楊冬喆

摘 要：隨著3D打印技術(shù)的成熟與普及，其價值和優(yōu)勢在眾多行業(yè)中已取得了領(lǐng)先，而且應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴大和評價也日趨提升。作為培養(yǎng)技術(shù)技能型人才的職業(yè)教育，在改革創(chuàng)新中應(yīng)該加大對3D打印技術(shù)的引入和探索，使其為課堂教學帶來實效性的助力。通過應(yīng)用3D打印技術(shù)，不僅可以將課堂教學變得生動形象，而且有助于促進學生動手能力和空間想象能力的穩(wěn)固形成。

關(guān)鍵詞：3D打印技術(shù);機械教學;創(chuàng)新應(yīng)用

中圖分類號：G712? ??文獻標識碼：A

一、3D打印技術(shù)特點及優(yōu)勢

近年來隨著3D打印技術(shù)的快速發(fā)展，3D打印在教育領(lǐng)域中的應(yīng)用越來越受到關(guān)注，在教學、學習和研究領(lǐng)域帶來一系列令人矚目的創(chuàng)新與變革。與傳統(tǒng)的數(shù)控加工相比，3D打印技術(shù)生成真實三維實體的時間已經(jīng)縮短了數(shù)倍乃至數(shù)十倍。3D打印加工時間的長短僅取決于所打印實體的大小、復(fù)雜程度以及3D打印機性能。而傳統(tǒng)的數(shù)控加工根據(jù)模型的復(fù)雜程度、機器的性能、刀具的性能等，通常需要幾小時到幾天。3D打印技術(shù)不需要任何刀具、模具、夾具或機械加工過程，可以直接將在CAD軟件中繪制的三維數(shù)字模型轉(zhuǎn)換成真實三維實體，極大地簡化了制造過程，提高了制造效率。

二、3D打印技術(shù)在機械創(chuàng)新教學領(lǐng)域的應(yīng)用探索

1.將3D打印產(chǎn)品應(yīng)用到課堂教學的方式規(guī)劃

在課堂教學過程中使用3D打印產(chǎn)品，分為兩個層面。首先是單純地將3D打印產(chǎn)品帶入課堂，即教師在進行教學設(shè)計過程中，根據(jù)教學內(nèi)容和目標，將復(fù)雜的結(jié)構(gòu)模型利用課前準備時間，通過3D打印機制作好模型教具，在授課過程中通過與二維圖片、幻燈片、實物模型演示等手段相結(jié)合，對學生進行講解，使學生能夠直觀地學習。然后是讓學生在參與3D產(chǎn)品的制作過程中，從建模到制造成形，全都親身動手操作，體驗制作的全過程，實現(xiàn)在學習基礎(chǔ)知識與掌握關(guān)鍵部件制圖方式的前提下，以此拓展學生學習的知識點。

2.創(chuàng)新特色

基于3D打印技術(shù)機械結(jié)構(gòu)設(shè)計的新型教具與以往的傳統(tǒng)教具不同，該教具適當?shù)厝谌肓恕稒C械設(shè)計基礎(chǔ)》里面的一些機械結(jié)構(gòu)，貼合教學內(nèi)容，最大限度地提高學生的學習熱情。在機械實驗課教學中適當運用書本上介紹的機械機構(gòu)，充分發(fā)揮其特點做成組合式機械結(jié)構(gòu)教具，這對提高教學效率和教學質(zhì)量是非常有利的。在操作機械的時候，可以讓學生們深切體會機械機構(gòu)的運動原理。

3.實訓項目開展

3D打印技術(shù)應(yīng)用在前期培訓過程中要根據(jù)學生專業(yè)和層次，充分利用多媒體課件和視頻，并結(jié)合打印零件實物對學生進行知識講授和技術(shù)指導，采用多種教學方法著重介紹3D打印技術(shù)的加工過程、工藝原理和應(yīng)用特點，使學生深入了解3D打印技術(shù)，掌握從概念設(shè)計到零件制造的一般工藝流程。明確實訓任務(wù)和要求后，在指導教師的協(xié)助下，學生進入實訓階段，主要過程分為三個步驟：首先，學習并運用計算機輔助設(shè)計三維建模軟件，提交創(chuàng)意設(shè)計方案，自主設(shè)計出具有一定創(chuàng)新性、實用性的作品;其次，學習將作品模型轉(zhuǎn)換成3D打印的STL格式，并在切片打印軟件中對STL文件進行正確的切層處理及對各項工藝參數(shù)進行設(shè)置;最后，熟練掌握3D打印機的裝絲料、設(shè)備維護、上機打印等操作步驟，“真刀真槍”地打印出零件實物模型。

4.提高學生的動手能力與創(chuàng)新能力

項目課程實施是采用行動導向法進行的，產(chǎn)品設(shè)計、打印和裝配均由學生合作完成，學生的動手能力得到了很大的提高，設(shè)計中有所創(chuàng)新。而且3D打印需要漫長時間，對于培養(yǎng)學生的責任感有了一定的促進作用。將3D打印技術(shù)引入項目課程的應(yīng)用實施已初有成效，但也存在不足，需要繼續(xù)完善。不過實施后所獲取的經(jīng)驗，對于今后更好地將3D打印技術(shù)與現(xiàn)有的三維建模課程有效銜接、進行教學資源的開發(fā)甚至是“合二為一”、滿足學生不斷增長的好奇心都具有一定的借鑒意義。

總之，3D打印技術(shù)對于職業(yè)教育機械專業(yè)教學改革具有不可替代的作用和價值，它不僅能夠讓學生感受到機械工程的魅力，進而激發(fā)學習興趣和潛力，而且通過實踐體驗和感知能夠輕而易舉地在教學中高效掌握知識技能，確保教學流程與人才培養(yǎng)實現(xiàn)無縫對接的目標。而且最為關(guān)鍵的是能夠開闊學生視野并強化創(chuàng)新思維，最終為新時期機械專業(yè)教學優(yōu)化工作帶來有力的支撐。

參考文獻：

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