高職制造類課程融合D打印技術的教改探究

朱紅萍

摘要：近年來，3D打印作為一種新興的可視化技術和工具，已經被廣泛地引入到我國的教育教學中。在高職，這一技術的發展也為制造類專業的教育工作提供了新的途徑與拓展思路。本文通過將3D打印技術與專業課程有機融合，優化傳統教學方式，讓學生通過直觀實物來驗證設計結果的好壞，激發學習熱情，提高其思維創新與實踐能力。

關鍵詞：3D打印；高職；課程改革；制造類

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2018）12-0247-02

一、引言

被譽為“具有工業革命意義的制造技術——3D打印”，已在我國中小學創新教育課程中不斷鋪開。隨著“中國制造”向“中國創造”的轉型升級，國內多所高職院校也正將3D打印技術融入日常的專業課程教學中，極大地提升了專業教學質量。本文結合我院機械制造大類專業的實際教學情況，有機地將3D打印技術融入傳統的機械創新設計中，豐富了實踐教學，學生的參與熱情高漲。以《機械CAD/CAM技術》課程實際教學為例，通過課內與課外的結合，巧妙地將3D打印技術融入專業教學中，提高教學效果，極大地提升了學生的學習主動性和創新能力。

二、傳統機械專業教學現狀

作為高職機械專業的學生，需要具備一定的空間想象能力、CAD設計、CAM加工等方面的綜合能力。在日常的教學過程中，應給學生營造良好的學習氛圍，培養其較強的自主學習能力，讓其在教師的指引下，得到完整的理論與實踐訓練。對于高職學生，激發起他們的學習興趣，十分重要。教師采用傳統的教學方法和手段，往往很難使學生充分理解和接受所講授的知識點，也很難調動起學生學習的熱情，激發其創造性潛能，教學效果也大打折扣。高職機械專業中有許多理實一體化的課程，尤其是實踐性較強的專業課程，如果只是紙上談兵沒有實戰作品，是很難達到應有的教學效果的。

三、3D打印技術在高職教學中的應用現狀

3D打印技術在我國已流行一時，在國內多所知名院校都有專門進行3D打印技術研究的機構，其具有較高的研究水準。同時，許多高校也與相關企業合作，將研發的成果進行產業轉化。對于高職專業，將3D打印技術的引入教學，勢必會帶來新的途徑與思路。

國內有些高職院校的工業設計、藝術、醫學類等專業，開設了3D打印方面的課程，其在一定程度上調動了學生的學習興趣，收到了良好的教學效果，但在教學實踐過程中也顯露出一定的問題。應用現狀如下：（1）有些專業課程中，將3D打印的實物教學模型有機地應用于課堂教學中，讓學生能更加直觀地掌握所學知識；（2）針對專業教學知識點，開設定制專題設計。學生通過成立項目小組，團隊成員結合定制專題，進行方案及產品的開發設計，最終提交3D打印的成果，并進行展示匯報。（3）將合適的校企合作項目有機地融入相關教學環節中，不定期地開展以3D打印為主題的設計成果展，挑選出優秀設計產品。（4）通過“創客”平臺，鼓勵學生利用課余時間參加各項科技競賽、科研創新活動，逐步培養學生“發現問題、研究問題、解決問題、自主學習”的能力。

四、3D打印技術在《機械CAD/CAM技術》的應用

以《機械CAD/CAM技術》課程為例，將3D打印技術融入課程，讓學生掌握最新CAD/CAM應用技術，激發學習興趣和創新能力，使其具備較強的產品設計能力，成為從事產品設計與制造和生產管理的技能型人才。

此處，以設計收納裝置為例來講解如何適時將3D打印技術融入該門課程中，并通過小組分工合作，最終完成裝配體的設計、3D打印及裝配。

（一）三維模型設計

以小組合作（3—4名）方式，組員先根據課題，利用頭腦風暴法或直角坐標聯想法，得出抽象、簡單、模糊的詞匯座位創意原點，收集創意點子，集思廣益。并將創意利用三維軟件表現出來，圖1是某小組利用Rhino軟件設計出的收納裝置的三維造型圖。該收納裝置由三個零件組裝而成，學生在自主學習三維造型的過程中，不僅熟悉了Rhino軟件常用的命令，同時，也將團隊成員的創新設計理念融入本組的作品中，激發了他們學習的興趣，發揮了潛能。三維模型設計的最終定稿，教師可以規定一個時間段，不要僅僅局限在課堂上完成，可以讓學生在課后進行反復修改，以便得到最佳設計作品。

（二）三維設計產品的3D輸出

將Rhino軟件造型好的產品模型，轉成STL格式的文件，導入UP型3D打印設備。借助UP型設備，進行模型的輸出打印工作。具體步驟如下：將設備進行初始化→將ABS料絲擠出→打印預覽，進行相關參數設置→打印。

（三）教學反思

對于工科設計基礎類課程，將3D打印技術引入教學，可結合教師預先選定的項目課題，采用小組成員分工協作的形式，讓學生帶著問題去思考、去分析、去學習，使得學生的學習從被動接受到主動創造。一方面，可以使學生的發散思維、溝通意識、協作意識得以提升。通過3D打印實物展示，使學生的創意得以實現，讓學生有一定成就感，提高學習興趣。另一方面，可以提高學生的綜合能力。在課程的學習過程中，學生通過參與完成產品結構的設計、打印、分析、反復修改的全過程，其綜合知識及實踐創新能力得到了極大地提升。整個過程的參與極大地提高了學生的動手能力、發現問題的能力以及解決問題的能力，全面促進學生參與能力的發展。

對于機械類專業的專業必修課，可適度將3D打印技術引入課堂，通過這樣的教學改革，能有效提高學生的學習積極性，極大地激發學生的創新潛能。

五、結束語

3D打印技術對未來機械制造業的發展有著重要的意義，將3D打印技術適度引入專業課堂和實踐教學中，需要學校配套一定的資金、專業教師等教學資源。通過融入3D打印技術，極大豐富了教學內容，有效提高了學生的學習興趣、開拓了學生專業視野，提升了教師的教學效果。同時，為機械類課程課堂教學注入了新思維。

參考文獻：

[1]喬瑞麗.桌面3D打印技術在模具教學中的實踐[J].模具制造，2015，（1）：85-88.

[2]耿佩.淺析3D打印技術在鑄造成形中的應用[J].中國鑄造裝備與技術，2016，（1）：8-9.

[3]Alan F J.Development of a Valve-based Cell Printer for The Formation of Human Embryonic Stem Cell Spheroid Aggregates[J].Biofabrication.2013，（1）：1-12.

[4]鄭濤.3D打印技術在工業設計專業教學中的應用[J].教育教學論壇，2016，（4）：225-226.

[5]鐘麗霞.3D打印技術的教學創新應用研究：案例與趨勢[J].基礎教育信息化，2016，（8）：41-45.

[6]桂亮.3D打印技術在創客實踐教學環節中的應用[J].實驗技術與管理，2016，（10）：181-184.

[7]豐章俊.3D打印技術在機械專業教學中的應用[J].廣東職業技術教育與研究，2017，（1）：31-33.

[8]徐鼎等.3D打印技術在塑料加工成型及模具設計課程群教學改革中的應用探索[J].科教文匯，2015，（21）：58-60.

[9]李路娜.3D打印在UG_CAD課程教學中的應用初探[J].教育教學論壇，2016，（4）：200-201.

Under the New Situation on Higher Vocational Teacher Team Building Mechanism

ZHU Hong-ping

（Shazhou Professional Institute of Technology，Zhangjiagang，Jiangsu 215600，China）

Abstract：In recent years，with the continuous deepening of reform in higher education，higher vocational students' quality is declining. Many colleges seek a variety of cooperative education of higher vocational colleges，makes the students at different levels，which brings the new challenges and problems of higher vocational college class work. At present，many higher vocational colleges teacher team building system is not perfect，we proposes strategies and suggestions to strengthen the management of the construction of teacher team in higher vocational colleges，in order to improve the occupation education of the road.

Key words：New situation；higher vocational education；class teacher team；construction mechanism