高職制造類課程融合D打印技術(shù)的教改探究

朱紅萍

摘要：近年來，3D打印作為一種新興的可視化技術(shù)和工具，已經(jīng)被廣泛地引入到我國的教育教學(xué)中。在高職，這一技術(shù)的發(fā)展也為制造類專業(yè)的教育工作提供了新的途徑與拓展思路。本文通過將3D打印技術(shù)與專業(yè)課程有機(jī)融合，優(yōu)化傳統(tǒng)教學(xué)方式，讓學(xué)生通過直觀實(shí)物來驗(yàn)證設(shè)計(jì)結(jié)果的好壞，激發(fā)學(xué)習(xí)熱情，提高其思維創(chuàng)新與實(shí)踐能力。

關(guān)鍵詞：3D打??；高職；課程改革；制造類

中圖分類號：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2018）12-0247-02

一、引言

被譽(yù)為“具有工業(yè)革命意義的制造技術(shù)——3D打印”，已在我國中小學(xué)創(chuàng)新教育課程中不斷鋪開。隨著“中國制造”向“中國創(chuàng)造”的轉(zhuǎn)型升級，國內(nèi)多所高職院校也正將3D打印技術(shù)融入日常的專業(yè)課程教學(xué)中，極大地提升了專業(yè)教學(xué)質(zhì)量。本文結(jié)合我院機(jī)械制造大類專業(yè)的實(shí)際教學(xué)情況，有機(jī)地將3D打印技術(shù)融入傳統(tǒng)的機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)中，豐富了實(shí)踐教學(xué)，學(xué)生的參與熱情高漲。以《機(jī)械CAD/CAM技術(shù)》課程實(shí)際教學(xué)為例，通過課內(nèi)與課外的結(jié)合，巧妙地將3D打印技術(shù)融入專業(yè)教學(xué)中，提高教學(xué)效果，極大地提升了學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性和創(chuàng)新能力。

二、傳統(tǒng)機(jī)械專業(yè)教學(xué)現(xiàn)狀

作為高職機(jī)械專業(yè)的學(xué)生，需要具備一定的空間想象能力、CAD設(shè)計(jì)、CAM加工等方面的綜合能力。在日常的教學(xué)過程中，應(yīng)給學(xué)生營造良好的學(xué)習(xí)氛圍，培養(yǎng)其較強(qiáng)的自主學(xué)習(xí)能力，讓其在教師的指引下，得到完整的理論與實(shí)踐訓(xùn)練。對于高職學(xué)生，激發(fā)起他們的學(xué)習(xí)興趣，十分重要。教師采用傳統(tǒng)的教學(xué)方法和手段，往往很難使學(xué)生充分理解和接受所講授的知識點(diǎn)，也很難調(diào)動起學(xué)生學(xué)習(xí)的熱情，激發(fā)其創(chuàng)造性潛能，教學(xué)效果也大打折扣。高職機(jī)械專業(yè)中有許多理實(shí)一體化的課程，尤其是實(shí)踐性較強(qiáng)的專業(yè)課程，如果只是紙上談兵沒有實(shí)戰(zhàn)作品，是很難達(dá)到應(yīng)有的教學(xué)效果的。

三、3D打印技術(shù)在高職教學(xué)中的應(yīng)用現(xiàn)狀

3D打印技術(shù)在我國已流行一時(shí)，在國內(nèi)多所知名院校都有專門進(jìn)行3D打印技術(shù)研究的機(jī)構(gòu)，其具有較高的研究水準(zhǔn)。同時(shí)，許多高校也與相關(guān)企業(yè)合作，將研發(fā)的成果進(jìn)行產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)化。對于高職專業(yè)，將3D打印技術(shù)的引入教學(xué)，勢必會帶來新的途徑與思路。

國內(nèi)有些高職院校的工業(yè)設(shè)計(jì)、藝術(shù)、醫(yī)學(xué)類等專業(yè)，開設(shè)了3D打印方面的課程，其在一定程度上調(diào)動了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，收到了良好的教學(xué)效果，但在教學(xué)實(shí)踐過程中也顯露出一定的問題。應(yīng)用現(xiàn)狀如下：（1）有些專業(yè)課程中，將3D打印的實(shí)物教學(xué)模型有機(jī)地應(yīng)用于課堂教學(xué)中，讓學(xué)生能更加直觀地掌握所學(xué)知識；（2）針對專業(yè)教學(xué)知識點(diǎn)，開設(shè)定制專題設(shè)計(jì)。學(xué)生通過成立項(xiàng)目小組，團(tuán)隊(duì)成員結(jié)合定制專題，進(jìn)行方案及產(chǎn)品的開發(fā)設(shè)計(jì)，最終提交3D打印的成果，并進(jìn)行展示匯報(bào)。（3）將合適的校企合作項(xiàng)目有機(jī)地融入相關(guān)教學(xué)環(huán)節(jié)中，不定期地開展以3D打印為主題的設(shè)計(jì)成果展，挑選出優(yōu)秀設(shè)計(jì)產(chǎn)品。（4）通過“創(chuàng)客”平臺，鼓勵(lì)學(xué)生利用課余時(shí)間參加各項(xiàng)科技競賽、科研創(chuàng)新活動，逐步培養(yǎng)學(xué)生“發(fā)現(xiàn)問題、研究問題、解決問題、自主學(xué)習(xí)”的能力。

四、3D打印技術(shù)在《機(jī)械CAD/CAM技術(shù)》的應(yīng)用

以《機(jī)械CAD/CAM技術(shù)》課程為例，將3D打印技術(shù)融入課程，讓學(xué)生掌握最新CAD/CAM應(yīng)用技術(shù)，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣和創(chuàng)新能力，使其具備較強(qiáng)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)能力，成為從事產(chǎn)品設(shè)計(jì)與制造和生產(chǎn)管理的技能型人才。

此處，以設(shè)計(jì)收納裝置為例來講解如何適時(shí)將3D打印技術(shù)融入該門課程中，并通過小組分工合作，最終完成裝配體的設(shè)計(jì)、3D打印及裝配。

（一）三維模型設(shè)計(jì)

以小組合作（3—4名）方式，組員先根據(jù)課題，利用頭腦風(fēng)暴法或直角坐標(biāo)聯(lián)想法，得出抽象、簡單、模糊的詞匯座位創(chuàng)意原點(diǎn)，收集創(chuàng)意點(diǎn)子，集思廣益。并將創(chuàng)意利用三維軟件表現(xiàn)出來，圖1是某小組利用Rhino軟件設(shè)計(jì)出的收納裝置的三維造型圖。該收納裝置由三個(gè)零件組裝而成，學(xué)生在自主學(xué)習(xí)三維造型的過程中，不僅熟悉了Rhino軟件常用的命令，同時(shí)，也將團(tuán)隊(duì)成員的創(chuàng)新設(shè)計(jì)理念融入本組的作品中，激發(fā)了他們學(xué)習(xí)的興趣，發(fā)揮了潛能。三維模型設(shè)計(jì)的最終定稿，教師可以規(guī)定一個(gè)時(shí)間段，不要僅僅局限在課堂上完成，可以讓學(xué)生在課后進(jìn)行反復(fù)修改，以便得到最佳設(shè)計(jì)作品。

（二）三維設(shè)計(jì)產(chǎn)品的3D輸出

將Rhino軟件造型好的產(chǎn)品模型，轉(zhuǎn)成STL格式的文件，導(dǎo)入U(xiǎn)P型3D打印設(shè)備。借助UP型設(shè)備，進(jìn)行模型的輸出打印工作。具體步驟如下：將設(shè)備進(jìn)行初始化→將ABS料絲擠出→打印預(yù)覽，進(jìn)行相關(guān)參數(shù)設(shè)置→打印。

（三）教學(xué)反思

對于工科設(shè)計(jì)基礎(chǔ)類課程，將3D打印技術(shù)引入教學(xué)，可結(jié)合教師預(yù)先選定的項(xiàng)目課題，采用小組成員分工協(xié)作的形式，讓學(xué)生帶著問題去思考、去分析、去學(xué)習(xí)，使得學(xué)生的學(xué)習(xí)從被動接受到主動創(chuàng)造。一方面，可以使學(xué)生的發(fā)散思維、溝通意識、協(xié)作意識得以提升。通過3D打印實(shí)物展示，使學(xué)生的創(chuàng)意得以實(shí)現(xiàn)，讓學(xué)生有一定成就感，提高學(xué)習(xí)興趣。另一方面，可以提高學(xué)生的綜合能力。在課程的學(xué)習(xí)過程中，學(xué)生通過參與完成產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)、打印、分析、反復(fù)修改的全過程，其綜合知識及實(shí)踐創(chuàng)新能力得到了極大地提升。整個(gè)過程的參與極大地提高了學(xué)生的動手能力、發(fā)現(xiàn)問題的能力以及解決問題的能力，全面促進(jìn)學(xué)生參與能力的發(fā)展。

對于機(jī)械類專業(yè)的專業(yè)必修課，可適度將3D打印技術(shù)引入課堂，通過這樣的教學(xué)改革，能有效提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，極大地激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新潛能。

五、結(jié)束語

3D打印技術(shù)對未來機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展有著重要的意義，將3D打印技術(shù)適度引入專業(yè)課堂和實(shí)踐教學(xué)中，需要學(xué)校配套一定的資金、專業(yè)教師等教學(xué)資源。通過融入3D打印技術(shù)，極大豐富了教學(xué)內(nèi)容，有效提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、開拓了學(xué)生專業(yè)視野，提升了教師的教學(xué)效果。同時(shí)，為機(jī)械類課程課堂教學(xué)注入了新思維。

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Under the New Situation on Higher Vocational Teacher Team Building Mechanism

ZHU Hong-ping

（Shazhou Professional Institute of Technology，Zhangjiagang，Jiangsu 215600，China）

Abstract：In recent years，with the continuous deepening of reform in higher education，higher vocational students' quality is declining. Many colleges seek a variety of cooperative education of higher vocational colleges，makes the students at different levels，which brings the new challenges and problems of higher vocational college class work. At present，many higher vocational colleges teacher team building system is not perfect，we proposes strategies and suggestions to strengthen the management of the construction of teacher team in higher vocational colleges，in order to improve the occupation education of the road.

Key words：New situation；higher vocational education；class teacher team；construction mechanism