任務驅動法在“零件快速成型——3D打印”教學中的實踐

摘#8195;要：本文探討運用任務驅動法進行教學，讓學生更快、更牢地學會“零件快速成型——3D打印”，并以“槽輪機構撥盤快速成型”為例進行了論述分析。

關鍵詞：3D打印#8195;任務驅動法#8195;零件3D打印方案

3D打印作為一門新開設的課程，如何讓學生盡快掌握這門技術，并能夠加以運用，這對教師的教學方法提出了較高的要求。為此，筆者結合以往教學經驗，運用任務驅動法進行教學，以“槽輪機構撥盤快速成型”任務為例進行教學探討。

一、槽輪機構撥盤快速成型任務設置

本課程是在學生已經學習了Solidworks、UG等三維立體造型軟件的基礎上，通過“任務驅動法”培養學生獨立完成從測繪到建立三位數字模型，再到利用3D打印機打印出一個可以使用的零件的能力，使學生能夠在今后走上工作崗位后解決類似問題。

1.任務的確定

教學中使用的槽輪機構教具，由于長時間使用，其撥盤上的圓柱銷斷裂，無法帶動槽輪轉動，需要更換新的撥盤零件。本任務就是制作槽輪機構撥盤零件。

2.任務的提出

學生在規定時間內用3D打印機打印出一個撥盤零件，并且安裝到槽輪機構中，使槽輪機構的運轉恢復正常。

3.研究任務，制訂方案，創建零件模型

首先回顧零件快速成型法的加工過程，如圖所示。然后將學生分成若干小組，各小組各自獨立進行零件測繪、在電腦上利用solidworks創建零件的三維模型（數字模型）并根據任務要求制訂零件3D打印方案，要根據零件的打印質量、打印速度以及材料的用量和支撐材料是否容易移除等因素，合理設置打印參數。要求既要速度快，又要保證零件質量，符合設計要求。

圖#8195;零件快速成型法的加工過程

二、任務實施

各組完成制訂零件3D打印方案后，根據自己的方案，用3D打印機打印撥盤零件。

在打印零件過程中，要不斷強調3D打印的注意事項，并利用多媒體演示一些由于不當做法造成的不良后果。如：UP打印軟件僅支持STL和UP3格式的文件；在模型布局時，模型應盡量靠近打印平臺中心區域，否則打印時模型邊緣會翹曲；在打印時，應盡量使打印機遠離氣流，防止氣流對打印質量造成影響；要先把模型撤下打印平臺，再移除，否則會使整個平臺彎曲；在噴嘴和打印平臺溫度較高時，要嚴禁用手直接觸摸等等。

三、任務交流

在完成打印后，教師請每組派一位同學上前演示零件模型的創建過程以及制訂3D打印方案參數的依據，展示本組的打印作品，并把它安裝到槽輪機構中，進行工作演示。

在教學中，有的小組片面追求打印速度，減少打印時間，結果在參數設置上考慮不全面，雖然速度比較快，但是打出的撥盤強度較低。在安裝槽輪機構后，撥盤零件一受力就會發生塑性變形，造成槽輪機構無法使用。

筆者借此機會進一步指出合理設置打印參數的重要性。在設置打印參數時要綜合考慮各種因素，結合其他課程所學的知識，針對具體要求，尋找最佳打印參數。

四、任務評價

各組學生根據任務完成任務的情況，進行自評、小組評議；不同小組之間根據任務完成評價表進行互評。學生填寫《任務完成評價表》。

《任務完成評價表》主要包括以下幾項內容：能否設計合理方案；能否正確測繪零件并創建零件數字三維模型；作品是否外表平整光潔；能否完成零件替代，并達到使用要求；能否遵守安全操作規程；是否有團隊協作精神；是否學習積極主動，不怕困難等個人項目和組間互評項目。

五、任務總結

教師根據各組完成任務的情況加以點評，指出各自的優缺點，強調應根據零件使用要求來確定打印質量、打印速度，要考慮材料的用量等因素，合理設置打印參數。

利用“任務驅動法”進行教學，可以使學生在學中做、做中學，趁熱打鐵，及時應用所學知識來解決實際問題，從而極大地提高學生學習興趣。同時，當學生在動手過程中出現問題時，教師可以及時加以指導，使學生更加加深印象，防止今后出現類似問題。

（作者單位：江蘇省常州技師學院）