3D打印技術(shù)應(yīng)用在中職教學(xué)中的改革探索

董南林

摘要：3D打印技術(shù)應(yīng)用專業(yè)在中職學(xué)校教學(xué)過程中仍然處于探索階段。為培養(yǎng)出更多優(yōu)秀的3D打印技術(shù)專業(yè)人才，應(yīng)當(dāng)根據(jù)學(xué)生的實(shí)際學(xué)習(xí)情況，對(duì)傳統(tǒng)的教學(xué)授課方式進(jìn)行改革，并在培養(yǎng)人才專業(yè)知識(shí)技能的同時(shí)，要注重對(duì)人才各方面綜合素質(zhì)的培養(yǎng)，進(jìn)而為社會(huì)3D打印技術(shù)領(lǐng)域培養(yǎng)更多高素質(zhì)技術(shù)技能型人才。

關(guān)鍵詞：3D打印技術(shù);中職教學(xué);改革

一、3D打印技術(shù)概述

3D打印技術(shù)，又稱為增材制造技術(shù)，是借助3D打印機(jī)，以三維數(shù)字模型作為重要基礎(chǔ)，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(yùn)用物理層層疊加的方式，逐層增加材料，最終實(shí)現(xiàn)三維實(shí)體的先進(jìn)技術(shù)。3D打印技術(shù)作為具有顛覆性的科學(xué)技術(shù)，集合了多個(gè)領(lǐng)域的研究成果，科學(xué)技術(shù)含量非常高。

二、3D打印技術(shù)原理及優(yōu)勢(shì)

2.1 3D打印技術(shù)原理

在日常生活中，提到打印技術(shù)，大多數(shù)人首先想到的是打印電子文檔或者照片，很少會(huì)聯(lián)想到3D打印。3D打印有不少與2D打印相似與相悖之處，相似之處是噴墨打印技術(shù)，相悖之處是成品的生產(chǎn)方式。3D打印技術(shù)是借助特定機(jī)械設(shè)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(shù)精度較強(qiáng)，不僅能將三維數(shù)字模型的微小細(xì)節(jié)完全還原，相比于傳統(tǒng)的生產(chǎn)制造，其打印出來的實(shí)物更生動(dòng)形象。3D打印技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用過程中，主要包括四個(gè)階段：建立三維數(shù)字模型階段、分層處理材料階段、打印生產(chǎn)制造階段、后處理成型產(chǎn)品階段。

2.2 3D打印技術(shù)優(yōu)勢(shì)

3D打印技術(shù)的優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在四個(gè)方面：其一，3D打印技術(shù)不需要對(duì)物體進(jìn)行切削，直接出成品;其二，3D打印技術(shù)最明顯的優(yōu)勢(shì)是適合生產(chǎn)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、體積小的產(chǎn)品，且不需要擔(dān)心尺寸誤差;其三，幾乎不會(huì)出現(xiàn)廢料;其四，生產(chǎn)迅速，制造周期較短;其五，應(yīng)用多樣性的材料，能夠根據(jù)不同產(chǎn)品的特性，實(shí)現(xiàn)不同性質(zhì)材料的產(chǎn)品范疇要求，進(jìn)行生產(chǎn)制造。

三、中職教育3D打印技術(shù)應(yīng)用專業(yè)建設(shè)存在的問題

3D打印技術(shù)作為一種新型技術(shù)，其發(fā)展過程漫長(zhǎng)，新形勢(shì)下，國(guó)內(nèi)尚未有3D技術(shù)與職業(yè)教育深度融合的典型案例，這需要廣大教師們不斷去摸索。職業(yè)教育3D打印技術(shù)應(yīng)用專業(yè)建房存在一系列問題，主要表現(xiàn)在：

第一，成本昂貴。眾所周知，3D打印技術(shù)尚處于初級(jí)發(fā)展階段，需要不斷完善，且3D打印機(jī)成本昂貴，對(duì)技術(shù)的快速發(fā)展產(chǎn)生較大的阻力。第二，打印材料存在的問題。3D打印機(jī)作為一種新型技術(shù)，打印材料以納米材料為主，費(fèi)用昂貴，且選擇空間小，最后形成的產(chǎn)品物理性能欠佳、安全性不高，這會(huì)在很大程度上影響職業(yè)院校決策管理層在選擇是否開設(shè)3D打印機(jī)專業(yè)重要因素。第三，技術(shù)問題。現(xiàn)階段，3D打印機(jī)技術(shù)的使用需要以3D打印機(jī)作支撐，但是，目前3D打印機(jī)尺寸規(guī)格缺乏統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，目前來看，為了有效配合職業(yè)課堂，便捷、輕巧的打印機(jī)是主流。其次，打印機(jī)的打印速度也是影響課堂教學(xué)效率的重要因素，現(xiàn)在市場(chǎng)上的打印機(jī)打印塑料制品差不多要10多個(gè)小時(shí)，打印金屬制品差不多要100個(gè)小時(shí)，這就意味著無法在有限的課堂教學(xué)時(shí)間內(nèi)完成打印教學(xué)工作。

四、3D打印技術(shù)應(yīng)用專業(yè)教學(xué)改革

4.1 建立實(shí)訓(xùn)實(shí)習(xí)基地

中職學(xué)校專業(yè)教學(xué)需注重對(duì)學(xué)生實(shí)踐操作能力的培養(yǎng)，首先要建設(shè)具備一定規(guī)模的3D打印實(shí)訓(xùn)中心。實(shí)訓(xùn)中心主要圍繞油泥模型制作實(shí)訓(xùn)室、原型制作實(shí)訓(xùn)室、三維數(shù)字設(shè)計(jì)實(shí)訓(xùn)室、三維掃描實(shí)訓(xùn)室、3D打印實(shí)訓(xùn)室、激光切割實(shí)訓(xùn)室、3D打印機(jī)拆裝實(shí)訓(xùn)室、創(chuàng)客工坊等建設(shè)，為學(xué)生掌握3D打印技術(shù)，提供基礎(chǔ)訓(xùn)練及實(shí)操。校外實(shí)訓(xùn)基地應(yīng)和當(dāng)?shù)禺a(chǎn)業(yè)的生產(chǎn)一線相互結(jié)合，為學(xué)生提供更多頂崗實(shí)習(xí)的機(jī)會(huì)。頂崗實(shí)習(xí)是學(xué)生學(xué)習(xí)專業(yè)生涯中的重要環(huán)節(jié)之一，因此，學(xué)校應(yīng)利用自身專業(yè)的優(yōu)勢(shì)，與企業(yè)積極建立良好的合作關(guān)系，共同建設(shè)校外實(shí)訓(xùn)基地，依托企業(yè)的先進(jìn)設(shè)備和技術(shù)，為學(xué)生提供基于實(shí)際工作的指導(dǎo)。

4.2 加強(qiáng)師資隊(duì)伍建設(shè)

中職學(xué)校要將3D打印技術(shù)應(yīng)用專業(yè)建設(shè)好，過硬的師資隊(duì)伍是前提。3D打印技術(shù)應(yīng)用專業(yè)教學(xué)改革，要求教師有較強(qiáng)的專業(yè)理論基礎(chǔ)，同時(shí)也要有較強(qiáng)的實(shí)踐技能，能夠解答學(xué)生的各種問題。因此，專業(yè)化教學(xué)要求教師不僅有較高的教學(xué)水平，還需要有豐富的工作經(jīng)驗(yàn)。此外，學(xué)校對(duì)現(xiàn)有的教師教學(xué)隊(duì)伍應(yīng)開展技能再培訓(xùn)，培養(yǎng)教師一專多能，不斷提高教師的專業(yè)水平和實(shí)踐能力。針對(duì)學(xué)生頂崗實(shí)習(xí)期間可能遇到的問題，學(xué)校還要和企業(yè)達(dá)成共識(shí)，從企業(yè)招聘具有豐富實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的專業(yè)技術(shù)人員，建立雙導(dǎo)師體系，充實(shí)教師隊(duì)伍，打造“雙師型”教師隊(duì)伍，滿足3D打印技術(shù)應(yīng)用專業(yè)教學(xué)改革的需求，從而有效提高教學(xué)效率，保證教學(xué)質(zhì)量。

4.3 理論實(shí)踐緊密結(jié)合

現(xiàn)階段，我國(guó)教育教學(xué)主張培養(yǎng)創(chuàng)新型與實(shí)踐型人才，3D打印技術(shù)應(yīng)用專業(yè)在中職教學(xué)改革過程中，應(yīng)當(dāng)提升對(duì)其重視程度，開展多樣化的專業(yè)知識(shí)實(shí)踐活動(dòng)，提升學(xué)生的知識(shí)轉(zhuǎn)化能力。3D打印技術(shù)主要是通過借助計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件，獲取設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)文件，隨后再運(yùn)用粉末狀的金屬或塑料材料打印成實(shí)物產(chǎn)品的先進(jìn)技術(shù)。講解這種前沿技術(shù)，往往能夠提升學(xué)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?qū)W生詳細(xì)講解相關(guān)理論知識(shí)，再通過布置課堂作業(yè)，以此來鞏固學(xué)生理論知識(shí)的掌握，為后面將知識(shí)轉(zhuǎn)化為實(shí)踐能力打下基礎(chǔ)。

4.4 創(chuàng)設(shè)課堂情境教學(xué)

在教學(xué)課堂中創(chuàng)設(shè)融合情境展開教學(xué)，能夠使學(xué)生更加直觀明了地獲得新的專業(yè)知識(shí)，所以教師在教學(xué)時(shí)應(yīng)重視師生互動(dòng)，加強(qiáng)師生交流，更好地營(yíng)造課堂氛圍，提高教學(xué)效果。在教學(xué)中，教師設(shè)置帶有啟發(fā)性、挑戰(zhàn)性的問題，為學(xué)生提供自己動(dòng)手動(dòng)腦參與的機(jī)會(huì)，讓學(xué)生獨(dú)立學(xué)習(xí)，通過觀察、分析、綜合、歸納、研究，去發(fā)現(xiàn)實(shí)踐操作中的問題，提出問題，培養(yǎng)分析和解決問題的能力。融入情境教學(xué)模式和運(yùn)用互動(dòng)式的教學(xué)形式，不僅轉(zhuǎn)變了傳統(tǒng)單一的教學(xué)模式，使學(xué)生在課堂中感受到不一樣的3D體驗(yàn)和教學(xué)感受，還能夠在課堂上凸顯3D打印技術(shù)的價(jià)值和作用。

4.5 探索新的教學(xué)方法

對(duì)新知識(shí)、新技術(shù)進(jìn)行探索學(xué)習(xí)的第一動(dòng)力源于興趣，興趣的形成有助于提升學(xué)生學(xué)習(xí)的積極主動(dòng)性。3D打印技術(shù)應(yīng)用專業(yè)在教學(xué)改革過程中，應(yīng)當(dāng)將激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣作為核心，調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)力。在傳統(tǒng)的教學(xué)方式中，教師一般是通過口頭對(duì)知識(shí)進(jìn)行講解，學(xué)生很難在短時(shí)間內(nèi)對(duì)知識(shí)有全面深刻的理解。這種枯燥的教學(xué)方式，還會(huì)讓學(xué)習(xí)感到乏味，導(dǎo)致知識(shí)難以吸收，學(xué)習(xí)主動(dòng)性下降，不利于學(xué)生的全面發(fā)展。對(duì)此，教師應(yīng)當(dāng)對(duì)傳統(tǒng)的教學(xué)方式進(jìn)行轉(zhuǎn)變，順應(yīng)教育教學(xué)發(fā)展，制定符合學(xué)生實(shí)際的和學(xué)生感興趣的項(xiàng)目開展教學(xué)，調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)專業(yè)知識(shí)的積極性。在3D打印技術(shù)應(yīng)用教學(xué)過程中，教師可以通過借助信息化手段，播放與專業(yè)知識(shí)相關(guān)的典型案例，有助于擴(kuò)大學(xué)生的專業(yè)知識(shí)認(rèn)識(shí)范圍，還能讓學(xué)生了解到將來自己所從事行業(yè)的工作形式，幫助學(xué)生更加直觀地接受、理解知識(shí)，對(duì)提高3D打印技術(shù)應(yīng)用專業(yè)在中職教學(xué)改革的進(jìn)程具有積極意義。

結(jié)束語

3D打印技術(shù)經(jīng)過幾十年的發(fā)展，在社會(huì)生產(chǎn)生活中的應(yīng)用范圍越來越廣泛。科學(xué)合理地應(yīng)用3D打印技術(shù)，有助于為社會(huì)經(jīng)濟(jì)和諧、穩(wěn)定發(fā)展提供堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)保障。3D打印技術(shù)應(yīng)用專業(yè)對(duì)于中職學(xué)校而言，屬于新型專業(yè)，為提升中職學(xué)校培養(yǎng)3D打印技術(shù)應(yīng)用專業(yè)人才的質(zhì)量及效率，應(yīng)不斷對(duì)教育方式進(jìn)行改革探索，進(jìn)而為培養(yǎng)更多、更優(yōu)秀、更專業(yè)的3D打印技術(shù)應(yīng)用專業(yè)人才夯實(shí)基礎(chǔ)。

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