基于3D打印技術(shù)的高職機(jī)械類(lèi)課程改革探析

何歡歡

摘要：本文通過(guò)對(duì)3D打印技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀做出分析，并著眼于當(dāng)前高職教育改革的方向。提出將3D打印技術(shù)作為機(jī)械類(lèi)課程設(shè)置的重要輔助內(nèi)容應(yīng)用至教學(xué)當(dāng)中，同時(shí)對(duì)課程實(shí)施過(guò)程進(jìn)行了探究。最終提出了合理化的建議，為下一步課程改革提供了可行性的參考。

關(guān)鍵詞：3D打印技術(shù)；機(jī)械；課改

中圖分類(lèi)號(hào)：G710文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號(hào)：2095-9214（2016）08-0181-01

一、前言

2015年國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)增速逐漸放緩，由供求關(guān)系變化以及產(chǎn)能過(guò)剩導(dǎo)致的建筑、機(jī)械等行業(yè)的蕭條萎靡進(jìn)一步凸顯。國(guó)務(wù)院多次召開(kāi)會(huì)議研究制定應(yīng)對(duì)措施并相繼印發(fā)了《工業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)規(guī)劃》、《中國(guó)制造2025》等一系列重要文件。力求通過(guò)相關(guān)產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)、深化改革提振中國(guó)制造業(yè)走出困境?；诖水?dāng)前3D打印技術(shù)的興起無(wú)異于一次重要的產(chǎn)業(yè)技術(shù)改革創(chuàng)新，其所蘊(yùn)含的巨大潛力與價(jià)值必將逐漸的顯現(xiàn)并為社會(huì)進(jìn)步、經(jīng)濟(jì)發(fā)展做出貢獻(xiàn)。結(jié)合當(dāng)前的經(jīng)濟(jì)形勢(shì)與3D打印技術(shù)廣闊的發(fā)展前景，筆者作為一名教育工作者將3D打印技術(shù)融入到日常的教學(xué)當(dāng)中就顯得尤為的重要。

二、3D打印技術(shù)的研究現(xiàn)狀及應(yīng)用前景

（一）研究現(xiàn)狀

3D打印技術(shù)也可以稱(chēng)之為快速成型技術(shù)，是在二維平面制作的基礎(chǔ)上通過(guò)平面的疊加與實(shí)體材料堆積最終完成立體產(chǎn)品的制作。此項(xiàng)技術(shù)最早研究于上世紀(jì)90年代的美國(guó)，我國(guó)開(kāi)始3D打印技術(shù)的相關(guān)研究開(kāi)始于1994年。目前在我國(guó)從事3D打印技術(shù)研究的主要以高校為主。其中清華大學(xué)的研究主要側(cè)重于材料堆積技術(shù)與生物醫(yī)療方面，以電子束選區(qū)軟化技術(shù)為主。北京航空航天大學(xué)以及西北工業(yè)大學(xué)主要研究領(lǐng)域?yàn)榻饘?D打印設(shè)備的研發(fā)與與制造，以選區(qū)激光燒結(jié)技術(shù)為主。西安交通大學(xué)的研究主要方向?yàn)楣夤袒I(lǐng)域，西北工業(yè)大學(xué)的研究方向主要為激光近凈成形技術(shù)。

（二）應(yīng)用前景

3D打印技術(shù)隨著研究領(lǐng)域的不斷深入、相關(guān)技術(shù)的不斷創(chuàng)新、大量打印產(chǎn)品的實(shí)踐認(rèn)證，目前已經(jīng)較為廣泛的應(yīng)用至社會(huì)生產(chǎn)的各個(gè)領(lǐng)域。3D打印已經(jīng)應(yīng)用于模具制造產(chǎn)業(yè)，傳統(tǒng)的模具制造業(yè)具有材料耗費(fèi)率大、精度低、生產(chǎn)復(fù)雜等缺點(diǎn)，而3D打印機(jī)的出現(xiàn)將會(huì)給模具制造業(yè)打來(lái)歷史性的改變。在建筑行業(yè)我國(guó)已經(jīng)利用3D打印機(jī)獨(dú)立打印出房屋，其各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到相關(guān)要求。在精密儀器的制造過(guò)程中也包含有3D打印設(shè)備的作用，3D打印機(jī)可以通過(guò)設(shè)計(jì)與制作生產(chǎn)出適合特定使用條件的精準(zhǔn)零部件。在生物醫(yī)療方面3D打印技術(shù)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)人造血管、人造耳朵的打印。在教育科學(xué)研究領(lǐng)域不少高校在創(chuàng)建3D研究機(jī)構(gòu)的同時(shí)也開(kāi)辦了3D打印愛(ài)好者社團(tuán)，培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)散性思維以及創(chuàng)新意識(shí)。

三、3D打印技術(shù)融入高職教育課程的探討

（一）3D打印技術(shù)輔助機(jī)械類(lèi)人才培養(yǎng)

3D打印技術(shù)雖然應(yīng)用廣泛涉及的學(xué)科門(mén)類(lèi)眾多，但是其基礎(chǔ)還是傳統(tǒng)意義的三維制圖與建模。有其基礎(chǔ)性也就決定了該技術(shù)與機(jī)械類(lèi)課程的聯(lián)系是非常緊密的。筆者通過(guò)對(duì)高職類(lèi)機(jī)械學(xué)生學(xué)習(xí)動(dòng)力的研究與分析認(rèn)為，當(dāng)前學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)力最原始的還是來(lái)源于興趣。而3D打印技術(shù)的前瞻性、創(chuàng)新性、新穎性將會(huì)給學(xué)生帶來(lái)巨大的視覺(jué)與思維沖擊。其次當(dāng)前全國(guó)機(jī)械制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)迅速，對(duì)于高端技能人才的需求也日益迫切。因此高職院校誰(shuí)能適應(yīng)好經(jīng)濟(jì)社會(huì)對(duì)于人才的需要，誰(shuí)能培養(yǎng)出合格的人才，誰(shuí)就能在職業(yè)教育中獨(dú)占鰲頭。所以對(duì)于我們的教學(xué)而言提高學(xué)生知識(shí)層次，適應(yīng)社會(huì)發(fā)展需要刻不容緩。而3D打印技術(shù)的相關(guān)學(xué)習(xí)將會(huì)使我們學(xué)生的知識(shí)技能水平更上一個(gè)臺(tái)階，為今后更好的就業(yè)，更好的服務(wù)社會(huì)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

（二）3D打印機(jī)技術(shù)融入教學(xué)內(nèi)容具體方法及步驟

3D打印技術(shù)對(duì)于高職機(jī)械類(lèi)人才培養(yǎng)有著很強(qiáng)的應(yīng)用價(jià)值，因此可以嘗試著將3D打印技術(shù)逐步運(yùn)用到教學(xué)當(dāng)中去。為此，首先要做的就是制圖課程的改革，鑒于3D打印技術(shù)與三維制圖有著精密的聯(lián)系，可以將該課程擴(kuò)展開(kāi)來(lái)在，教學(xué)中逐漸融入三維制圖的學(xué)習(xí)。進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生的空間想象與三維制圖能力。其次是機(jī)械基礎(chǔ)課程的改革，3D打印產(chǎn)品的最終完成除了具備三維繪圖的能力作為基礎(chǔ)之外，還需要將機(jī)械設(shè)計(jì)的思路融入到相關(guān)產(chǎn)品中去。這就需要我們對(duì)機(jī)械基礎(chǔ)課程做適應(yīng)3D打印技術(shù)要求的相關(guān)擴(kuò)展。如在機(jī)械基礎(chǔ)課程的教學(xué)中增加機(jī)械設(shè)計(jì)部分的教學(xué)內(nèi)容，開(kāi)展為期一周左右的課程設(shè)計(jì)，培養(yǎng)學(xué)生的設(shè)計(jì)思維。最后改革教學(xué)評(píng)價(jià)體系，在評(píng)價(jià)體系中融入創(chuàng)新環(huán)節(jié)，鼓勵(lì)學(xué)生通過(guò)三維繪圖方法的創(chuàng)新、機(jī)械課程設(shè)計(jì)的優(yōu)化來(lái)提高3D打印技術(shù)所需要的基本能力。

（三）擴(kuò)展課堂，多元化引入3D打印技術(shù)

目前高職院校教學(xué)改革如火如荼，在緊緊抓住課堂課教學(xué)改革的同時(shí)，高校也正逐漸將學(xué)生的第二課堂作為課堂改革的重要環(huán)節(jié)被應(yīng)用?；诖斯P者認(rèn)為開(kāi)展多元化的興趣社團(tuán)豐富學(xué)生課余文化生活的同時(shí)，讓學(xué)生在興趣與樂(lè)趣中掌握知識(shí)是一個(gè)非常好的教學(xué)途徑。3D打印技術(shù)作為輔助教學(xué)的重要手段，更應(yīng)當(dāng)將其作為學(xué)生第二課堂被廣泛推廣。有條件的高職院?？梢愿鶕?jù)學(xué)生的興趣組建3D打印興趣社團(tuán)，并安排相應(yīng)的專(zhuān)業(yè)教師進(jìn)行授課。每周社團(tuán)活動(dòng)安排1-2次為宜，這樣既不耽誤學(xué)校正常教學(xué)工作進(jìn)度，教師也有充分的時(shí)間備課來(lái)提高教學(xué)質(zhì)量。

四、結(jié)論及建議

3D打印技術(shù)作為機(jī)械行業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)，深化改革的重要手段。應(yīng)當(dāng)運(yùn)用至高職院校的教學(xué)當(dāng)中。在教學(xué)中應(yīng)用這一技術(shù)將極大地開(kāi)闊學(xué)生的視野、豐富學(xué)生的知識(shí)結(jié)構(gòu)。對(duì)于提高學(xué)生的基礎(chǔ)理論素質(zhì)，培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力也有著極其重要的作用?；诖藶榱烁玫貙?D打印技術(shù)融入至高職機(jī)械類(lèi)專(zhuān)業(yè)的教學(xué)中，筆者也有幾點(diǎn)建議：

1.3D打印技術(shù)在深入研究的前提下，新技術(shù)、新方法、新論斷迅速的涌現(xiàn)。因此各高職院校應(yīng)當(dāng)定期組織相關(guān)專(zhuān)業(yè)教師學(xué)習(xí)先進(jìn)的3D打印技術(shù)，做到與時(shí)俱進(jìn)。

2.高職院校應(yīng)當(dāng)改革課程設(shè)置，為3D打印技術(shù)更好地融入教學(xué)提供前提保障。

3.創(chuàng)新教育方法、完善獎(jiǎng)懲制度。以便將3D打印技術(shù)有秩序、有質(zhì)量的開(kāi)展下去。

（作者單位：新疆應(yīng)用職業(yè)技術(shù)學(xué)院）

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