一、选题背景与研究意义

（一）选题背景

随着科技的飞速发展，新工科建设成为我国高等工程教育改革的重要方向。新工科强调学科交叉融合、实践创新能力培养以及对新兴技术的应用，以适应快速变化的产业需求。3D 打印技术作为一项具有革命性的新兴制造技术，在众多领域展现出巨大的应用潜力。将 3D 打印技术引入教学，不仅能够丰富教学内容和手段，还能培养学生的创新思维和实践能力，符合新工科人才培养的要求。

（二）研究意义

理论意义在于丰富新工科教育教学理论，为 3D 打印技术在教学中的应用提供理论支持和指导。实践意义在于探索 3D 打印技术在教学中的有效应用模式和评价方法，提高教学质量和学生的综合素质，为新工科人才培养提供实践借鉴。

二、研究目标与研究内容

（一）研究目标

本研究旨在探讨新工科视域下 3D 打印技术在教学中的应用模式和评价方法，提高教学效果和学生的创新实践能力。具体目标包括：构建适合新工科人才培养的 3D 打印技术教学应用模式；建立科学合理的 3D 打印技术教学评价体系；验证 3D 打印技术教学应用模式和评价体系的有效性。

（二）研究内容

1.新工科视域下 3D 打印技术教学应用现状分析：对国内外 3D 打印技术在教学中的应用情况进行调研，分析其应用模式、存在的问题和发展趋势。

2.3D 打印技术教学应用模式构建：结合新工科人才培养目标和 3D 打印技术特点，构建适合不同学科和课程的 3D 打印技术教学应用模式，如项目驱动式、案例教学式等。

3.3D 打印技术教学评价体系建立：根据教学目标和教学应用模式，建立包括学生学习过程评价、学习成果评价和教师教学效果评价在内的 3D 打印技术教学评价体系。

4.3D 打印技术教学应用模式和评价体系的实践验证：选择部分课程和学生进行教学实践，验证教学应用模式和评价体系的有效性，并根据实践结果进行调整和完善。

三、研究方法与技术路线

（一）研究方法

1.文献研究法：查阅国内外相关文献，了解 3D 打印技术在教学中的应用现状和研究动态，为研究提供理论支持。

2.调查研究法：通过问卷调查、访谈等方式，了解教师和学生对 3D 打印技术教学的需求和意见，为教学应用模式和评价体系的构建提供依据。

3.案例研究法：选取国内外 3D 打印技术教学应用的成功案例进行分析，总结其经验和教训，为研究提供参考。

4.行动研究法：在教学实践中不断探索和改进 3D 打印技术教学应用模式和评价体系，通过实践验证其有效性。

（二）技术路线

1.前期准备阶段（第1-2个月）：确定研究课题，组建研究团队，查阅相关文献，制定研究方案。

2.调查研究阶段（第3-4个月）：开展问卷调查和访谈，了解 3D 打印技术教学应用现状和需求，分析存在的问题。

3.模式构建与体系建立阶段（第5-6个月）：结合调查结果和新工科人才培养目标，构建 3D 打印技术教学应用模式和评价体系。

4.实践验证阶段（第7-10个月）：选择部分课程和学生进行教学实践，收集教学数据，验证教学应用模式和评价体系的有效性。

5.总结完善阶段（第11-13个月）：对研究结果进行总结和分析，根据实践反馈对教学应用模式和评价体系进行调整和完善，撰写研究报告。

四、研究的创新点与预期成果

（一）研究的创新点

1. 教学应用模式创新

本研究在新工科教育改革背景下，突破传统3D打印技术教学的单一技能培训模式，构建了"三维协同"的创新教学应用模式。该模式以工程实践能力培养为核心，实现了三个层面的创新融合：首先，在教学内容上实现了学科交叉融合，将3D打印技术与机械设计、材料科学、计算机辅助设计等多学科知识有机结合，设计了基于真实工程项目的模块化课程体系。例如，通过"智能产品设计与快速成型"等综合性项目，培养学生的跨学科知识整合能力。其次，在教学组织上创新性地采用了"校企双导师制"，邀请企业工程师参与课程设计和教学实施，将产业最新技术和发展趋势引入课堂。同时，通过建立"创意-设计-制造-测试"的完整教学流程，模拟真实工程环境，强化学生的工程实践能力。第三，在教学方法上融合了项目驱动、问题导向和探究式学习等多种先进教学方法，设计了阶梯式的实践教学环节，从基础技能训练到综合项目开发，再到创新竞赛参与，循序渐进地提升学生的创新能力和工程素养。

2. 评价体系创新

本研究在评价体系方面实现了突破性创新，构建了"全过程、多维度、动态化"的3D打印技术教学评价体系。该体系具有以下创新特征：首先，实现了评价内容的多元化，不仅关注学生的最终作品质量，更重视评价学生在项目过程中的表现，包括问题分析能力、方案设计能力、团队协作能力等。为此，研究开发了"过程性评价量表"，通过课堂观察、学习日志分析等方式，全面记录和评估学生的学习过程。其次，创新性地引入了"能力成长档案袋"评价方法，要求学生收集整理自己在课程学习中的设计草图、修改方案、反思总结等过程性资料，通过这些真实的学习证据来评估学生的能力发展轨迹。第三，建立了"多元主体参与"的评价机制，除了教师评价外，还引入学生自评、互评以及企业专家评价，形成360度全方位评价。

3. 研究视角创新

本研究在理论视角上具有显著创新性，首次系统地从新工科教育理念出发，探讨3D打印技术在教学中的应用与评价问题。这一创新视角主要体现在：首先，研究将3D打印技术教学置于新工科建设的整体框架下进行考量，深入分析了新技术革命和产业变革对工程人才培养的新要求，提出了"技术工具-教学方法-培养目标"三位一体的研究框架。其次，研究突破了传统技术类课程研究的局限，将工程教育理论、创新教育理论与专业技术教学有机结合，构建了具有新工科特色的3D打印技术教学理论模型。该模型强调"价值塑造、能力培养、知识传授"的融合统一，为工程实践类课程的教学改革提供了新的理论视角。第三，研究采用了跨学科的研究方法，综合运用工程教育学、教育技术学、教育评价学等多学科理论，从多个维度深入剖析3D打印技术教学的内在规律和发展趋势。

（二）预期成果

1. 研究报告

本研究将形成一份系统全面的研究报告，详细阐述新工科视域下3D打印技术教学改革的探索过程和研究成果。报告内容包括：新工科背景下3D打印技术教学的现状分析与问题诊断；创新教学应用模式的理论构建与实践验证；教学评价体系的创新设计与实施效果；课程改革的经验总结与反思建议等。报告将采用理论阐述与案例展示相结合的方式，既保证研究的理论深度，又增强成果的实践指导价值。

2. 教学应用模式和评价体系

通过本研究的系统探索，将形成一套完整成熟的3D打印技术教学应用模式和评价体系。教学应用模式包括：基于能力培养的课程目标体系、项目驱动的教学内容组织、校企协同的教学实施策略、多元互动的教学方法体系等。评价体系则包含：过程性评价与终结性评价相结合的评价框架、定量与定性相结合的评价工具、多元主体参与的评价机制等。这些成果不是停留在理论层面的构想，而是经过教学实践检验的成熟方案，具有以下特点：一是科学性，基于扎实的理论研究和严谨的实践验证；二是系统性，覆盖教学全过程和各环节；三是可操作性，提供具体的实施步骤和方法指导；四是可推广性，适应不同类型院校的教学需求。

3. 学术论文

在研究过程中，课题组计划在《高等工程教育研究》《实验室研究与探索》等核心期刊发表2-3篇高质量学术论文。论文主题将围绕以下几个方向：新工科背景下3D打印技术课程改革的理念与路径；基于项目学习的工程实践教学模式构建与实践；工程教育中过程性评价体系的创新设计等。这些论文将系统阐述本研究的理论创新点和实践成果，既包括宏观层面的理论思考，也包含微观层面的实践案例。

五、研究的可行性分析

（一）理论可行性

国内外已有大量关于 3D 打印技术和新工科教育的研究成果，为本研究提供了丰富的理论基础。同时，教育教学理论和方法也为教学应用模式和评价体系的构建提供了指导。

（二）技术可行性

学校拥有先进的 3D 打印设备和软件，能够满足教学实践的需要。研究团队成员具备丰富的 3D 打印技术应用经验和教学经验，能够保证研究的顺利进行。

（三）人员可行性

研究团队由具有不同学科背景和专业知识的教师组成，包括机械工程、材料科学、计算机科学等，能够从多个角度开展研究工作。同时，团队成员具有较强的科研能力和合作精神，为研究的开展提供了人员保障。

（四）时间可行性

本研究计划在13个月内完成，研究进度安排合理，各阶段任务明确，能够保证研究按时完成。

六、研究计划与进度安排

（一）第一阶段：准备阶段（第1-2个月）

1.组建研究团队，明确分工。

2.查阅相关文献，了解研究现状和动态。

3.制定研究方案和调查问卷。

（二）第二阶段：调查研究阶段（第3-4个月）

1.开展问卷调查和访谈，收集数据。

2.对调查数据进行整理和分析，撰写调查报告。

（三）第三阶段：模式构建与体系建立阶段（第5-6个月）

1.结合调查结果和新工科人才培养目标，构建 3D 打印技术教学应用模式。

2.建立 3D 打印技术教学评价体系。

（四）第四阶段：实践验证阶段（第7-10个月）

1.选择部分课程和学生进行教学实践。

2.收集教学数据，分析教学效果，验证教学应用模式和评价体系的有效性。

（五）第五阶段：总结完善阶段（第11-13个月）

1.对研究结果进行总结和分析，撰写研究报告。

2.根据实践反馈对教学应用模式和评价体系进行调整和完善。

3.整理研究成果，准备论文发表和成果推广。