3D打印技術應用在中職教學中的改革探索

李光繞

引言

3D打印是一種基于數字模型，利用粘合劑材料逐層打印來塑造物體的快速原型技術。與傳統制造技術相比，最大的區別是添加劑制造。目前，3D打印技術正從概念走向實踐，點燃了第三次全球工業革命的導火索。作為我國制造業培養技術和管理人才的搖籃，3D打印技術在中等職業教育中的應用具有十分廣闊的市場和前景[1]。過去，制造業是勞動密集型產業，企業大多設在勞動力成本較低的發展中國家，設計與生產線距離較遠。這種長期的發展不僅破壞了發展中國家的生態資源，而且限制了發展中國家對發達國家的設計，使其無法實現經濟轉型，走上健康發展的道路。3D打印技術的出現，使得制造業從勞動密集型產業向人才密集型產業轉型成為可能。設計線與生產線合二為一，產品可根據市場需求印刷。

一、3D打印技術在中職教學中應用現狀分析

上世紀90年代，我國開始了3D打印技術的研究，中國是世界上第三個能夠自主發展加性制造業的國家。到目前為止，我國一些中等職業院校已經開展了應用3D打印技術的教學實踐[2]。職業教育中的3D打印將從實驗階段走向成熟應用階段，中職院校的寶貴經驗和成功經驗可以為中職教師在教學中正確應用3D打印技術提供寶貴的經驗，避免不必要的資源和時間浪費。

二、3D打印技術為中職教學方式的改革

3D打印技術在教育中的應用一直受到研究者的廣泛關注。與歐美國家相比，中國是一個傳統的制造業國家。3D打印技術不僅帶來創意思維的變革[3]，也顛覆了整個領域。因此，3D打印在我國中等職業教育中的應用是一場革命。教學是一個雙向的過程：教師的交流和學生的接受，形成一個完整的教學鏈條。3D打印技術對教學的影響不僅是教具的更新，更是教學思想、教學方法和教學模式的變化。3D打印技術不僅是一種技術，更是一種產業創新，中等職業教育作為制造業人才培養的起點，應適應這一變化，完成自身的轉型。

三、3D打印教學應用模式

3.1教學實施過程概述

基于3D打印技術的教學實施過程包括六個核心模塊：問題情境創設、3D模型設計、3D模型構建、3D模型打印、教學開發和教學評價。教學實施過程依次分為六個模塊。在創設問題情境的過程中發現問題后，學習者在解決問題的任務情境下設計并構建3D模型。然后，打印物理3D模型，通過課堂互動中的展示、討論和應用活動對模型進行驗證和修改，解決實際問題。最后，通過評價環節，提煉設計技巧，完善設計理念，提高學習者的設計能力和創新能力。

3.2核心模塊分析

（1）問題情境創設

對學習者來說，創設問題情境可以激發學習者的學習興趣。從學習者的學習經驗、知識結構和教學內容出發，創設一個有興趣、有探索、有延伸的問題情境，幫助學習者獨立學習、相互合作，將有效激發學習者強烈的問題意識和動機，有助于激發學習者的深入思考、探究欲望和研究熱情。同時，可以發掘學習者的設計靈感，創作出既有價值又令人耳目一新的新作品。對于教師來說，幫助學習者發現一個高質量的問題，激發學習者的求知欲望，將為后續教學活動的順利開展打下基礎。

（2）三維模型設計

在創設問題情境階段后，學習者在受到問題的刺激后，思維得到了激活和活躍。這一階段是最敏感、最容易出現創新思維的階段。在設計理念的指導下，學習者遵循設計原則，滿足學習者的個性化需求，解決實際問題。教師針對學習者在設計過程中存在的問題實施個性化指導，幫助學習者在模型構建的早期階段降低設計錯誤的概率。

（3）三維模型打印

模型打印主要由3D打印機實現。學習者只需將數字三維模型數據傳輸到三維打印機上，然后選擇匹配的打印介質，并根據打印要求設置打印機參數，即可輕松方便地完成模型打印。

3.3課堂應用和教學評價

將打印的三維模型應用于課堂，教師通過課程設計科學合理地安排模型應用的時間和地點，為學習者創造一個寬松、自由的學習環境。通過模型展示和課堂互動，學習者可以充分地進行交流和互動，討論模型中存在的問題。最后，通過評價模塊驗證了模型的可用性，驗證了結論的正確性。教師對模型給予反饋，引導模型再次修改，學習者進行自我評價和相互評價，不斷完善模型。

四、總結

三維（3D）打印技術是一門新興的技術，其在中職教師教學中的應用將是一個長期關注的問題。根據區域經濟轉型的特點，整合各利益相關者資源，開展中職教師學習應用3D打印技術普及工程，本文通過查閱相關文獻對3D打印技術在中職教學中的應用，同時也分析了3D打印教學應用模式。中職院校作為培養適應經濟社會發展的高素質勞動者和技能型人才的基地，有必要轉變傳統的教學觀念，推廣應用3D打印技術，進一步的探索3D打印技術在中職教學中的重要作用。中職教師作為知識傳授的主體，需要掌握3D打印技術正確應用的規律，并在教學中正確應用3D打印技術[4]，從而有效提高教學效率。

參考文獻

[1]王偉偉.3D打印技術在中職教育改革背景下的應用[J].中學時代，2013（11）：22-22.

[2]孫傳.3D打印技術應用在中職教學中的改革探索[J].職業，2020，No.553（15）：43-44.

[3]宋國梁.中職3D打印技術及教學改革探究[J].現代職業教育，2019，000（006）：206-207.

[4]朱姝，趙劍東.3D打印技術在中職教師教學中的應用研究[J].中國教育技術裝備，2016，000（010）：39-41.

作者單位：湖南省瀏陽市龍伏鎮春田社區