何 寅

（武漢船舶職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖北 武漢 430050）

0 引 言

《3D打印技術(shù)》課程是學(xué)習(xí)3D打印技術(shù)的核心專業(yè)課。在學(xué)生了解3D打印概述理論基礎(chǔ)上，掌握3D測量設(shè)備操作、逆向設(shè)計(jì)軟件和三維繪圖軟件后，有意向從事3D打印技術(shù)相關(guān)行業(yè)的學(xué)生可以通過理實(shí)一體化教學(xué)掌握設(shè)備的規(guī)范操作，了解技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域和就業(yè)方向。同時(shí)，針對(duì)“機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽”“互聯(lián)網(wǎng)+大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)比賽”“逆向設(shè)計(jì)與3D打印”等賽項(xiàng)，《3D打印技術(shù)》課程能夠幫助學(xué)生針對(duì)賽項(xiàng)內(nèi)容進(jìn)行提前演練，做好備賽工作。

1 教學(xué)改革

1.1 教學(xué)內(nèi)容制定

課程教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容和項(xiàng)目載體的設(shè)計(jì)既要充分考慮增材制造行業(yè)發(fā)展、3D打印技術(shù)崗位要求，也要立足學(xué)?，F(xiàn)有的實(shí)訓(xùn)條件。武漢船舶職業(yè)技術(shù)學(xué)院通過組織企業(yè)調(diào)研、回訪畢業(yè)生的就業(yè)情況，了解3D打印技術(shù)的應(yīng)用行業(yè)及其對(duì)應(yīng)的職業(yè)行為、高職生的就業(yè)崗位及能力需求，則就業(yè)崗位和職業(yè)行為分析結(jié)果如表1所示。其中，模型處理分為模型前處理和模型后處理[1-2]。模型前處理主要負(fù)責(zé)對(duì)三維產(chǎn)品圖的檢查、修復(fù)和優(yōu)化，對(duì)產(chǎn)品掃描數(shù)據(jù)的逆向 設(shè)計(jì)和建模，直到獲得最佳打印效果；模型后處理主要負(fù)責(zé)對(duì)已經(jīng)打印好的模型進(jìn)行去除支撐、表面打磨、組裝以及上色等處理，以滿足交付要求。

表1 就業(yè)崗位和職業(yè)行為分析

1.2 學(xué)習(xí)目標(biāo)

根據(jù)就業(yè)崗位、職業(yè)行為分析制定教學(xué)內(nèi)容，立足學(xué)?，F(xiàn)有的設(shè)備，設(shè)定教學(xué)目標(biāo)包括知識(shí)目標(biāo)、技能目標(biāo)和態(tài)度目標(biāo)三方面[3]，分別如表2、表3和表4所示。

表2 知識(shí)目標(biāo)

表3 技能目標(biāo)

表4 態(tài)度目標(biāo)

2 教學(xué)設(shè)計(jì)

項(xiàng)目情境設(shè)計(jì)6個(gè)主題、1個(gè)拓展，從激發(fā)學(xué)習(xí)興趣、掌握工藝流程和規(guī)范操作開始，循序漸進(jìn)，由易到難。項(xiàng)目情境涵蓋貼近生活的手機(jī)支架、生動(dòng)的立體照片、流行的二維碼、逆向設(shè)計(jì)與打印省賽模擬演練、“大學(xué)生互聯(lián)網(wǎng)+創(chuàng)新創(chuàng)意比賽”產(chǎn)品創(chuàng)意設(shè)計(jì)模擬演練以及專業(yè)汽車零部件，全方位讓學(xué)生理解3D打印技術(shù)在日常生活、競賽和工業(yè)領(lǐng)域的實(shí)際應(yīng)用。

項(xiàng)目情境描述如表5所示。

拓展項(xiàng)目向?qū)W生介紹學(xué)?，F(xiàn)有相關(guān)設(shè)備的3種工藝的成型原理和應(yīng)用領(lǐng)域，通過優(yōu)秀畢業(yè)生講座讓學(xué)生了解3D打印在醫(yī)療、汽車等具體行業(yè)的實(shí)際應(yīng)用情況。

項(xiàng)目1為打印手機(jī)支架。采用模擬定制制造運(yùn)營模式，讓學(xué)生自行設(shè)計(jì)一款手機(jī)支架，完成模型設(shè)計(jì)、切片分層、模型擺放和3D打印等一系列工序。要求學(xué)生掌握規(guī)范操作FDM工藝3D打印機(jī)的流程，了解定制制造的過程。該情境通過讓學(xué)生打印屬于自己的手機(jī)支架，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

項(xiàng)目2為立體照片的打印。要求學(xué)生課上選擇一張有意義的照片，處理成可進(jìn)行3D打印的模型。設(shè)置好切片參數(shù)后，操作Polyjet工藝3D打印機(jī)完成立體照片的打印。該項(xiàng)目可面向全校進(jìn)行立體照片定制打印。

通過完成項(xiàng)目1和項(xiàng)目2，學(xué)生可初步掌握FDM工藝3D打印機(jī)和Polyjet工藝3D打印機(jī)的規(guī)范操作流程[4]。從項(xiàng)目3開始難度增大，模型處理內(nèi)容增多，將進(jìn)一步提升學(xué)生實(shí)操中處理問題的能力。

表5 項(xiàng)目情境描述

項(xiàng)目3為打印立體二維碼。由于二維碼圖形復(fù)雜且包含細(xì)小的結(jié)構(gòu)，實(shí)操過程中學(xué)生需要掌握設(shè)備能夠打印的最小尺寸，才能保證打印后二維碼能夠被識(shí)別，同時(shí)還要具備雙色打印和打印過程中更換材料的技能。

項(xiàng)目4為逆向復(fù)制模型打印。該項(xiàng)目基于“三維測量與逆向設(shè)計(jì)”賽項(xiàng)，要求學(xué)生完成產(chǎn)品掃描、數(shù)據(jù)處理、模型切片、復(fù)制打印和精度檢驗(yàn)等內(nèi)容[5]。該項(xiàng)目包括對(duì)前期課程學(xué)習(xí)的總結(jié)和設(shè)備操作技能的鞏固。

項(xiàng)目5為創(chuàng)意設(shè)計(jì)產(chǎn)品打印，是基于“互聯(lián)網(wǎng)+大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)”賽項(xiàng)，學(xué)生以小組形式，自定主題進(jìn)行一次天馬行空的創(chuàng)意設(shè)計(jì)，并用打印機(jī)實(shí)現(xiàn)。

項(xiàng)目6為專業(yè)實(shí)訓(xùn)，根據(jù)上課學(xué)生的專業(yè)不同，要求學(xué)生打印一件與自己專業(yè)相關(guān)的零件。

項(xiàng)目4到項(xiàng)目6，要求學(xué)生在實(shí)操過程中掌握模型的優(yōu)化設(shè)計(jì)、打印參數(shù)的優(yōu)化設(shè)置以及常見簡單故障的處理。

3 結(jié) 論

目前，3D打印技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣，包括食品、時(shí)尚、建筑、模具、汽車、藝術(shù)設(shè)計(jì)、珠寶設(shè)計(jì)、生物醫(yī)療以及航空航天等行業(yè)?！?D打印技術(shù)》課程作為總結(jié)性和實(shí)踐性的課程，能夠讓學(xué)生將電腦屏幕上的三維模型快速轉(zhuǎn)為實(shí)物，驗(yàn)證產(chǎn)品的尺寸、形狀、結(jié)構(gòu)和裝配。設(shè)計(jì)的教學(xué)項(xiàng)目涉及創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目、學(xué)科競賽項(xiàng)目以及逆向設(shè)計(jì)項(xiàng)目，并與學(xué)生其他專業(yè)課程相結(jié)合，如機(jī)械制圖、模具設(shè)計(jì)、機(jī)械原理以及夾具設(shè)計(jì)等，讓學(xué)生在實(shí)踐中更好地加深理論理解，拓展創(chuàng)新思維，更好地理解3D打印行業(yè)發(fā)展和崗位技能要求以及與傳統(tǒng)制造行業(yè)的結(jié)合點(diǎn)。