3D打印技術(shù)在高職院校教學(xué)中的應(yīng)用對(duì)策

韓剛

[摘? ? ? ? ? ?要]? 所謂3D打印技術(shù)，指的是一種現(xiàn)代化的科技行為。在當(dāng)前的社會(huì)發(fā)展過程中，應(yīng)用3D打印技術(shù)，不僅能有效提升行業(yè)的工作效率以及工作質(zhì)量，同時(shí)對(duì)大眾的生活也提供了一定的幫助。因此在實(shí)際的教學(xué)過程中，高職院校的教師可以將該種技術(shù)引入教學(xué)過程中，幫助學(xué)生降低教學(xué)難度，提升學(xué)生的思維能力以及想象能力，從而提高學(xué)生的綜合素養(yǎng)?；诖耍瑢?duì)如何在高職院校教學(xué)過程中應(yīng)用該種技術(shù)進(jìn)行分析，旨在提升學(xué)生的學(xué)習(xí)質(zhì)量以及學(xué)習(xí)能力。

[關(guān)? ? 鍵? ?詞]? 3D打印技術(shù);高職院校;應(yīng)用;教學(xué)對(duì)策

[中圖分類號(hào)]? G712? ? ? ? ? ? ? ? ? ?[文獻(xiàn)標(biāo)志碼]? A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? [文章編號(hào)]? 2096-0603（2019）09-0186-02

總體來說，3D打印技術(shù)又可以被稱為“增材制造技術(shù)”。在當(dāng)前的社會(huì)中，該種技術(shù)由于自身的便捷性以及全面性被應(yīng)用于各大行業(yè)領(lǐng)域中，為其提供積極的服務(wù)。如航天領(lǐng)域、醫(yī)療領(lǐng)域等。同時(shí)，在當(dāng)前的行業(yè)發(fā)展過程中，該種技術(shù)的類型也在不斷拓展、不斷完善。因此，在職業(yè)教學(xué)的過程中，教師就可以引入該種技術(shù)，借助其開展教學(xué)活動(dòng)，以此提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣以及學(xué)習(xí)質(zhì)量，從而有效推動(dòng)學(xué)生核心素養(yǎng)的發(fā)展。

一、3D打印技術(shù)的相關(guān)概述

首先，在高職教學(xué)的過程中，教師主要應(yīng)用的3D打印技術(shù)是光固化立體成型技術(shù)。該種技術(shù)所應(yīng)用到的材料主要有液態(tài)光敏樹脂。其主要的應(yīng)用原理是：首先，將光敏樹脂作為原材料放在打印底板上，然后借助激光對(duì)其進(jìn)行聚焦切割，形成三維化的實(shí)體物件，之后教師可以對(duì)實(shí)體進(jìn)行打磨處理，最終形成教學(xué)模型。該種打印技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是操作簡(jiǎn)單、成型速度較快。但是在制作的過程中，教師需要確定支撐點(diǎn)，并制作一些支撐的零件，以保證模型的穩(wěn)固性。

其次，教師還會(huì)應(yīng)用到的技術(shù)是分層實(shí)體制造技術(shù)。該種技術(shù)所應(yīng)用的材料是片材。換句話說就是紙片、塑料片或者是復(fù)合性的片性物質(zhì)。其主要的應(yīng)用原理是：首先，教師需要將材料均勻地放在打印底板上，并用熱熔膠對(duì)其進(jìn)行固定處理。之后，教師需要借助激光打印的方式對(duì)其進(jìn)行切合粘合，形成三維物件[1]。

二、3D打印技術(shù)在高職教學(xué)中的具體作用

在高職院校教學(xué)的過程中，借助3D打印技術(shù)開展相關(guān)專業(yè)的教學(xué)活動(dòng)能夠有效提升學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，推動(dòng)學(xué)生核心素養(yǎng)的形成，同時(shí)也能夠促進(jìn)學(xué)生實(shí)踐能力以及應(yīng)用能力的提升。

比如，當(dāng)機(jī)械專業(yè)的教師在組織學(xué)生開展學(xué)習(xí)時(shí)，就可以結(jié)合該種技術(shù)為學(xué)生制作合理化的教學(xué)器具以及教學(xué)模型，降低學(xué)生的理解難度;汽車制造與維修專業(yè)的教師可以利用該種技術(shù)為學(xué)生打印放大版的汽車部件，組織學(xué)生進(jìn)行觀察分析，提升學(xué)生對(duì)汽車構(gòu)造的了解能力以及掌握能力，從而提升學(xué)生的學(xué)習(xí)質(zhì)量[2]。

此外，在開展3D打印的相關(guān)教學(xué)時(shí)，學(xué)生也會(huì)主動(dòng)地參與到教學(xué)活動(dòng)中，從而能夠有效提升自身的創(chuàng)新意識(shí)以及創(chuàng)新能力，同時(shí)也能夠提升自身的合作能力以及動(dòng)手能力。因此，在實(shí)際的教學(xué)過程中，教師就可以對(duì)該種教學(xué)技術(shù)展開合理的應(yīng)用，以推動(dòng)學(xué)生的綜合發(fā)展。

三、3D打印技術(shù)在高職教學(xué)中的障礙難題

（一）不同打印材料的參數(shù)設(shè)置問題

在3D打印技術(shù)應(yīng)用的過程中，教師通常會(huì)應(yīng)用到的材料主要有ABS以及PLA兩種。這兩種材料之間具有一定的區(qū)別，但都能為教師的教學(xué)提供積極的幫助。

首先，所謂ABS材料指的是一種樹脂材料，其具有產(chǎn)量大、應(yīng)用性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，能夠充分地應(yīng)用到教學(xué)活動(dòng)中，優(yōu)化學(xué)生的學(xué)習(xí)質(zhì)量;其次，所謂PLA材料指的是一種具有降解性質(zhì)的材料，其具有無污染、可加工的優(yōu)點(diǎn)，在教學(xué)的過程中能夠降低教學(xué)處理的復(fù)雜性，有效提升教師的教學(xué)效率。

雖然說這兩種材料都能夠被教師應(yīng)用到實(shí)際的教學(xué)活動(dòng)中，但是在對(duì)其進(jìn)行應(yīng)用時(shí)，針對(duì)不同的材料，教師應(yīng)該選擇不同的參數(shù)。比如，當(dāng)教師在應(yīng)用ABS材料開展打印教學(xué)時(shí)，應(yīng)該將其打印的溫度調(diào)整為噴嘴220，底板150。而在應(yīng)用PLA開展教學(xué)時(shí)，則應(yīng)將打印溫度設(shè)置為噴嘴195，底板60，以保證設(shè)備的安全性，同時(shí)也能保證材料的可用性[3]。

（二）加熱平臺(tái)調(diào)整與加熱處理問題

在開展3D打印之前，教師一定要做好相關(guān)的準(zhǔn)備工作。換句話說就是，在借助3D打印技術(shù)開展高職教學(xué)之前，教師需要對(duì)加熱平臺(tái)進(jìn)行一定調(diào)整，確定好調(diào)平的位置，以此保證打印的最終質(zhì)量，其具體的操作如下。

首先，在開展打印工作之前，教師需要結(jié)合相關(guān)的說明書以及教學(xué)要求，對(duì)加熱平臺(tái)的加熱點(diǎn)進(jìn)行確定，并將噴嘴與平臺(tái)之間的距離調(diào)整到合適的范圍。一般來說，一張A4紙的厚度最為合適。其次，當(dāng)完成準(zhǔn)備工作后，教師需要進(jìn)行一定的簡(jiǎn)單實(shí)驗(yàn)，對(duì)平臺(tái)的平整性進(jìn)行檢查，以保證工作的穩(wěn)定開展。之后，在開展打印工作時(shí)，教師需要結(jié)合不同的材料選擇不同的加熱方式以及加熱溫度調(diào)控，防止材料受損或者無法達(dá)到打印要求[4]。最后，當(dāng)完成打印工作，教師應(yīng)及時(shí)將處理好的材料取下，不能過早或過晚，影響最終的教學(xué)質(zhì)量。

（三）打印過程中所形成的支撐問題

在開展3D打印的過程中，教師若想借助該種技術(shù)制作一些比較復(fù)雜或是規(guī)模較大的模型時(shí)，一定要事先確定好支撐的點(diǎn)，以此對(duì)模型的完整性形成保護(hù)。

比如，當(dāng)教師在用單噴頭打印機(jī)開展打印工作時(shí)，就可以在打印的過程中，將模型的支撐部分順帶地打印出來，然后進(jìn)行統(tǒng)一切割、統(tǒng)一處理，防止模型由于沒有支撐點(diǎn)而發(fā)生斷裂的情況。再比如，教師在應(yīng)用雙噴頭的打印機(jī)開展打印工作時(shí)，就可以事先確定好支撐點(diǎn)，用其中一個(gè)噴頭打印模型，用另外一個(gè)噴頭同時(shí)打印支撐部分，當(dāng)打印工作結(jié)束后，應(yīng)用可溶性試劑對(duì)其進(jìn)行處理，保證模型自身的完整性以及精準(zhǔn)性。

四、3D打印技術(shù)在高職教學(xué)中的相關(guān)應(yīng)用

（一）3D打印技術(shù)在工業(yè)設(shè)計(jì)專業(yè)教學(xué)中的應(yīng)用

在高職院校教學(xué)過程中，工業(yè)設(shè)計(jì)專業(yè)是其中的重要專業(yè)之一。因此在工業(yè)設(shè)計(jì)專業(yè)教學(xué)的過程中，融合3D打印技術(shù)就成為教師主要的教學(xué)方式?？傮w來說，在工業(yè)設(shè)計(jì)專業(yè)的教學(xué)過程中，該種教學(xué)模式的實(shí)現(xiàn)路徑是在引導(dǎo)學(xué)生開展手工制作的過程中進(jìn)行3D打印的結(jié)合。在傳統(tǒng)的教學(xué)模式中，教師往往會(huì)應(yīng)用單一化的教學(xué)手段以及教學(xué)設(shè)備組織學(xué)生進(jìn)行教學(xué)活動(dòng)[5]。但是在這種教學(xué)模式下，學(xué)生往往會(huì)受到一定的學(xué)習(xí)限制以及教學(xué)禁錮，不能制作較大的模型，也不能開展較為復(fù)雜的教學(xué)活動(dòng)，從而影響自身的學(xué)習(xí)質(zhì)量。因此在實(shí)際的教學(xué)過程中，教師就可以應(yīng)用3D打印技術(shù)，通過其拓展學(xué)生的學(xué)習(xí)范圍，提升學(xué)生的學(xué)習(xí)質(zhì)量。此外，在應(yīng)用該種教學(xué)技術(shù)的過程中，教師也可以對(duì)其進(jìn)行教學(xué)拓展，將其應(yīng)用到教具開發(fā)工作中。比如，在引導(dǎo)學(xué)生開展機(jī)械制圖的相關(guān)活動(dòng)時(shí)，由于教學(xué)的材料比較難以購(gòu)買，學(xué)生的學(xué)習(xí)效果就會(huì)受到影響。此時(shí)教師就可以應(yīng)用3D打印技術(shù)制作相關(guān)的實(shí)用教具，以此將復(fù)雜的知識(shí)具體化，將困難的內(nèi)容簡(jiǎn)單化，降低學(xué)生的學(xué)習(xí)難度，降低材料采購(gòu)的成本，推動(dòng)學(xué)校的全面發(fā)展[6]。

（二）3D打印技術(shù)在高職動(dòng)漫專業(yè)教學(xué)中的應(yīng)用

在高職動(dòng)漫教學(xué)的過程中，將3D打印技術(shù)與教學(xué)進(jìn)行融合，可以有效提升教學(xué)的真實(shí)性以及整體質(zhì)量，同時(shí)也能促進(jìn)學(xué)生思維的發(fā)展，幫助學(xué)生形成三維理解意識(shí)，提升學(xué)生自身的綜合能力以及綜合素養(yǎng)?？傮w來說，在高職動(dòng)漫教學(xué)的過程中，教師通常會(huì)按照傳統(tǒng)動(dòng)畫創(chuàng)作的模式引導(dǎo)學(xué)生開展學(xué)習(xí)。在這種教學(xué)模式下，同樣的一種教學(xué)內(nèi)容可能會(huì)分成各個(gè)不同的教學(xué)環(huán)節(jié)開展，甚至?xí)峙涞蕉辔唤處熓种小Ｔ谶@種情況下，學(xué)生的學(xué)習(xí)思維就會(huì)被打亂，無法形成完整的學(xué)習(xí)結(jié)構(gòu)，進(jìn)而會(huì)影響自身的學(xué)習(xí)能力以及學(xué)習(xí)質(zhì)量。因此在實(shí)際的教學(xué)過程中，教師就可以結(jié)合3D打印技術(shù)，組織學(xué)生開展動(dòng)畫教學(xué)，將不同的教學(xué)環(huán)節(jié)進(jìn)行歸納整合，形成完整的教學(xué)體系，降低學(xué)生的理解難度，從而有效提升學(xué)生的學(xué)習(xí)質(zhì)量。

比如，在開展動(dòng)漫教學(xué)的過程中，教師可以事先利用3D打印技術(shù)，將生活中常見的實(shí)物轉(zhuǎn)化為課件，然后引導(dǎo)學(xué)生對(duì)其進(jìn)行學(xué)習(xí)分析，以此提升教學(xué)的趣味性以及協(xié)調(diào)性，推動(dòng)學(xué)生能力以及思維的共同發(fā)展。

（三）3D打印技術(shù)在高職機(jī)械專業(yè)教學(xué)中的應(yīng)用

在高職教學(xué)的過程中，機(jī)械設(shè)計(jì)與機(jī)械制造同樣也是其中比較重要的教學(xué)專業(yè)。因此在實(shí)際的教學(xué)過程中，教師就可以將3D打印技術(shù)與之結(jié)合，以此提升整體的專業(yè)教學(xué)效率，從而推動(dòng)學(xué)校的穩(wěn)定發(fā)展[7]。

比如，當(dāng)教師在組織學(xué)生學(xué)習(xí)與機(jī)械制圖相關(guān)的內(nèi)容時(shí)，就可以結(jié)合如下手段開展教學(xué)：首先，在教學(xué)之前，教師應(yīng)該先對(duì)教學(xué)的重點(diǎn)以及教學(xué)目標(biāo)進(jìn)行合理化的設(shè)置。就本堂課來說，教學(xué)的重點(diǎn)是幫助學(xué)生了解機(jī)械零件的三視圖繪制方式，引導(dǎo)學(xué)生形成一定的繪制能力，而教學(xué)的目標(biāo)是提升學(xué)生的思維能力以及想象能力，促使學(xué)生空間思維意識(shí)的形成。然后，教師可以結(jié)合教學(xué)重點(diǎn)和多媒體設(shè)備的幫助為學(xué)生制作相關(guān)的教學(xué)課件[8]。在實(shí)際的教學(xué)過程中，當(dāng)教師講解到與三維實(shí)體截交相關(guān)的內(nèi)容時(shí)，可以先為學(xué)生展示教學(xué)課件，夯實(shí)學(xué)生的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)，然后應(yīng)用3D打印技術(shù)為學(xué)生進(jìn)行實(shí)體展示，提升學(xué)生的學(xué)習(xí)印象，從而有效提升學(xué)生的綜合學(xué)習(xí)質(zhì)量。

五、3D打印技術(shù)在高職教學(xué)中的發(fā)展前景

首先，在高職教學(xué)的過程中，教師若想對(duì)3D打印技術(shù)進(jìn)行全面的應(yīng)用以及推廣，就一定要對(duì)傳統(tǒng)的教學(xué)模式以及教學(xué)結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整。

比如，在當(dāng)前的教學(xué)環(huán)境中，很多高職院校已經(jīng)開展了一些相關(guān)的教學(xué)課程，如CAD三維教學(xué)、機(jī)械設(shè)計(jì)與機(jī)械制造以及三維建模等。通過這些學(xué)科的設(shè)計(jì)，學(xué)生的三維意識(shí)以及繪圖能力均能得到一定的提升。因此，在3D打印教學(xué)的過程中，教師就可以將與之相關(guān)的應(yīng)用技術(shù)融入學(xué)科教學(xué)中，培養(yǎng)學(xué)生的3D思維以及3D打印應(yīng)用能力，從而推動(dòng)學(xué)生自身綜合能力的發(fā)展，為學(xué)生的就業(yè)提供積極幫助。

其次，在實(shí)際的教學(xué)過程中，隨著信息技術(shù)的不斷提升以及網(wǎng)絡(luò)時(shí)代的不斷靠近，在生活以及教學(xué)過程中，3D技術(shù)將會(huì)成為大眾主要應(yīng)用的一項(xiàng)技術(shù)[9]。因此，教師可以鼓勵(lì)學(xué)生結(jié)合這一理念開展相關(guān)的創(chuàng)業(yè)活動(dòng)，成立相關(guān)的工作室或小型社團(tuán)，以此推動(dòng)學(xué)生綜合思維的形成，同時(shí)也能推動(dòng)相關(guān)行業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展。

綜上所述，在當(dāng)前科技不斷發(fā)展的時(shí)代中，3D打印技術(shù)已經(jīng)成為科技行業(yè)中一種主要的生產(chǎn)技術(shù)，其自身具有一定的積極作用。因此，在實(shí)際的教學(xué)過程中，教師就應(yīng)該注重將其與教學(xué)活動(dòng)相結(jié)合，為學(xué)生普及與3D打印相關(guān)的知識(shí)，夯實(shí)學(xué)生的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)，從而有效提升學(xué)生的學(xué)習(xí)質(zhì)量。此外，在結(jié)合3D打印技術(shù)開展高職教學(xué)活動(dòng)的過程中，教師還應(yīng)該注意及時(shí)關(guān)注與之相關(guān)的社會(huì)信息，做好相對(duì)應(yīng)的優(yōu)化調(diào)整工作，從而保證整體的教學(xué)效果。

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