3D打印在UG課程教學中的應用

林俊生

[摘 ? ? ? ? ? 要] ?近年來，關于3D打印技術在教育領域運用的新聞越來越多。隨著智能制造的進一步發展成熟，新的信息技術、控制技術、材料技術等不斷被廣泛應用到制造領域，3D打印技術也將在教育領域發揮積極的作用，3D打印走進教育行業成為一種常態，各技工院校也相繼開設3D打印課程。

[關 ? ?鍵 ? 詞] ?3D打印;UG課程;技校學生

[中圖分類號] ?G712 ? ? ? ? ? ? ? ? [文獻標志碼] ?A ? ? ? ? ? ?[文章編號] ?2096-0603（2018）25-0176-01

一、概述

（一）什么是3D打印

3D打印技術，是以計算機三維設計模型為藍本，通過軟件分層離散和數控成型系統，利用激光束、熱熔噴嘴等方式將金屬粉末、陶瓷粉末、塑料、細胞組織等特殊材料進行逐層堆積黏結，最終疊加成型，制造出實體產品。

（二）什么是UG

UG是Unigraphics的縮寫，這是一個交互式CAD/CAM（計算機輔助設計與計算機輔助制造）系統，它功能強大，可以輕松實現各種復雜實體及造型的建構。

二、技校學生的特點

技工院校大部分學生初中階段學習成績不好，受到學校和老師的關注少，他們的共同特點是：（1）智商較高，好奇心強，接受新生事物能力強。（2）很多人都有一技之長。（3）自信又脆弱，敏感而自私。（4）往往具有成年人很難理解的古怪愛好。（5）比較了解中國社會的主流思想和價值觀，且價值觀更加現實。（6）市場消費觀念強烈，但名利作用被過分強化。

三、UG課程的教學

UG軟件是集成CAD/CAM/CAE的大型軟件，涵蓋了工業制造從產品設計到生產的全套開發流程，功能非常強大，應用非常廣泛。根據學生的特點并結合我校的實際情況，為更好地培養實用型和具有一定專業技術和技能的學生，在第二學年第二學期開設本課程。

（一）常用的UG教學方法

UG課程是一門偏重于實踐的課程，特別強調培養學生的動手能力。由于技工院校學生素質不高，自覺能力和自控能力較低，通常采用的教學方法是：先由老師來講解功能指令、按鈕的使用;然后給出一個實例，并將實例操作示范一遍;最后學生模仿老師的操作步驟將老師給定的例子練習一遍。這種方法學生大多能模仿完成給定的實例，但要獨立去完成其他造型時會顯得無從下手。

（二）學生對于UG的應用能力低下

在多年的本課程教學過程中發現，大部分學生在開始學習UG課程時信心很足、很感興趣，隨著學習深入、難度提高又缺少課后練習拓展，導致應用能力低下，主要體現在：（1）在教學過程中軟件命令的講解篇幅較大，學生不能夠理解;（2）教學針對實例對象，學生在課堂上只練習教學上的實例拓展應用少，在獨立面對其他實例時感覺無從下手;（3）學生只在課堂上進行學習和練習，課后使用軟件少，由于學生自覺性差，對于像UG這種實操性強的課程，不加以練習很容易遺忘。

四、3D打印誘導教學

在UG課程的教學中，講究“學”和“做”相結合，因為本課程是第二學年第二學期的課程，學生學習了機械制圖和AutoCAD等課程后有一定的讀圖繪圖能力。采用誘導教學能改變教師為主導的灌輸式教學，以學生為主體，使學生能積極思考，改被動為主動，充分調動學習熱情和積極性。

教學過程中通過展示3D打印好的產品（該產品為“阿里”造型盒，內宿學生用來裝肥皂），激發學生的興趣，引導學生去思考產品是由哪些功能指令做出的造型、如何導出造型并完成3D打印。

造型盒的制作過程：打開UGNX7.5軟件進入草圖狀態繪制“阿里”平面圖形（如圖2）;完成草圖繪制進行拉伸，設置拉伸參數，完成“阿里”造型（如圖3）;對“阿里”造型進行抽殼設置并完成造型盒的制作（如圖4）;導出“阿里”造型盒，導出格式為stl（如圖5）;打開Cura切片軟件對“阿里”造型盒進行參數設置（如圖6）;參數設置完成后導出處理文件;打開3D打印機進行打印機操作、參數設置、打印完成產品。

通過“阿里”造型盒的制作，學生可以較快地掌握圓弧相切約束、剪切在草圖繪制中的實際運用，拉伸功能參數的設置，抽殼功能設置實體功能的運用，導出造型格式等UG功能指令的運用。

UG教學大多是在機房完成上機作業，每個學生思路和操作不一樣，完成作業的時間也不相同，因此，布置課堂練習題目針對性強，突出所講指令的常規功能，與所講指令和實例相似的應用，以達到鞏固的目的，同時也側重于所講指令擴展功能的運用，這樣更有利于充分發揮學生的創造能力，激發學生的想象力。

五、結語

通過教學實踐表明，3D打印運用在UG課程教學中，能充分調動學生學習的積極性，讓學生在創新能力和動手實踐能力上得到訓練，將學生的創意、想象變為現實，將極大地提高學生動手和動腦的能力;對學生知識的傳授由傳統教學方法變為學生能力的培養，極大地激發學生的興趣，使得對知識的掌握更牢固。