林云峰

摘要：《機械設計》課程兼?zhèn)浠A性和實踐性，對于機類專業(yè)學生綜合素質培養(yǎng)來講，是一門至關重要的主干課。但是傳統《機械設計》教學模式過于僵化，難以保證課程教學質量，由此本文提出基于3D打印的案例式教學的方式和方法，希望打開《機械設計》教學的新格局。首先對《機械設計》課程特點、存在問題和3D打印技術進行了簡單介紹，接著倡導以3D打印技術為基礎案例式教學的方式改變傳統課程教學模式，進而對于3D打印案例式教學的實現路徑進行了分析，希望可以給予實際3D打印的案例式教學工作一定的啟示。

關鍵詞：機械設計；3D打印技術；案例教學模式

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）29-0197-02

3D打印外在不斷發(fā)展的過程中，開始慢慢滲透到各行各業(yè)中去，逐步從工業(yè)向民用發(fā)展，在眾多應用領域和行業(yè)中，教育教學對于3D打印的應用也進行了嘗試和探索，以《機械設計》課程教學為例，希望在3D打印的基礎上真正實現案例式教學模式的探索，希望由此迎來全新的《機械設計》課程教學格局。

一、《機械設計》課程的特點以及當前教學中存在的問題

1課程特點分析。《機械設計》是機類專業(yè)的一門專業(yè)基礎課，其特點表現為：設計性（結果不唯一）、實用性（聯系實際）和繁雜性。其繁雜性特點又表現為“五多”，即關系多、門類多、要求多、公式多和圖表多。關系多指涉及諸多先修課程：如機原、公差、制圖、金工、力學等等；門類多指典型零部件多、且類型多，而設計方法各有所不同；要求多指設計同一機器或零件，應同時滿足性能、工藝性、經濟性等多個要求；公式多指設計計算公式；圖表多指設計中需要查圖表地方很多。總之，課程牽涉到的知識點較多，難度較大，理論性和實踐性較強，對于學生的邏輯思維能力、空間想象能力和實踐動手能力要求較高。

2課程教學存在的問題。從當前課程教學的現狀來看，存在問題集中體現在：傳統教學方法依然是主導，重視理論學習，忽視實踐運用；實踐操作環(huán)節(jié)比重較低，教學灌輸式傾向嚴重；教材與教學嚴重不協調，與學生素質與課時等不匹配、不同步，教學知識點處于彼此孤立的狀態(tài)?？傊?，當前課程教法落后，效果不佳，手段單一，急需進行創(chuàng)新、調整和改善。

二、《機械設計》應用3D打印案例式教學模式的必要性

在《機械設計》課程中應用3D打印案例式教學模式，就是通過3D打印來提高學生學習興趣與動力，豐富教學方法手段，推動案例教學法在課程教學中的應用，由此促進課程教學質量的提升，主旨在培養(yǎng)學生的工程素養(yǎng)，即工程表達能力、工程計算能力和良好工程習慣，并注重學生多向思維和創(chuàng)新能力的訓練。下面對3D打印案例式教學模式基本情況進行簡單介紹：很多機械專業(yè)的學生在接觸機械制圖的時候，因為空間想象能力比較差，難以實現平面投影視圖與零件圖像之間的轉化，常依托影射規(guī)則來實現三維零件圖形的感知，這種認識過程存在很大的缺陷和不足，投影視圖不能全面形象地展現出零件三維圖形，也就難以保證學生對于機械制圖的深刻理解。此時，無論是依靠實體教學模型，還是依靠零件模型來幫助教學，都會消耗很多的時間去備課以及很多的資源去設計，不僅效率低下，教學效果也不可能很好，畢竟學生沒有切身的參與進去。但是應用3D打印的案例教學模式就可以打破這樣的格局。無論處于何種課程情境中，教師都可以在3D打印技術的幫助下，很容易打印出對應的立體模型，并且依照實際課程案例需求，實現對應的切割和改變，由此可以得到更加具體的三維零件模型，甚至實現設計結果的驗證，在此過程中學生切實的參與進去，在3D打印技術的幫助下，也能夠準確的找到案例教學法的切入點，這對于促進課程教學質量而言，是很有意義的嘗試和探索。

三、《機械設計》應用3D打印案例式教學模式的策略

1.基于3D打印的案例式教學模式的優(yōu)勢分析。在課程教學過程中運用案例教學模式，是當前該課程教學的普遍共識，認為這樣的教學模式可以給予學生更多的機會去了解設計要點、方法和步驟，可以融合貫穿課程知識點，但是一直以來難以找到比較好的契機去推動案例式教學模式的開展。3D打印技術運用到教育領域之后，展現出其輔助教學的效能，我們意識到《機械設計》應用3D打印案例式教學模式的時機已經到來。該教學模式的優(yōu)勢集中體現在：其一，促進課程教學模式的改革，改變課程教學格局，使得其展現出參與式、啟發(fā)式、探究式和討論式的特點來；其二，促進課內講授時間的縮短與課時匹配，使學生積極主動參與進去，有利于學生自主學習鉆研能力的培養(yǎng)，以更大的興趣參與到課程學習中去；其三，妥善處理理論教學與實踐教學之間的關系，使得課內與課外的比重也朝著理想的方向發(fā)展；其四，有利于改變課程評價方式方法，在平時表現和期末考試成績的綜合評比之下，對于學生的成績進行綜合考量，由此形成更好的教學效果。

2基于3D打印的案例式教學的實現路徑選擇。從目前教學經驗來看，《機械設計》應用3D打印案例式教學實現途徑主要有以下幾種：①整體案例式教學。即將課程設計任務納入到課程教學體系，以課程整體教學案例的視角去開展課程設計，使課設內容和知識點得到優(yōu)化組合。這種教法一般都是以建立3D打印案例模型的方式，使得課程設計更有目標性和針對性。在使用整體案例式教學法的時候，要注重案例的合理選擇，必須要具有代表性，其涵蓋的課程知識點應該與課設題目之間存在特定的聯系，由此可以保證課設任務的合理分解和安排，這才能夠保證整體案例式教學法效果的實現。②任務法教學。教學案例設計要與課設題目關聯，并且在此基礎上將其合理的分組安排，以任務驅動的方式，使得學生能夠學習到對應的知識，進而實現課設題目相關任務的完成，在此基礎上實現學生課外主動學習探究習慣的培養(yǎng)。任務驅動教學的過程中，關注的主要環(huán)節(jié)在于：以3D打印為基礎，實現不同任務情境的塑造，由此才能夠保證任務法教學效益和效率的實現。在此教法運用的過程中需要注意以下內容：任務情境設置要保證與學生的知識系統相關，與學生的平時生活相關，與學生的興趣點相關，與學生的認知能力相關，這是保證學生切實融入到對應課程教學的重要手段。③實物教學法。就是倡導在3D打印的幫助下，盡可能的塑造更多的零件模型和機械模型，使得原本空洞的講述過程變?yōu)檠劬梢钥吹降膶嶋H物品，由此實現教學效益和質量的提升。在實物教學法運用的過程中，教師在課程設計中需要注意以下幾個方面：其一，找到學生工程表達能力培養(yǎng)的難點和重點，以此為切入點，實現對應實物的塑造，保證學生在參與3D打印的過程中能夠更加清楚的去了解實物的構造，以提升實際的理解效益；其二，鼓勵學生以小組的方式去開展模型的改進和設計制作過程中，給予學生更多的機會去接觸去探究，由此實現學生多向思維、創(chuàng)新能力和實踐能力的培養(yǎng)提升，這也是本教學模式的最大優(yōu)勢之一。④實習法教學。為了實現課程理論知識與實踐知識之間的融合，為了促進不同課程之間的聯動，常會采用的教學策略為：以動手操作方式引導學生去分析問題、討論問題和探究問題。例如制圖課中的減速箱測繪，二維CAD繪圖，三維CAD，機設課軸系零件拆裝實驗，都可以以實習教學方式來貫穿進行，不斷加深學生實際感性認知，并引導激發(fā)對原理理論的探究。實習法貫徹的過程中，需要對于實習過程進行引導和監(jiān)督，對于學生可能遇到的問題，要在他們自己探討的基礎上，給予對應的引導，由此才能夠發(fā)揮對應的效益。⑤競賽法教學。引入競爭獎勵機制，在各章節(jié)知識（按常用零件）教學過程中，加重對平時表現的評價在總評成績中的占比，將課程設計成績與課程成績聯動，采用競賽法擇優(yōu)3D打印學生的設計成果模型，激發(fā)學生的學習興趣和鉆研精神。3D打印可以為競賽法的執(zhí)行營造良好的操作環(huán)境，學生可以在3D打印的引導下，保證以更加真實的姿態(tài)參與到競爭中去，并且以能夠以更加直觀的方式來呈現競賽取得的結果，這對于實際的教學效率提升，教學氛圍營造來講，是很有必要的舉措。

四、結束語

綜上所述，《機械設計》應用3D打印的案例式教學模式，其的確能夠引導課程教學質量朝著更高的方向發(fā)展和進步。對于課程專業(yè)教師而言，應該樹立教學創(chuàng)新理念，正確認識3D技術在機械設計案例教學過程中的應用價值，找到全新課程教學策略，由此保證《機械設計》的教學格局得到全面改善和調整。除此之外，還需要做好以下幾個方面的工作：其一，學校要積極參與到3D打印技術引入的工作中去，正確認識3D打印對于《機械設計》課程質量提升的積極作用，由此保證建立健全對應的3D打印案例式教學體系，保證具備良好的3D打印技術環(huán)境和氛圍；其二，對于課程應用3D打印技術的方式和方法進行探討和研究，鼓勵教師積極在此方面進行探索，在形成成熟的教學案例之后將其推廣，由此發(fā)揮3D打印技術在促進專業(yè)教學效益提升的作用。

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