大學《3D打印與制造》課程標準,產(chǎn)品藝術(shù)設計專業(yè)

《3D打印與制造》課程標準

1課程信息

課程代碼		開設學期	第五學期
學分/學時	3學分/48學時	適用專業(yè)	產(chǎn)品藝術(shù)設計
合作開發(fā)企業(yè)		編制人	林文淵

2課程性質(zhì)與定位

《3D打印與制造》是產(chǎn)品藝術(shù)設計專業(yè)開設的一門專業(yè)拓展課之一，也是一門實踐性較強的技術(shù)課，是培養(yǎng)工業(yè)設計行業(yè)專門從事產(chǎn)品造型，產(chǎn)品藝術(shù)設計的三維模型設計與制作，3D打印與制造即快速成型技術(shù)的一種，它是一種以3D數(shù)字模型為基礎，通過逐層打印可粘平臺的材料(包括塑料、金屬、生物材料等)方式來構(gòu)造物體的技術(shù)，3D打印已在科研、教育、制造等行業(yè)得到越來越多應用。為從事創(chuàng)造性工作奠定基礎。

本課程本著滿足學生個性化發(fā)展的需要，融合本校辦學理念和傳統(tǒng)文化。旨在通過學生對世界制造業(yè)領域正在迅速發(fā)展的“具有工業(yè)革命意義的制造技術(shù)（3D打印技術(shù)）”的學習與實踐；在“揮動想象的翅膀”的過程中，體驗創(chuàng)意的神奇和偉大；快速提高學生的空間思維能力和創(chuàng)造力；提高學生參與社會實踐活動的積極性與合作、協(xié)調(diào)能力。同時也初步體會3D制造技術(shù)將給社會帶來的社會倫理困境。

3課程目標

典型工作任務描述（職業(yè)行動領域）

基于工作過程確立課程標準，按項目組織整合課程內(nèi)容；以校企合作，工學結(jié)合為平臺，以案例教學為途徑，傾力打造本課程。將產(chǎn)品設計與計算機繪圖有機地結(jié)合在一起，以職業(yè)能力和職業(yè)素質(zhì)培養(yǎng)為主線組織教學內(nèi)容；本課程主要采用北京太爾時代科技有限公司的UP Plus和青島AOD 3D打印機作為課程實驗配套工具，并配合我院的專業(yè)特色專門開發(fā)的教材和課件，采用基于項目教學形式，可以作為獨立的校本專業(yè)拓展課程，也可以將設計項目融入通用拓展課程是集相關(guān)行業(yè)工程技術(shù)應用型人才的知識結(jié)構(gòu)和能力結(jié)構(gòu)的重要組成部分。    加強實踐教學環(huán)節(jié)，增加實訓學時，少講多練，提高學生應用軟件進行產(chǎn)品設計與3D打印、加工的能力。加強實踐案例教學，充分利用校內(nèi)計算機實訓室，加大實踐課時，進行教師現(xiàn)場輔導，師生互動交流；明確培養(yǎng)目標，加強上機訓練、為就業(yè)拓寬一條渠道。

課程目標

1、能力目標：閱讀分析產(chǎn)品快速表現(xiàn)圖紙、產(chǎn)品草繪結(jié)構(gòu)及產(chǎn)品相關(guān)零件圖；提升學生的設計空間的想象能力；產(chǎn)品設計出圖能力；能完成不同軟件間的文件交換與共享。    2、知識目標：掌握基于特征的產(chǎn)品設計結(jié)構(gòu)部件的建模方法，掌握三維實體造型、建模、曲面設計打印與制造工藝。    3、素質(zhì)目標：通過學習完本課程，達到培養(yǎng)學生獨立分析問題，解決問題的能力；擁有實事求是的學風和創(chuàng)新精神；具有培養(yǎng)良好的協(xié)作精神。

4學習任務（情境）

本課程注重以學生的設計制作應用能力作為課程考核的關(guān)鍵內(nèi)容，并結(jié)合學生的設計表述與溝通能力進行考核�？己艘詫W生課程中設計制作的作品作為主要考核依據(jù)，注重職業(yè)能力的培養(yǎng)。所以考核為過程性考核�？己藘�(nèi)容包括平時成績、項目設計成績綜合評定，平時成績包括平時出勤、課堂表現(xiàn)（紀律、學習態(tài)度、回答問題等）、職業(yè)素質(zhì)（嚴謹求實善于交流、吃苦耐勞、團隊意識）。項目設計成績（平時作業(yè)完成情況、創(chuàng)新思維），最后成績評定均按百分制，將各項成績分別乘以其權(quán)重系數(shù)（平時成績40%、項目設計成績60%）匯總得到每個學生該門課程的成績。

2、考核標準

建立理論與實際并重的課程考核體系，考核標準以體現(xiàn)職業(yè)能力為核心。

平時成績考核內(nèi)容及評分標準

序號		考核項目內(nèi)容	評分標準	權(quán)重	得分（百分制）
平時成績考核	1	平時出勤情況	有無曠課和遲到情況。	40%	40
	2	課堂表現(xiàn)	是否認真聽講與學習，是否積極參與課堂討論，無睡覺、講話、打游戲和上網(wǎng)情況。	30%	30
	3	職業(yè)素質(zhì)	嚴謹求實善于交流、吃苦耐勞、團隊意識、分析問題、知識應用能力。	30%	30
總  分			百分制	100

序號	任務（情境）	主要內(nèi)容	虛擬或真實項目	課時分配
1	3D打印技術(shù)的原理	FDM原理、打印機機電系統(tǒng)組成、打印材料    打印軟件、CAD軟件簡介、CAD-STL數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換	軟件安裝    工具箱相關(guān)應用    各類工具配套實例	4學時
2	3DCAD軟件應用	草圖繪制、拉伸、放樣、掃描等特征建立、草圖、約束	1、各類工具配套實例繪制	4學時
3	曲面與實體混合建模	幾何變換、布爾運算、曲面裁剪、過渡、裝配	1、基本特征創(chuàng)建(拉伸實體材料與移除編輯應用)	8學時
4	設計結(jié)果的表達	三視圖、自動生成三視圖、模型渲染設計、仿真動畫	基準特征的創(chuàng)建-旋轉(zhuǎn)特征    案例制作實例—六角螺桿	8學時
5	設計作品遞交及檢查	要求提交個人或小組創(chuàng)意設計模型，由老師組織評比及分析，為后面進入3D打印階段準備條件打印數(shù)據(jù)的檢查與處理	進入3D打印階段準備條件打印數(shù)據(jù)的檢查與處理	4學時
6	打印數(shù)據(jù)的檢查與處理	1、STL數(shù)據(jù)水密性、流行格式檢查，軟件的自動修復應用，打印工藝優(yōu)化(支撐、殼、填充方式的優(yōu)化)	軟件的自動修復應用，打印工藝優(yōu)化(支撐、殼、填充方式的優(yōu)化)	12學時
7	逆向設計應用	1、三維掃描原理、掃描儀操作、曲面重構(gòu)、打印數(shù)據(jù)處理	1、三維掃描原理、掃描儀操作、曲面重構(gòu)、打印數(shù)據(jù)處理	12學時
8	3D打印作品的后處理	1、打印作品的上色、修磨、裝配，或丙酮熏蒸	1、打印作品的上色、修磨、裝配，或丙酮熏蒸	4學時
9	課程結(jié)業(yè)	可以采取集中展示作品，由師生共同評價作品或者在微信公總號平臺網(wǎng)上展示作品，采用開放式評價制度，不建議用考試方式給學生評分	可以采取集中展示作品，由師生共同評價作品或者在微信公總號平臺網(wǎng)上展示作品，采用開放式評價制度，不建議用考試方式給學生評分	4學時

5課程教學資源與保障

1、教學理念
在教學過程中，小班教學，分組輔導，逐一引導遵循以下原則：
理論引導、講練結(jié)合
能力本位、項目實踐
分組輔導、小班教學
校企合作、產(chǎn)教結(jié)合

2、教學過程

首先在理論教學上，認真?zhèn)湔n，選用最新教材及有關(guān)參考資料．不斷修改和補充教案，并布置適當數(shù)量的作業(yè)以鞏固講授內(nèi)容，在講解中反映最新設計動態(tài)。選用實例及室內(nèi)設計的典型參觀，并給學生現(xiàn)場講授，針對實例，增強感性認識，擴大神野，理論聯(lián)系實際，課后認真批改作業(yè)，不定期輔導答疑．

其次在實踐教學中，安排同學進行市場調(diào)研，了解最新的室內(nèi)裝飾用材，到實地參觀學習，實地測量，并通過手工繪圖，電腦繪圖來提高學生的動手能力和圖紙表現(xiàn)的能力，并且結(jié)合空間造型設計進行模型制作練習。使室內(nèi)設計經(jīng)過手工草圖創(chuàng)意設計、計算機輔助設計、模型制作、實物產(chǎn)品的完整流程，模型的制作過程，可以和方案設計過程配合起來進行，用模型來幫助設計，一方面能培養(yǎng)學生的想象力和創(chuàng)造力，另一方面，有助于學生設計方案的形成。

最后在學生完成全部設計內(nèi)容后，進行綜合點評。

3、課程教學方法和手段

在教學中開展因材施教,在教學方法上采用項目制教學、實踐教學、事實教學等多種教學模式。

教學方法
　　項目引導制教學——設計類專業(yè)本身就是一個實踐性非常強的專業(yè)。一個只有理論知識而沒有實際設計能力的學生是無法在如今激烈的市場競爭中立足的。在教學中把實際項目通過簡化、補充、完善等方法來適應、滿足教學要求，從而全面培養(yǎng)學生的實際動手能力；
  設計現(xiàn)場體驗教學法——在教學過程中有計劃地安排同學到實地參觀學習，實地測量，繪圖，把課堂從學校搬進工地，在實地訓練中應用理論知識，圍繞實際課題開展有針對性的理論教學；利用實際工地的學習環(huán)境，激發(fā)學生學習專業(yè)知識與技能的動力，啟發(fā)學生對專業(yè)理論認知的興趣，取得了明顯的教學效果；

設計方案講練結(jié)合教學法——將優(yōu)秀實際案例引入教材、教學體系中，每個重要知識點均與實際應用結(jié)合起來，融合創(chuàng)新思維培養(yǎng)、團隊學習方式、實踐案例教學于課程教學中。

答辯、交流式——對學生課程設計的指導，采用互動的課堂教學形式：首先學生自己講解設計思路與設計創(chuàng)新，再由老師和同學共同探討或是提問。在答辯的過程中，鍛煉了同學的語言組織能力和隨機應變能力，考核了同學的專業(yè)知識面，使同學認識自己專業(yè)知識的不足之處，明確努力方向；
  事實課堂教育——聯(lián)系往屆事業(yè)有成的畢業(yè)生，到班級進行交流，談自己畢業(yè)后的事業(yè)、為人處世、以及成功的案例等，使學生明白在學校學好專業(yè)、學會做人、培養(yǎng)自身素質(zhì)的重要性；
  “實戰(zhàn)課堂”——同學的實踐課堂；通過對外的技術(shù)服務，促進專業(yè)教學與同學實踐的能力。

6課程考核

【說明：從專業(yè)技能、方法能力與社會能力或者從知識、技能、態(tài)度三方面尋找指標，關(guān)注學習者的個體差異；課程考核評價方式一般采用結(jié)果考核、過程+結(jié)果考核和完全過程考核等三種，提倡采用過程+結(jié)果考核和完全過程考核評價方式；明確各學習項目成績構(gòu)成及所占比例，可采用如項目作業(yè)、提交作品、調(diào)查報告、策劃方案等靈活多樣的形式進行�！�

考核項目	考核點	考核標準	所占比例（%）	備注
3D打印技術(shù)的原理	FDM原理、打印機機電系統(tǒng)組成、打印材料，打印軟件、CAD軟件簡介、CAD-STL數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換	繪制熟練程度	10%
3DCAD軟件應用	草圖繪制、拉伸、放樣、掃描等特征建立、草圖、約束	繪制熟練程度	20%
曲面與實體混合建模	幾何變換、布爾運算、曲面裁剪、過渡、裝配	繪制熟練程度，數(shù)據(jù)標準程度	20%
設計結(jié)果的表達	三視圖、自動生成三視圖、模型渲染設計、仿真動畫	繪制熟練程度、標準件的完整度、精確度	15%
設計作品遞交及檢查	要求提交個人或小組創(chuàng)意設計模型，由老師組織評比及分析，為后面進入3D打印階段準備條件打印數(shù)據(jù)的檢查與處理	繪制熟練程度、標準件的完整度、精確度	15%
打印數(shù)據(jù)的檢查與處理	1STL數(shù)據(jù)水密性、流行格式檢查，軟件的自動修復應用，打印工藝優(yōu)化(支撐、殼、填充方式的優(yōu)化)	繪制熟練程度、標準件的完整度、精確度	20%

7教學實施建議

     “實戰(zhàn)課堂”——同學的實踐課堂；通過對外的技術(shù)服務，促進專業(yè)教學與同學實踐的能力。

1、多媒體教學： 利用視聽媒體，將抽象的教學內(nèi)容，采用圖片、錄像、動畫等方式形象的演示出來。

2、網(wǎng)絡教學： 進行網(wǎng)絡資料搜集并推薦相關(guān)網(wǎng)站的鏈接，布置相應的作業(yè)、思考題及實踐項目。利用網(wǎng)絡，回答學生提出的問題，學生通過網(wǎng)絡提交作業(yè)，教師通過網(wǎng)絡將批閱后的作業(yè)返回給學生。

3、以賽促學：收集行業(yè)競賽信息組織參賽，通過形式多樣豐富多彩的設計競賽活動，提高了學生對本課程的學習興趣，加深了學生對知識理解和掌握

4、上機操作：
有選擇性地布置一些思考題和實訓題，強化學生加強課內(nèi)外上機練習，掌握基本操作技能。

通過多種教學方法和教學手段的靈活運用，將抽象的問題具體化、形象化，將理論分析與應用相結(jié)合，以學生為中心，以能力為本位，以解決實際項目問題為學習目標，讓學生在“學中做”、“做中學”，將課堂理論教學、工地現(xiàn)場教學、實訓基地實際操作、設計大賽、技術(shù)服務全部貫穿于教學之中，構(gòu)成一個校企合作、產(chǎn)學研結(jié)合的現(xiàn)代教學鏈，形成培養(yǎng)學生創(chuàng)新性和應用性的課程教學體系。

8 其他說明

排版要求：（1）頁面設置：紙型：A4；頁邊距：上2.5cm，下2.5cm，左2.5cm，右2.5cm。

（2）數(shù)字-黑體、小一號字，標題-黑體、三號字，正文-宋體、五號字；標點符號在全角狀態(tài)下錄入。

        （3）正文行間距設為1.5倍行距，段前段后間距均設為0。