3D打印技術(shù)項目化教學(xué)的實踐

劉春風(fēng) 王琨

【摘 要】3D打印技術(shù)在創(chuàng)新教育中已廣泛開展，特別是在職業(yè)院校校中紛紛建立了實驗室。本文結(jié)合我校的教學(xué)實踐，闡述了3D打印技術(shù)在教學(xué)過程中的應(yīng)用案例和取得的教學(xué)成效。【關(guān)鍵詞】3D打印項目教學(xué)；實踐【中圖分類號】G633

【文獻標識碼】A

【文章編號】2095-3089（2019）13-0228-01隨著3D打印技術(shù)快速發(fā)展，已在航天、汽車、醫(yī)療、建筑、食品等多方面得到了廣泛應(yīng)用。如今3D打印技術(shù)在教育中也普遍開展教學(xué)活動，我校師生從技術(shù)的應(yīng)用到3D打印機的設(shè)計與制作，通過課程實施在教學(xué)中積累了一定的經(jīng)驗，現(xiàn)已在我校全面開展。同時結(jié)合各專業(yè)特點開展校本課程開發(fā)，以項目化教學(xué)為主，結(jié)合創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育開展實施。一、3D打印技術(shù)簡介3D打印技術(shù)又稱三維打印技術(shù)，是一種以數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)，運用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料，通過逐層打印的方式來構(gòu)造物體的技術(shù)。它無需機械加工或任何模具，就能直接從計算機圖形數(shù)據(jù)中生成任何形狀的零件，從而極大地縮短產(chǎn)品的研制周期。二、3D打印項目教學(xué)實踐教學(xué)項目是實施教學(xué)過程的主要載體，在設(shè)計的過程中應(yīng)遵循如下原則：一是要符合中職學(xué)生的心理特點，因為興趣是決定學(xué)生學(xué)習(xí)積極性的重要因素，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，培養(yǎng)學(xué)習(xí)自信心，從學(xué)習(xí)中獲得成就感；二是要融合專業(yè)的學(xué)習(xí)內(nèi)容，項目為教學(xué)服務(wù)，專業(yè)知識要融入到教學(xué)項目的實施過程中；三是要結(jié)合實踐的具體應(yīng)用，教學(xué)項目的設(shè)計要服務(wù)于學(xué)習(xí)和生活，學(xué)以致用。我們以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維為教育主旨，以項目為引領(lǐng)，讓學(xué)生運用3D打印技術(shù)通過問題驅(qū)動、小組合作等形式解決實踐問題。案例一：教具制作，服務(wù)專業(yè)課程教學(xué)運用3D打印技術(shù)服務(wù)于專業(yè)教學(xué)，能夠增加學(xué)生對專業(yè)知識的理解。例如機械專業(yè)在學(xué)習(xí)《機械制圖》課程“基本幾何體和組合體”這一內(nèi)容時，學(xué)生可以結(jié)合學(xué)習(xí)內(nèi)容進行三維建模，并將其打印成實物的形態(tài)，便于觀察和理解，同時也可以根據(jù)需要自行設(shè)計、打印其他類型的教具，以有形的三維教具呈現(xiàn)《機械制圖》教學(xué)中的二維信息，充分彌補了傳統(tǒng)教學(xué)的不足，這樣不但可以加強學(xué)生對物體的感性認識，擴展和培養(yǎng)學(xué)生的空間構(gòu)思能力，更能夠調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)《機械制圖》課程的積極性和主動性。案例二：沙盤打印，強化團隊合作意識學(xué)生團隊合作精神引入教學(xué)中，能夠給課堂注入新的生機和活力。選擇學(xué)生熟悉的校園沙盤作為教學(xué)項目，培養(yǎng)團隊合作協(xié)調(diào)能力。首先將同學(xué)們分成四組，每組6人，設(shè)組長1人，由組長負責(zé)對組員進行任務(wù)調(diào)配、考核、收集資料等各項工作。將校園中的建筑樓群進行劃分，由組長前來領(lǐng)取任務(wù)清單。小組中有的同學(xué)負責(zé)對校園內(nèi)的樓體外觀進行拍攝，并對每一幢建筑物進行估測，詳細分析每幢樓房的結(jié)構(gòu)特點，按一定的比例縮小后形成二維平面圖形，集體討論確定樓房的建模方案；再由同學(xué)根據(jù)所拍攝的照片和分析討論后的方案進行建模，并按照工藝要求，進行切片，再根據(jù)每個層片的輪廓信息，輸入加工參數(shù)，生成指令性文件，最后由利用3D打印機制作三維樓體模型。在這一系列的任務(wù)完成中，同學(xué)之間相互協(xié)調(diào)、相互合作，小組之間相互溝通、相互競爭，形成了良好的學(xué)習(xí)氛圍，有效調(diào)動了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，教師在過程上給予指導(dǎo)，在整體上優(yōu)化課堂教學(xué)的結(jié)構(gòu)和效果。案例三：創(chuàng)意設(shè)計，展現(xiàn)學(xué)生創(chuàng)新成果3D打印神奇之處在于，不論多么復(fù)雜的東西，只要有數(shù)據(jù)，就能夠?qū)⑵浯蛴〕鰜?，從“思”到“造”實現(xiàn)了“設(shè)計即生產(chǎn)”的創(chuàng)想，支持有創(chuàng)意的設(shè)計與生成。只要一臺3D打印機，我們就可以在家里生產(chǎn)一些我們需要的東西，而且可以不斷變化款式、樣式。因此，在教學(xué)中要挖掘?qū)W生的想象力，鼓勵學(xué)生圍繞生活所需用品進行創(chuàng)意設(shè)計，例如：常用的果藍只是一個單一的裝食品容器，對于吃完的果核或果殼還要找其它的存放容器，或者直接堆放在桌子上，這樣很不利于清掃，通過問題征集讓學(xué)生發(fā)揮想象，運用所學(xué)知識去解決這樣的生活問題，有的同學(xué)將果籃、果核籃和紙巾盒組合在一起，這樣既解決了果核隨處放的麻煩，又節(jié)省了空間。可見只要善于引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)生活中的問題，尋找解決問題的方法，再將這些想法通過建模、打印這一過程來實現(xiàn)，這不僅能培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維能力，還能培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造能力，讓學(xué)生的想象力可以得到實現(xiàn)。三、3D打印項目教學(xué)成效1.激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。興趣是促進學(xué)生學(xué)習(xí)動力的主要因素，它是推動學(xué)生求知的內(nèi)在力量。教師通過對教學(xué)項目的設(shè)計，將一些符合學(xué)生心理特點的物品成為學(xué)生學(xué)習(xí)和制作的對象，無疑是增加了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提升了學(xué)生參與學(xué)習(xí)過程的積極性。2.提升了學(xué)生的合作能力。以教學(xué)項目為核心開展教學(xué)活動，提升了學(xué)生團隊合作能力。學(xué)生以小組為單位，通過分工實現(xiàn)角色轉(zhuǎn)化，促進了成員之間合作與交流，充分體現(xiàn)了學(xué)生的主體地位。3.培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新思維。利用3D打印技術(shù)實現(xiàn)對創(chuàng)意的實物呈現(xiàn)，能夠直接轉(zhuǎn)化為實踐應(yīng)用，促進了學(xué)生創(chuàng)新思維的培養(yǎng)，在解決問題的過程中，學(xué)生從傳統(tǒng)的被動學(xué)習(xí)變?yōu)橹鲃訉W(xué)習(xí)，改變了學(xué)生的學(xué)習(xí)方式。通過教學(xué)實踐雖然取得了較好的效果，提高了學(xué)生學(xué)習(xí)3D打印技術(shù)的積極性，但因3D打印技術(shù)自身也存在一定的缺陷和弊端，例如材料受限、制作時間長、尺寸精度等問題給教學(xué)帶來了一定的影響，如何在教學(xué)中揚長避短，不斷提升教學(xué)質(zhì)量和效率，還需要大家共同探討。參考文獻[1]王銘.劉恩濤.劉海川.三維設(shè)計與3D打印基礎(chǔ)教程[M].人民郵電出版社，2016.[2]楊三艷.李艷.淺談3D打印技術(shù)在機械課程教學(xué)中的應(yīng)用[J].職業(yè)教育研究，2014（10）.作者簡介：劉春風(fēng)（1980.03-），男，漢族，吉林扶余人，大學(xué)本科，中學(xué)高級教師，主要從事職業(yè)教育工作。