高職教學(xué)模式下3D打印技術(shù)在CADCAM教學(xué)中的應(yīng)用

杜宛謙

（咸陽職業(yè)技術(shù)學(xué)院，陜西 咸陽 454950）

在目前的教學(xué)體系中，各個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)環(huán)環(huán)相扣，各司其職。對(duì)于技能教學(xué)我國給予了極高的重視，對(duì)于目前高職學(xué)生的技能培訓(xùn)我國始終給予高度重視，使得學(xué)生真正能夠?qū)W到一技之長。隨著計(jì)算技術(shù)的發(fā)展，CAD、CAM技術(shù)有了顯著的提高，相關(guān)的教學(xué)也在不斷深入，并且為了更好的完成教學(xué)，進(jìn)行各種方式的創(chuàng)新教學(xué)。近年來3D打印技術(shù)發(fā)展迅速，3D打印的方法不斷革新，將3D打印技術(shù)引入CAD、CAM技術(shù)中不僅能提高學(xué)生的設(shè)計(jì)水平，還能夠更好的學(xué)習(xí)目前的先進(jìn)制造技術(shù)，將實(shí)現(xiàn)一定程度的教學(xué)突破。

1 CAD/CAM的教學(xué)現(xiàn)狀

CAD/CAM是較為先進(jìn)的計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)方式，在機(jī)械領(lǐng)域是非常實(shí)用的設(shè)計(jì)工具，對(duì)于這門課程的學(xué)習(xí)，需要大量的實(shí)際練習(xí)才能夠真正掌握，對(duì)此，目前的CAD/CAM教學(xué)存在很多問題，尤其是在高職教育當(dāng)中。

1.1 重視程度不足

CAD/CAM不僅僅是一門單一的課程，是各個(gè)學(xué)科交叉而成，具有一定的復(fù)雜性，但是實(shí)用效果顯著，它涵蓋了計(jì)算機(jī)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、圖形處理技術(shù)、工程分 析技術(shù)、工程數(shù)據(jù)庫、優(yōu)化設(shè)計(jì)、機(jī)械設(shè)計(jì)與制造、數(shù)控（NC）技術(shù)等多學(xué)科的內(nèi)容，是綜合性、邊緣性、系統(tǒng)性的交義學(xué)科的綜合運(yùn)用。該課程涉及各種軟件、硬件以及模型計(jì)算，要想真正熟練掌握必須進(jìn)行刻苦的練習(xí)。但是現(xiàn)在的各個(gè)高校、職業(yè)院校對(duì)該課程重視程度越來越低，不僅改變課程類型，還縮短教學(xué)時(shí)長。由于該課程較為困難，老師在教學(xué)時(shí)顧慮學(xué)生的理解能力進(jìn)行課程講解的簡(jiǎn)化，對(duì)于復(fù)雜難懂的部分選擇性略過，并且課后師生交流時(shí)間不足，難以達(dá)到良好的學(xué)習(xí)效果。

1.2 教學(xué)設(shè)施不足

對(duì)于CAD/CAM教學(xué)設(shè)施的配備，只有在一些重點(diǎn)院校進(jìn)行了全面的配備，對(duì)于一般的高校或者職業(yè)院校配備的CAD/CAM設(shè)備很少能夠達(dá)到全面的覆蓋，僅有為數(shù)不多的設(shè)備供給學(xué)生使用，并且很多設(shè)備都較為老舊，性能不足。由于硬件條件的限制，軟件功能實(shí)現(xiàn)便不理想，很多知識(shí)僅僅停留在課本的理論層面，與該課程的實(shí)踐性有所脫節(jié)，造成教學(xué)效率的降低。

1.3 教學(xué)內(nèi)容簡(jiǎn)化

對(duì)于CAD/CAM的教學(xué)，并沒有體現(xiàn)出現(xiàn)在的技術(shù)性優(yōu)勢(shì)，以及延續(xù)以往傳統(tǒng)的機(jī)械教學(xué)方式，通過老師的上課進(jìn)行理論傳授，通過某個(gè)零件進(jìn)行舉例練習(xí)，而學(xué)生們的練習(xí)也僅僅停留在老師所規(guī)定的范圍內(nèi)，并沒有大型實(shí)戰(zhàn)項(xiàng)目的練習(xí)。并且隨著教學(xué)改革，將原本數(shù)量不多的教學(xué)課時(shí)進(jìn)一步縮減，課程內(nèi)容也進(jìn)行簡(jiǎn)化，難以調(diào)動(dòng)學(xué)生們的學(xué)習(xí)積極性，降低學(xué)生的整體學(xué)習(xí)效率。

1.4 教學(xué)手段單一

由于種種的約束條件，多年來對(duì)于CAD/CAM的課程教學(xué)依舊處于傳統(tǒng)的老舊階段，教學(xué)方式單一、教學(xué)手段單一、教學(xué)設(shè)備單一，雖然進(jìn)行了一定的教學(xué)改進(jìn)，如加入課程設(shè)計(jì)、上機(jī)練習(xí)，但是起到的效果并不明顯，缺乏系統(tǒng)的操作實(shí)踐。并且目前的教學(xué)僅僅停留在教學(xué)，與實(shí)際的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)脫節(jié)嚴(yán)重，大多數(shù)學(xué)生真正踏入崗位后所學(xué)的知識(shí)并不能夠很好地適應(yīng)崗位需求。

2 3D打印技術(shù)的簡(jiǎn)介

3D打印技術(shù)是近些年來較為熱門的技術(shù)，3D打印是在三維模型建立的基礎(chǔ)上進(jìn)行實(shí)體建模的技術(shù)，通過將模型的建立、模型的分層，逐層粘接，將模型進(jìn)行立體還原，該技術(shù)打破了傳統(tǒng)加工技術(shù)的壁壘，突破了規(guī)則加工的加工方式，能夠?qū)崿F(xiàn)任何形式的三維加工，只要能夠建立出相關(guān)的模型，便能夠通過該技術(shù)進(jìn)行立體還原。

目前，根據(jù)3D打印機(jī)使用材質(zhì)的不同，可以將3D打印技術(shù)劃分為高分子聚合反應(yīng)技術(shù)、燒結(jié)和融化技術(shù)、粉末粘合技術(shù)、熔融沉積造型技術(shù)、層壓制造技術(shù)、氣溶膠打印技術(shù)、生物繪圖技術(shù)等。

隨著該技術(shù)的逐漸成熟發(fā)展，應(yīng)用的場(chǎng)所也越來越多，目前主要用于航空工業(yè)、汽車工業(yè)、專業(yè)設(shè)計(jì)（產(chǎn)品設(shè)計(jì)和建筑設(shè)計(jì)的模型制造）、醫(yī)療外科（量身定做的矯正牙套、假牙、助聽器）等領(lǐng)域。該技術(shù)具有高度的靈活性，可以進(jìn)行各種形式加工操作。

3 將3D打印技術(shù)引入CAD/ACM的教學(xué)

3D打印技術(shù)與CAD/ACM技術(shù)有很多相似之處，都靈活運(yùn)用于各個(gè)加工領(lǐng)域，各自都具有不俗的地位，但是兩者又不是完全分離的領(lǐng)域，只有通過CAD/CAM的三維模型設(shè)計(jì)與建立才能進(jìn)行3D打印，兩者是相互作用的關(guān)系，因此在教學(xué)中可以進(jìn)行兩者的穿插教學(xué)，提升教學(xué)的水平與質(zhì)量，調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性。

3.1 教學(xué)內(nèi)容的革新

3D打印技術(shù)引入CAD/CAM課堂后，教學(xué)內(nèi)容及側(cè)重都需相應(yīng)的改變，就內(nèi)容而言，3D打印技術(shù)的理論課程要加入，可進(jìn)行兩者的穿插講解，相應(yīng)的理論課時(shí)可根據(jù)具體的需要進(jìn)行加長或者縮短。實(shí)際的練習(xí)的時(shí)長要加長，增加學(xué)生們的動(dòng)手實(shí)踐能力，相應(yīng)的，該課程的總時(shí)長要加長，以便有更多的時(shí)間進(jìn)行專業(yè)知識(shí)的學(xué)習(xí)。

3.2 教學(xué)方式創(chuàng)新

3D打印與CAD/CAM相結(jié)合是一次很好的創(chuàng)新機(jī)會(huì)，將兩種實(shí)踐性課程進(jìn)行有效結(jié)合，開闊學(xué)生的視野，調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性。除正常的理論課與實(shí)踐課之外，可進(jìn)行相關(guān)的趣味性活動(dòng)，如進(jìn)行3D打印比賽，讓學(xué)生自行設(shè)計(jì)模型進(jìn)行加工，進(jìn)行工藝、質(zhì)量及外觀形狀的評(píng)比，通過比賽來吸引學(xué)生進(jìn)行創(chuàng)新學(xué)習(xí)，打破原本沉悶的教學(xué)方式。再者可以進(jìn)行校企合作教學(xué)，通過企業(yè)提供的實(shí)踐平臺(tái)讓學(xué)生真正的去動(dòng)手操作，去設(shè)計(jì)加工零件，體驗(yàn)從設(shè)計(jì)到實(shí)際生產(chǎn)的整個(gè)過程，不僅能夠提高學(xué)生們的學(xué)習(xí)效率，還能為以后的工作打下一定的基礎(chǔ)。

4 結(jié)語

為了迎合國家的教育模式與人才的培養(yǎng)，對(duì)于教學(xué)方式與質(zhì)量都應(yīng)給予高度重視，以保證高水平人才的輸出。文章首先對(duì)目前高職教學(xué)系統(tǒng)中CAD/CAM的教學(xué)進(jìn)行討論，了解當(dāng)前該課程教學(xué)存在的問題與難題；其次對(duì)目前的3D打印技術(shù)進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹，了解的當(dāng)下的先進(jìn)制造工藝；最后通過分析兩者的共同點(diǎn)，嘗試將3D打印技術(shù)引入到CAD/CAM的教學(xué)當(dāng)中去，以提高整體教學(xué)的系統(tǒng)性與全面性，提高學(xué)生的創(chuàng)造思維與創(chuàng)造能力。通過兩者的結(jié)合來進(jìn)行整體教學(xué)質(zhì)量的提高。