中職3D打印技術及教學改革探究

宋國梁

[摘? ? ? ? ? ?要]? 中職院校作為培養高素質技能型人才的重要場所，在科技飛速發展的今天，傳統的教學模式已不能適應社會發展的需求，亟待改革。3D打印技術以其在教學應用中的諸多優勢，正在被廣泛的中職院校教學所重視。從3D打印技術的原理開始對這項技術進行剖析，分析3D打印技術在中職教學中的作用以及應用3D打印技術需要注意的一系列問題。

[關? ? 鍵? ?詞]? 中職;3D打印技術;教學

[中圖分類號]? G712? ? ? ? ? ? ? ? ?[文獻標志碼]? A? ? ? ? ? ? ? [文章編號]? 2096-0603（2019）06-0206-02

長久以來，中職院校的教學課程都是依據高等教育的教學內容而設定的，缺乏中職院校的獨立特色，也沒有認清中職院校與高等教育之間的本質區別。中職院校的教育對象和就業方向都與高等院校有著很大的不同。中職院校的學生大多基礎知識薄弱，學習積極性欠缺，傳統常規的教學方法很難激發他們的學習興趣。隨著社會經濟的發展，社會和企業對技術型人才的需要越來越多，也更加強調畢業生的實際動手能力。面對市場多元化需求，中職院校辦學應更加貼近企業實踐。

3D打印技術的出現，不僅對工業技術的發展發揮著重要作用，對中職教育的改革也同樣具有重要意義。

一、3D打印技術的原理

3D打印技術又稱為“快速成型技術”，是一種以數字模型文件為基礎，運用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料，通過逐層打印方式來構造物體的技術。其通常是經過建模、分層、打印、后期處理這四個階段來塑造一個可行的模型。

（一）三維建模

通過專業三維掃描儀或其他掃描設備獲取三維數據，然后應用獲得的三維數據生成三維模型。也可以通過一些三維建模軟件創建三維數字化模型?？傊?，要通過電腦先制作出一個3D模型。

（二）切片處理

輸入電腦的3D模型通過打印機設備的專業軟件，將模型切分成一層層的薄片模型，然后在進行噴墨打印。具體來說，切片處理需要更加加工模型的特征選擇合適的加工方向，在成型高度方向上用一系列一定間隔的平面切割近似后的模型，以便提取截面的輪廓信息。間隔越小，成型精度越高，但成型時間也越長，效率就越低，反之精度越低，效率就越高。

（三）成品加工

根據切片處理的截面輪廓，在計算機控制下，相應的成型頭按各截面輪廓信息做掃描運動，在工作臺上一層一層地堆積材料，然后將各層相粘結，最終得到原型產品。

（四）后期處理

從成型系統里取出成型件，進行打磨、拋光、涂掛，或放在高溫爐中進行燒結，進一步提高其強度。

二、3D打印技術在教學中應用的優勢

（一）提高學生主動學習的積極性

應用3D打印技術可以將書本上的二維圖形轉化為三維立體實物，能夠給學生更加直觀清晰的認識。而且以3D打印模型的新穎性特點可以大幅激發學生的好奇心和學習興趣，在教學中可以很好地發揮輔助教學作用。將3D打印技術引入課堂教學，一方面可以幫助學生將構想轉化為實體模型，另一方面也可以幫助學生加深對所學知識的理解，激發學生的學習興趣。

（二）培養學生的創新思維能力

3D打印技術為學生提供了將書本中的圖形轉化為實體模型的條件，學生可以自由發揮想象，盡情設計創新，結合書本知識和自己的理解，自由開展實物創作，體會將所學知識轉化為實體的樂趣。在引進3D打印技術融入教學過程中，學生的創新思維能力可以得到很好的鍛煉與提升。有了3D打印技術的輔助，學生可以將創新思維能力的培養貫穿于學習過程，為靈活運用所學知識創造出富含個性特色的實體作品創造有利條件。

（三）幫助教師探索新的教學方法

在3D打印技術引入教學之前，教師主要還是采用口述結合文字的形式開展教學活動，或者是借助多媒體設備輔助教學，增加教學活動的生動性。但是，對很多學科來說，這種見不到實物的課堂教學遠沒有結合實物進行教學的效果好。學生閱歷有限，立體思維能力也不是非常好，因此，一旦涉及三維立體圖形的理解問題，很多學生就會呈現吃力的現象。引入3D打印技術后，教師可采用全新體驗式教學方法，將抽象難懂的圖像轉化為立體實物呈現給學生，學生可以通過觀察觸摸這些立體模型，加深對所學知識的理解和認識。這種將抽象內容具體化教學模式創新，將書本理論知識簡單化、直觀化，使學生更容易理解，從另一個角度大幅提升學生學習效率。

（四）有助于中職教育與市場需求的對接

隨著3D打印技術的逐漸成熟，3D打印設備已在我國多個省市推廣應用。中職教育的目的在于服務社會，為社會發展培養高素質勞動技術型人才。因此，面對3D打印技術為我國工業發展帶來的巨大影響，在中職教育教學過程中引入3D打印技術，既有利于提高課堂教學效率，又可以讓學生更早地接觸我國制造業，更早了解現今社會的市場需求，從而有的放矢地提升專業素質，以利于更好勝任未來工作崗位。3D打印技術的引入為我國中職教育與市場需求的無縫對接打下了良好基礎，也為創新型勞動技術人才的培養提供了助力。

三、3D打印技術在教學實踐中應用的重點及注意事項

（一）認清我們3D打印技術在中職教育中應用的現狀和出現的問題

從20世紀90年代形始，我國對3D打印技術的相關研究不斷，這項技術逐步被大家所了解。如今，3D打印技術已經被不少中職院校引入教學活動，用于提升教學效率。甚至，有些中職院校專門開設了3D打印技術專業，以培養這方面的專業人才。目前，3D打印技術在職業教育領域正在逐步從實驗階段走向成熟，許多正確應用3D打印技術于教學活動的寶貴經驗已在教育領域被多方借鑒，并取得了理想的成果，避免了由于不當使用而造成的資源浪費和時間耽擱。

就目前來看，在中職教育中正確使用3D打印技術，首先要做充足的相關實踐調查，分析3D技術的實施環境和實施方法，其次要參考相應的文獻資料，了解前人應用這項技術的優勢和可能出現的問題，然后對以往職業教育引入3D打印技術的歷史實例進行分析，發現其中阻礙3D打印技術在職業教育中持續深入應用的原因以及順暢應用這項技術提升教學水平的寶貴經驗，進而取其精華、去其糟粕才能達到理想的實踐效果。

3D打印技術作為一種新型的教學輔助技術，雖然已被不少中職院校引入教學活動，但遠沒有達到普及的程度。目前，對3D打印技術的研究成果多停留在高等教育領域。從高等教育到中職教育的應用，不論是因為教學條件的限制還是學生接受能力的制約，這項教育改革的實施必定有一個艱苦的探索期。就現階段中職教師對3D打印技術的認識來看，大致可以分為三種情況：一是認識不足，不能在教學中充分發揮3D打印技術的優勢;二是認識片面，無法正確應用3D打印技術;三是雖有一定了解，但無法將職業教育的根本與3D打印技術緊密聯系起來，導致大量教育資源的浪費。

在職業教育中應用3D打印技術的目的在于提高教學效率，為社會經濟的發展培養高素質人才。因此，在應用3D打印技術之前，必須做好相應的實踐研究，總結正確使用這項技術的規律，在實施過程中應用科學方法對那些前人經驗得來的規律加以驗證，進而得出適合自身發展的可行性方案。只有這樣，才能算是正確應用3D打印技術服務于職業教育，才能在人才培養方面收到滿意的結果。

（二）進行宏觀規劃分層普及3D打印技術，避免資源浪費

我國中職教師由于年齡、專業、地域等多方面原因，個人素質參差不齊。在推薦3D打印技術輔助教學時，不能用統一的標準進行評定，需要分層次逐步普及推廣。

首先，可以根據地域進行分層。由于內地的制造業沒有沿海地區發達，對3D打印技術的應用也相應地涉及不多。而沿海地區激光快速成型技術已較成熟，應用3D打印技術的機會也比較多。因此，根據地域分層，一方面可以顧忌到當地制造業與3D打印技術的融合程度，提升3D打印技術的使用效果，另一方面也可以顧忌到區域差異，便于實施與當地相適應的應用方案，保證3D打印技術的順利推行。

其次，可以根據專業進行分層。不同的專業對3D打印技術的教學輔助需求也是不同的。對與傳統制造業相關的專業，用3D打印技術作為課堂教學輔助就可以了。而對與智能制造產業相關的專業，就要求學生必須熟練掌握3D打印技術，并對其有深入的了解和研究。相應的對專業教師的要求也要提高，這個專業的教師相比與其他專業的教師對3D打印技術需要有更加深入的研究和認識。目前，我國正處于傳統制造業向智能制造業轉型的階段，由此而產生的一些新興專業對3D打印技術的需要更高，這也就要求對應的專業教師必須具備更高的專業素質。因此，根據專業分層是正確應用3D打印技術必須注意的問題。

最后，根據教師素質進行分層。教師作為知識的傳播者，在職業教育中扮演著重要角色。教師對3D打印技術認識不足，必然嚴重影響到3D打印技術應用的教學效果，不但不能充分發揮3D打印技術的優勢，還很可能造成大量教學資源的浪費。

（三）整合資源降低3D打印技術使用門檻

目前，我國3D打印技術的核心力量仍主要集中在各高等院校的研發機構，而將高等院校的科研與職業教育領域的應用對接問題還不是很完善，無法做到良好互動。因此，如何實現高等教育與職業教育的雙贏發展，已成為3D打印技術良好實施需要重視的一項難點問題。職業教育所需的3D打印技術應用還需要高等院校科研機構的配合與支持，才能取得更好的教學效果。

此外，3D打印技術從研發到商業應用的轉換環節是掌握在制造業企業的手中。目前，職業教育與企業需求之間人存在著一些問題，很難實現真正的無縫對接。因此，職業教育在引入3D打印技術時必須先做大量市場調查，盡可能充分了解企業和市場的真實人才需求，從而有的放矢地普及3D打印教學，讓其更好地服務于人才培養。

3D打印技術的學習與應用涉及方方面面的利益，只有在實現多方利益共贏的基礎上，整合教育資源，合理應用3D打印技術，才能在職業教育中真正發揮3D打印技術的多項優勢。

四、結語

3D打印技術是一項新興技術。在職業教育領域開展3D打印技術的學習與應用活動，探索新時期社會經濟發展對職業教育的真正需求，分析在教學中正確應用3D打印技術的方法和規律，最終為職業教育的現代化發展提供強有力的技術支持。

參考文獻：

王永淇，孫佳.3D打印技術及其在職業教育領域的應用[J].遼寧農業職業技術學院學報，2017，19（6）：62-64.

◎編輯 武生智