3D打印技術應用在中職教學中的改革探索

孫傳

摘 要：3D打印技術在航空、醫藥、制造業等諸多領域得到廣泛應用，社會關注度越來越高。很多中職學校順應時代發展需要，逐步開設了3D打印技術應用專業，為社會輸送大批3D打印專業人才。本文詳細介紹了3D打印技術，闡述3D打印技術相關原理，探索3D打印技術在中職教學中的應用，為制定3D打印技術應用人才培養改革方案提供參考與借鑒。

關鍵詞：3D打印技術應用 中職 應用專業教學 改革探索

3D打印技術經過幾十年的發展，在社會生產生活中的應用范圍越來越廣泛。科學合理地應用3D打印技術，有助于為社會經濟和諧、穩定發展提供堅實的基礎保障。3D打印技術應用專業對于中職學校而言，屬于新型專業，為提升中職學校培養3D打印技術應用專業人才的質量及效率，應不斷對教育方式進行改革探索，進而為培養更多、更優秀、更專業的3D打印技術應用專業人才夯實基礎。

一、3D打印技術概述

3D打印技術，又稱為增材制造技術，是借助3D打印機，以三維數字模型作為重要基礎，借助主要包括PLA、ABS、光敏樹脂、陶瓷、金屬、石膏以及橡膠等材料，通過運用物理層層疊加的方式，逐層增加材料，最終實現三維實體的先進技術。3D打印技術作為具有顛覆性的科學技術，集合了多個領域的研究成果，科學技術含量非常高。

二、3D打印技術原理及優勢

1.3D打印技術原理

在日常生活中，提到打印技術，大多數人首先想到的是打印電子文檔或者照片，很少會聯想到3D打印。3D打印有不少與2D打印相似相悖之處，相似之處是噴墨打印技術，相悖之處是成品的生產方式。3D打印技術是借助特定機械設備，將打印材料通過層層噴涂的方式注入三維空間中，最終形成三維立體圖像。3D打印技術精度較強，不僅能將三維數字模型的微小細節完全還原，相比于傳統的生產制造，其打印出來的實物更生動形象。3D打印技術在實際應用過程中，主要包括四個階段：建立三維數字模型階段、分層處理材料階段、打印生產制造階段、后處理成型產品階段。

2.3D打印技術優勢

3D打印技術的優勢體現在四個方面：其一，3D打印技術不需要對物體進行切削，直接出成品;其二，3D打印技術最明顯的優勢是適合生產結構復雜、體積小的產品，且不需要擔心尺寸誤差;其三，幾乎不會出現廢料;其四，生產迅速，制造周期較短;其五，應用多樣性的材料，能夠根據不同產品的特性，實現不同性質材料的產品范疇要求，進行生產制造。

三、3D打印技術應用專業教學改革

1.建立實訓實習基地

中職學校專業教學需注重對學生實踐操作能力的培養，首先要建設具備一定規模的3D打印實訓中心。實訓中心主要圍繞油泥模型制作實訓室、原型制作實訓室、三維數字設計實訓室、三維掃描實訓室、3D打印實訓室、激光切割實訓室、3D打印機拆裝實訓室、創客工坊等建設，為學生掌握3D打印技術，提供基礎訓練及實操。校外實訓基地應和當地產業的生產一線相互結合，為學生提供更多頂崗實習的機會。頂崗實習是學生學習專業生涯中的重要環節之一，因此，學校應利用自身專業的優勢，與企業積極建立良好的合作關系，共同建設校外實訓基地，依托企業的先進設備和技術，為學生提供基于實際工作的指導，讓學生在真正的工作環境中掌握當下最先進且實用的技術，提前養成良好的職業習慣，學到更多實用性技術及技能。

2.加強師資隊伍建設

中職學校要將3D打印技術應用專業建設好，過硬的師資隊伍是前提。3D打印技術應用專業教學改革，要求教師有較強的專業理論基礎，同時也要有較強的實踐技能，能夠解答學生的各種問題。因此，專業化教學要求教師不僅有較高的教學水平，還需要有豐富的工作經驗。此外，學校對現有的教師教學隊伍應開展技能再培訓，培養教師一專多能，不斷提高教師的專業水平和實踐能力。針對學生頂崗實習期間可能遇到的問題，學校還要和企業達成共識，從企業招聘具有豐富實踐經驗的專業技術人員，建立雙導師體系，充實教師隊伍，打造“雙師型”教師隊伍，滿足3D打印技術應用專業教學改革的需求，從而有效提高教學效率，保證教學質量。

3.理論實踐緊密結合

現階段，我國教育教學主張培養創新型與實踐型人才，3D打印技術應用專業在中職教學改革過程中，應當提升對其重視程度，開展多樣化的專業知識實踐活動，提升學生的知識轉化能力。3D打印技術主要是通過借助計算機輔助設計軟件，獲取設計數據文件，隨后再運用粉末狀的金屬或塑料材料打印成實物產品的先進技術。講解這種前沿技術，往往能夠提升學生的求知欲，讓往常沉悶的課堂氛圍瞬間活躍起來。在課堂上教師一般先向學生詳細講解相關理論知識，再通過布置課堂作業，以此來鞏固學生理論知識的掌握，為后面將知識轉化為實踐能力打下基礎。有了理論知識的鋪墊，在實踐教學過程中，讓學生對課本上的知識點進行有針對性的實踐操作，不僅有助于強化知識，還能提高專業知識實踐能力，對促進學生全面發展、深入教學改革具有積極意義。

4.創設課堂情境教學

在教學課堂中創設融合情境展開教學，能夠使學生更加直觀明了地獲得新的專業知識，所以教師在教學時應重視師生互動，加強師生交流，更好地營造課堂氛圍，提高教學效果。在教學中，教師設置帶有啟發性、挑戰性的問題，為學生提供自己動手動腦參與的機會，讓學生獨立學習，通過觀察、分析、綜合、歸納、研究，去發現實踐操作中的問題，提出問題，培養分析和解決問題的能力。融入情境教學模式和運用互動式的教學形式，不僅轉變了傳統單一的教學模式，使學生在課堂中感受到不一樣的3D體驗和教學感受，還能夠在課堂上凸顯3D打印技術的價值和作用，學生可以清楚地接觸到實物，獲得更直觀的體驗，加深對知識的理解，激發學習興趣，教學效果也得以有效提升。

5.探索新的教學方法

對新知識、新技術進行探索學習的第一動力源于興趣，興趣的形成有助于提升學生學習的積極主動性。3D打印技術應用專業在教學改革過程中，應當將激發學生的學習興趣作為核心，調動學生的學習動力。在傳統的教學方式中，教師一般是通過口頭對知識進行講解，學生很難在短時間內對知識有全面深刻的理解。這種枯燥的教學方式，還會讓學習感到乏味，導致知識難以吸收，學習主動性下降，不利于學生的全面發展。對此，教師應當對傳統的教學方式進行轉變，順應教育教學發展，制定符合學生實際發展的教學方案，調動學生學習專業知識的積極性。在3D打印技術應用教學過程中，教師可以通過借助多媒體軟件，播放與專業知識相關的典型案例，有助于擴大學生的專業知識認識范圍，還能讓學生了解到將來自己所從事行業的工作形式，幫助學生更加直觀地接受、理解知識，對提高3D打印技術應用專業在中職教學改革的進程具有積極意義。

3D打印技術應用專業在中職學校教學過程中仍然處于探索階段。為培養出更多優秀的3D打印技術專業人才，應當根據學生的實際學習情況，對傳統的教學授課方式進行改革，并在培養人才專業知識技能的同時，要注重對人才各方面綜合素質的培養，進而為社會3D打印技術領域培養更多高素質技術技能型人才。

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（作者單位：浙江省機電技師學院）