗位，培養(yǎng)學(xué)生掌握面向?qū)嵨飿蛹耐庥^三維數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、CAD模型重建與評(píng)價(jià)的基本理論與技術(shù)，建立面向機(jī)電產(chǎn)品的逆向工程方法論，初步掌握使用一種支持逆向工程的應(yīng)用軟件和硬件設(shè)備的能力，為后繼“專業(yè)技能考證強(qiáng)化實(shí)訓(xùn)”課程學(xué)習(xí)打下專業(yè)課程的基礎(chǔ)。機(jī)械設(shè)計(jì)與制造專業(yè)課程體系示意圖如圖1所示。

1.2? 課程教學(xué)目標(biāo)

通過調(diào)研、收集和整理專業(yè)建設(shè)指導(dǎo)委員會(huì)的建議與意見，以及相關(guān)行業(yè)、企業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)類崗位的能力要求，重點(diǎn)參考人社部3D打印造型師（四級(jí)）的考證技能要求，以及筆者單位的學(xué)情分析、教學(xué)環(huán)境和專業(yè)畢業(yè)生能力要求，制定課程教學(xué)目標(biāo)。

1.2.1? 知識(shí)目標(biāo)

（1）掌握典型三維掃描儀分類及原理知識(shí);

（2）掌握模型三維數(shù)據(jù)處理、模型逆向重構(gòu)的流程和方法;

（3）了解產(chǎn)品逆向開發(fā)的基礎(chǔ)知識(shí)。

1.2.2? 能力目標(biāo)

（1）具有操作光學(xué)三維掃描儀（北京三維天下WIN 3DD-M型拍照式激光掃描儀等）完成整套產(chǎn)品模型的數(shù)據(jù)采集能力;

（2）具有應(yīng)用點(diǎn)云處理軟件（Geomagic Wrap 2015及以上版本）對(duì)整套產(chǎn)品數(shù)據(jù)進(jìn)行修補(bǔ)的能力;

（3）具有應(yīng)用正向（中望3D One Plus 2.0及以上版本）與逆向軟件（Geomagic Design X 2016及以上版本）進(jìn)行設(shè)計(jì)具有配合要求的特殊曲面制件外形及內(nèi)部結(jié)構(gòu)的三維模型能力;

（4）具有應(yīng)用三維軟件進(jìn)行組合體拆分零部件并進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)的能力。

1.2.3? 素質(zhì)目標(biāo)

（1）培養(yǎng)學(xué)生自我學(xué)習(xí)能力;

（2）培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力;

（3）培養(yǎng)學(xué)生安全和文明生產(chǎn)意識(shí);

（4）培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)意識(shí)。

2? 課程教學(xué)內(nèi)容的制定

針對(duì)課程培養(yǎng)目標(biāo)，課程教學(xué)內(nèi)容的制定相應(yīng)地圍繞著“產(chǎn)品逆向開發(fā)，正向創(chuàng)新設(shè)計(jì)”這一流程進(jìn)行展開，將“逆向工程”所需要的基礎(chǔ)知識(shí)進(jìn)行了歸納，理論知識(shí)內(nèi)容以“必須、夠用”為度，著重篩選實(shí)際典型工作任務(wù)為驅(qū)動(dòng)，任務(wù)層次設(shè)計(jì)遵循高職學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律，由淺入深，層層遞進(jìn)，讓學(xué)生易于理解和接受。因此，課程共設(shè)計(jì)開發(fā)3個(gè)教學(xué)模塊，每個(gè)模塊對(duì)應(yīng)的若干項(xiàng)目任務(wù)如表1所示。

3? 課程教法與學(xué)法設(shè)計(jì)

3.1? 采用行動(dòng)導(dǎo)向教學(xué)法提升課程教學(xué)效果

行動(dòng)導(dǎo)向教學(xué)以“行動(dòng)導(dǎo)向驅(qū)動(dòng)”為主要形式，在教學(xué)過程中充分發(fā)揮學(xué)生的主體作用和教師的主導(dǎo)作用，注重對(duì)學(xué)生分析問題、解決問題能力的培養(yǎng)，從完成某一方面的“任務(wù)”著手，通過引導(dǎo)學(xué)生完成“任務(wù)”，從而實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)。行動(dòng)導(dǎo)向教學(xué)法不是指某一種具體的教學(xué)方法，而是由一系列教學(xué)方法及技術(shù)組成的，它是職業(yè)教育的主要教學(xué)方式方法。具體包括以下幾個(gè)方面：

（1）對(duì)比教學(xué)法。在學(xué)生學(xué)習(xí)模塊——逆向工程概述時(shí)，將傳統(tǒng)尺規(guī)測(cè)繪技術(shù)和激光三維掃描等新技術(shù)進(jìn)行對(duì)比，在對(duì)比中了解新技術(shù)、新方法的優(yōu)勢(shì);

（2）現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)法。在學(xué)生學(xué)習(xí)模塊二常見生活小產(chǎn)品三維數(shù)據(jù)采集與數(shù)據(jù)處理時(shí)，將教室搬到院內(nèi)逆向工程與3D打印實(shí)訓(xùn)中心，在接近真實(shí)的工作場(chǎng)景下，對(duì)著三維掃描儀、產(chǎn)品樣件進(jìn)行分析和講解，化抽象為具象，加深學(xué)生認(rèn)識(shí);

（3）任務(wù)驅(qū)動(dòng)和項(xiàng)目教學(xué)法。在學(xué)生學(xué)習(xí)模塊三常見生活小產(chǎn)品三維CAD模型重構(gòu)及創(chuàng)新設(shè)計(jì)時(shí)，以探索問題來引導(dǎo)和維持學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和動(dòng)機(jī)，按照任務(wù)由簡(jiǎn)到難的順序，以真實(shí)的生活小產(chǎn)品設(shè)計(jì)開發(fā)為任務(wù)載體，將產(chǎn)品的創(chuàng)新開發(fā)全過程交由學(xué)生負(fù)責(zé)，學(xué)生在主動(dòng)設(shè)計(jì)和動(dòng)手的任務(wù)實(shí)踐中，運(yùn)用共有的知識(shí)和自己特有的經(jīng)驗(yàn)提出方案、解決問題，提高動(dòng)手能力和解決實(shí)際工程問題的能力。

3.2? 靈活運(yùn)用合作探究提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力

傳統(tǒng)的課堂教學(xué)過于注重老師的教導(dǎo)，忽略了學(xué)生的探究，忽略了學(xué)生群體之間的交流，學(xué)生被動(dòng)接受的成分大，主動(dòng)學(xué)習(xí)的欲望不強(qiáng)，為此，本課程學(xué)生主要采取合作探究學(xué)習(xí)的方法，以學(xué)習(xí)小組的形式，3～5個(gè)學(xué)生組成一個(gè)任務(wù)小組，各自發(fā)揮特長(zhǎng)，分工協(xié)作，組內(nèi)各成員互相討論，集思廣益，學(xué)生在解決問題的過程中，鉆研知識(shí)，提高學(xué)習(xí)質(zhì)量，加深對(duì)知識(shí)的理解和印象，有效提升學(xué)生自主獲取新知識(shí)、掌握新技能的效率。具體實(shí)施過程如下：

（1）創(chuàng)設(shè)工作情境。通過信息化手段下發(fā)工作任務(wù)。通過布置典型的生活小產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)開發(fā)的項(xiàng)目激發(fā)學(xué)生的參與熱情;

（2）資訊。學(xué)生分析產(chǎn)品設(shè)計(jì)要求，收集相關(guān)資料;

（3）計(jì)劃。學(xué)生按照3～5人為一組，制定工作計(jì)劃，并按照各自特長(zhǎng)合理分配工作任務(wù)。

（4）決策。各小組成員團(tuán)結(jié)協(xié)作，綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，發(fā)現(xiàn)原有產(chǎn)品的設(shè)計(jì)缺陷和改良點(diǎn)，有針對(duì)性地提出解決方案，通過分工完成產(chǎn)品的創(chuàng)新性開發(fā);

（5）實(shí)施。每一個(gè)小組通過3D打印機(jī)把數(shù)字化的產(chǎn)品設(shè)計(jì)變?yōu)閷?shí)際產(chǎn)品，學(xué)生在“做中學(xué)、行動(dòng)中學(xué)”，加深對(duì)知識(shí)的理解，不斷強(qiáng)化學(xué)習(xí)興趣;

（6）檢查。每組產(chǎn)品打印完成，教師針對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)要求點(diǎn)評(píng)設(shè)計(jì)效果，對(duì)不合格的產(chǎn)品設(shè)計(jì)分析產(chǎn)生問題的原因;

（7）評(píng)價(jià)。以注重過程性評(píng)價(jià)和結(jié)果性評(píng)價(jià)相結(jié)合的原則，采用學(xué)生自評(píng)、小組互評(píng)和教師點(diǎn)評(píng)等方式，評(píng)價(jià)整個(gè)工作任務(wù)過程，評(píng)價(jià)學(xué)生的合作精神、探究精神和學(xué)習(xí)效果。

4? 結(jié)? 論

“三維掃描與創(chuàng)新設(shè)計(jì)”課程教學(xué)運(yùn)用了三維掃描和3D打印等新近信息化技術(shù)手段，教學(xué)內(nèi)容的設(shè)計(jì)秉承了培養(yǎng)學(xué)生能力的原則，教法和學(xué)法的設(shè)計(jì)運(yùn)用了翻轉(zhuǎn)課堂的理念，實(shí)踐證明能有效地提升學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，以及運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際工程問題的能力，同時(shí)促進(jìn)了學(xué)生自主學(xué)習(xí)的習(xí)慣養(yǎng)成?！叭S掃描與創(chuàng)新設(shè)計(jì)”課程開發(fā)符合高職教育的課程建設(shè)的要求，為國(guó)內(nèi)類似課程的開發(fā)提供了可借鑒的寶貴實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。

參考文獻(xiàn)：

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作者簡(jiǎn)介：黃斌斌（1985-），男，漢族，廣西貴港人，講師，工程碩士，研究方向：逆向工程與3D打印技術(shù)。