成为新时代的“神笔马良”

“3D数字工匠”，乍听起来，复杂而高深；可“3D数字工匠入门”这门课，实则是一场零门槛的妙趣横生的造物之旅。学生们在视听教室中使用数控机床加工技术以及3D打印技术，在竞速排名和全员投票排名中体验惊险刺激，在大作业中从无到有创造一个完全属于自己的创意实体作品。

“3D数字工匠入门”课程教室

（致信楼S503）

匠心独运创课程

时间追溯至2000年左右，工程技术学院（机电与控制工程学院的前身）的王华权老师就已开始了“3D数字工匠入门”这门课程的筹备。“开设这门课，一是要克服创建硬件平台上的困难，另一个则是要克服创作教材的困难。”

谈及上课使用的加工设备，王华权介绍道：“研发这台机器，耗费了我十年的时间，前后历经了十几轮迭代改进，才得以在课堂中投入使用。”基于学生上课使用这台数控机床的专属性和便携性两方面特点，王华权将其命名为：个人便携式数控机床；借用“PC机”的灵感，英文名字取为：Personal Portable CNC简称“PPCNC”。

PPCNC

除了原创的硬件设备，作为“软件”的教材和课堂教学组织也有其独特之处。与其他课堂由教师现场实时授课的模式不同，在“3D数字工匠入门”前十周的课堂中，学生在各自的电脑上观看课程视频后，跟随视频步骤在建模软件中创建出诸如“五星红旗”、“爱心”和“飞行员头像”等实物模型的加工刀路，然后将加工刀路文件发送到PPCNC，引导PPCNC将模型的实体制作出来。

部分课程实物模型

而上课使用的视频，是在2011年秋季正式开课后，经过王华权的多轮打磨、迭代。最终该视频不仅拥有“电影特写镜头”般的精良制作，更达到了“只要看得懂中文字、听得懂中文话就能做出作品”的程度，充分体现了王华权以教会学生“学会自学”为教学目标的教学理念。

“我们在第一节课要让学生学习从建模软件到PPCNC的基础操作的一组小视频，‘如何打开软件’‘点击下一步’以及‘设置参数’等细节都会涉及，而且会在之后的课程中不断重复巩固，让数控加工技术的 “小白”变成“小匠人。”学生们可以根据个人情况调整学习进度，实现由“以老师授课进度为中心”向“以学生接受程度为中心”的转变。这种“自助餐式”的教学进程，让2021级网络与新媒体专业（网络传播方向）的余芷妮有种“每步都能跟上”的踏实感。

点击下方视频 看看如何使用PPCNC自制优小荔吧~

“以学生为中心”这一教学理念，不仅体现在单向的授课上，还体现在双向的交流互动中。为了解决学生们平时在操作过程中遇到的软件操作和设备故障问题，接替王华权授课的陈成老师与助教们综合过去几年的课堂实践经验，整理出了一个常见问题及解决方法汇总的Word文档，以便助教查询并高效处理机器故障，为学生提供更好的上课体验。

在期末大作业期间，王华权将师生一对一课堂交流时间，均分给所有学生。在规定时限之内，学生需要把自己的问题表达清楚，这也是王华权在“督促着学生提高他们的表达能力和表达效率”。2021级微电子科学与工程专业陈思蓉表示，“通过这门课的学习，我学会了如何有效地向他人求助。”

学生拍摄的王华权（左图）

及王华权制作的个人头像模型（右图）

竞速争先融巧思

授课模式实现创新的同时，在评价体系上，王华权老师也注入了妙趣横生的巧思。“3D数字工匠入门”课程分为两部分，第一部分是对指定内容模仿学习，采用竞速比赛计分制。学生每节课必须运用当堂从视频中所学的知识完成视频中指定的作品，老师则根据作品的完成度和速度打分，六次比赛的平均分为学生的平时成绩。

有“只用了40多分钟就完成了作品”的学生，也有像余芷妮和陈思蓉一样不太能迅速掌握加工技艺的学生，但她们都能坦然面对自己的成绩，享受学习的过程。余芷妮表示，“只要学到东西、玩得开心就好了。”陈思蓉也发现自己心态上的转变，“成绩固然重要，但现在我会下意识地更注重学习和操作的过程。”

竞速课堂学生作业

在一次铣平面过程中，余芷妮因铣刀定位误差，导致刻刀刀尖只触碰到工件平面而铣得很浅，无法达到使平面平整的效果，所以调整刻刀时，她把刻刀往平面方向多移动了一点点，结果“惨剧”发生了——工件底部被削得很深，还发出了很大的噪音，引得同学纷纷围观。陈成在了解情况后“调侃”到：“你这不是移动了一点点，而是一个数量级了吧!”老师的幽默引起了学生们不约而同地发笑，给紧张的竞赛带来了一丝轻松。

课程的第二部分是“自由创作”比赛，即每位学生在一个月左右的时间内独立设计并制作一件作品作为本学期的“大作业”。大作业的评比采用排名递减与同伴互评的评分方法：学期末，学生们将制作完成的作品摆放在桌子上，从加工工艺的复杂程度、美观度等多个维度，由每位学生对作品进行排名投票。

期末大作业评比投票箱

不仅如此，为提高投票的质量、提高学生的鉴赏能力，王华权还加入了“鉴赏力评价”“自我认知度”等多个评价维度。“鉴赏力评价”是将学生对每件作品的排名与该作品最终排名相比较，投票偏差越小，就代表学生的投票准确率越高，在“鉴赏力”维度的评分就会越高。

“自我认知度”是将学生对自己作品的排名和大家投票结果的偏差做一个对比，以便学生了解自我认知和公众评价之间的差别，避免过度自信或自卑。这些成绩“都是由大数据的计算生成的，不是靠老师的主观产生的。”王华权表示。

为了在最后的综合作业评比中脱颖而出，学生们可谓“八仙过海，各显神通”。让20级机械专业的潘卓锴印象最为深刻的作品是一把可以伸缩的“手里剑”模型，而他自己则选择采用双面加工的方法制作了一把M16步枪。

遗憾的是，由于时间不够以及制作技术较为复杂，这把“M16”最终以半成品的形式出现在了作品展示台上。但潘卓锴表示：“能通过所学知识将自己的想法变作实体，已经很有魅力了！”

学生作品展示

（滑动以查看更多）

而马永宜作为“3D数字工匠入门”的助教，也见到了许多别出心裁的综合作业。“虽然同学们在平时作业中经常出现问题，但是他们最后做的大作业是‘花里胡哨’的。”回忆起综合作业评选的现场，马永宜饶有兴致地向我们介绍，“相比起机械专业学生的严谨和技巧应用，非专业的同学们往往在创意设计上更胜一筹，有些同学甚至会专门做一个介绍视频或PPT为自己的作品拉票。”让马永宜印象深刻的是一件颇具艺术感的作品：材料堆砌成有层次感的形状，其上是一只生动活泼的小鸟，作品上还有涂鸦的印记。

乐趣课堂提能力

谈及“3D数字工匠入门”，余芷妮的评价是“有趣”“轻松”。她认为最有意思的一节课是学习3D打印。与PPCNC“切萝卜”式的减材制造不同，3D打印是像“蚕吐丝”一样的增材制造。

余芷妮的课程作业

（左图为3D打印作品）

余芷妮用3D打印做了一个蓝色的心形盒子，盒子上还有她自己输入、打印出来的字母“KSWL”。“虽然做的不好，有很多瑕疵，但是玩的很开心。”余芷妮说。

而让陈思蓉觉得比较有趣的课程内容则是“一把钥匙开一把锁”，学生需要使用PPCNC制作出一把与模型一模一样的钥匙，最后制作出的钥匙要能打开锁才能算成功。然而陈思蓉的钥匙制作完之后，却打不开锁。当时已无时间重新雕刻，所幸她灵机一动，按照老师提供的样本，用锉刀修整了一下钥匙工件的毛刺，最后竟然成功打开了锁。

“一把钥匙开一把锁”

当然，大多数人并没有陈思蓉那么幸运。数控加工是一个极为精细的工作，从规划刀路到装夹料块，往往容不得一点差错。潘卓锴在制作“心心相印”时，不小心将粉色代木上的爱心切掉了一半，导致整个作品都要报废重做。

也正因如此，检验作品的环节便显得“惊心动魄”。老师或者助教负责对每节课的最终作品进行检验，根据完成作品的先后次序排名自动生成成绩。对此，王华权难掩笑意地回忆到：“在检验钥匙是否合格的时候，我会装作打不开锁的样子，故意吊他们胃口。这下我旁边的学生就着急了，一直念着‘能不能打开呀’，直到我把锁打开，她才松了口气。”

王华权始终致力于推动这门课的教学模式能走进更多高校的课堂，来促进教学的数字化转型。迄今为止，国内已经有80多所院校引进了PPCNC及其相关教程，其中不乏像浙江大学、哈尔滨工业大学、吉林大学、南方科技大学等知名高校。美国斯坦福大学以及麻省理工学院媒体实验室的多位博士生，曾组团专程前来深圳大学体验王华权的数字化制作课程。

PPCNC介绍及课程国际交流展示板

谈及创课初衷，王华权回忆起他在深圳一家企业工作的经历，“我工作的企业70％的人都是全国前十名高校的本科生、研究生。他们的聪明自然是没话说的，就是缺一点‘实现’能力。”王华权认为，“要用‘实现能力’来深化对学生的‘实践’要求。“科学界的那些巨人们，他们都不仅会看书、会写文章的，还会制作实物。像牛顿、麦克斯韦、达芬奇那样的大科学家，他们其实都是很好的工匠。”

通过带队深圳大学本科生回访麻省理工学院，王老师发现，该校前沿科学实验室的博士生们，几乎个个都是操作数控机床的高手。因此，他由衷希望学生能在课堂中体会“实现能力”带来的乐趣，并逐步提高自身的“实现能力”。

如今，王华权已经退休六年有余。陈成对这门课也有一些新的设想，他希望能将轻量化设计和激光三维扫描两个方面引入课堂，推动课程提质增量，带来更多的活力。

“3D数字工匠入门”（曾经称为“数字化制作DIY”）几经变迁，这门课程在十几年的教学中日臻完善。学生不仅能零门槛学习数字制作技术，更重要的是，在学习过程中锻炼了自身发现问题、分析问题、解决问题和与人沟通的能力，并将品德教育、劳动教育和审美教育，润物细无声地融入到教学活动中，一切“尽在不言中”。

注视着陈列历届学生作品的致信楼S503教室，王华权不由发出感慨，“让我惊喜的东西太多了，每次看到这些学生作品，都能感受到年轻人非凡的想象力和创造力。年轻人的智慧需要我们去激发，去为他们创造展示的平台。”

S503教室作品展示柜

文字 | 蔡秋丽 翁晗洺 王星月

图片 | 王星月 部分由受访者供图

视频 | 陈星宇

排版 | 王星月

监制 | 崔震

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