3D打印技术项目化教学的实践

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　　【摘 要】3D打印技术在创新教育中已广泛开展，特别是在职业院校校中纷纷建立了实验室。本文结合我校的教学实践，阐述了3D打印技术在教学过程中的应用案例和取得的教学成效。【关键词】3D打印项目教学；实践【中图分类号】G633
　　【文献标识码】A
　　【文章编号】2095-3089（2019）13-0228-01随着3D打印技术快速发展，已在航天、汽车、医疗、建筑、食品等多方面得到了广泛应用。如今3D打印技术在教育中也普遍开展教学活动，我校师生从技术的应用到3D打印机的设计与制作，通过课程实施在教学中积累了一定的经验，现已在我校全面开展。同时结合各专业特点开展校本课程开发，以项目化教学为主，结合创新创业教育开展实施。一、3D打印技术简介3D打印技术又称三维打印技术，是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。它无需机械加工或任何模具，就能直接从计算机图形数据中生成任何形状的零件，从而极大地缩短产品的研制周期。二、3D打印项目教学实践教学项目是实施教学过程的主要载体，在设计的过程中应遵循如下原则：一是要符合中职学生的心理特点，因为兴趣是决定学生学习积极性的重要因素，激发学生学习的兴趣，培养学习自信心，从学习中获得成就感；二是要融合专业的学习内容，项目为教学服务，专业知识要融入到教学项目的实施过程中；三是要结合实践的具体应用，教学项目的设计要服务于学习和生活，学以致用。我们以培养学生的创新思维为教育主旨，以项目为引领，让学生运用3D打印技术通过问题驱动、小组合作等形式解决实践问题。案例一：教具制作，服务专业课程教学运用3D打印技术服务于专业教学，能够增加学生对专业知识的理解。例如机械专业在学习《机械制图》课程“基本几何体和组合体”这一内容时，学生可以结合学习内容进行三维建模，并将其打印成实物的形态，便于观察和理解，同时也可以根据需要自行设计、打印其他类型的教具，以有形的三维教具呈现《机械制图》教学中的二维信息，充分弥补了传统教学的不足，这样不但可以加强学生对物体的感性认识，扩展和培养学生的空间构思能力，更能够调动学生学习《机械制图》课程的积极性和主动性。案例二：沙盘打印，强化团队合作意识学生团队合作精神引入教学中，能够给课堂注入新的生机和活力。选择学生熟悉的校园沙盘作为教学项目，培养团队合作协调能力。首先将同学们分成四组，每组6人，设组长1人，由组长负责对组员进行任务调配、考核、收集资料等各项工作。将校园中的建筑楼群进行划分，由组长前来领取任务清单。小组中有的同学负责对校园内的楼体外观进行拍摄，并对每一幢建筑物进行估测，详细分析每幢楼房的结构特点，按一定的比例缩小后形成二维平面图形，集体讨论确定楼房的建模方案；再由同学根据所拍摄的照片和分析讨论后的方案进行建模，并按照工艺要求，进行切片，再根据每个层片的轮廓信息，输入加工参数，生成指令性文件，最后由利用3D打印机制作三维楼体模型。在这一系列的任务完成中，同学之间相互协调、相互合作，小组之间相互沟通、相互竞争，形成了良好的学习氛围，有效调动了学生的学习积极性，教师在过程上给予指导，在整体上优化课堂教学的结构和效果。案例三：创意设计，展现学生创新成果3D打印神奇之处在于，不论多么复杂的东西，只要有数据，就能够将其打印出来，从“思”到“造”实现了“设计即生产”的创想，支持有创意的设计与生成。只要一台3D打印机，我们就可以在家里生产一些我们需要的东西，而且可以不断变化款式、样式。因此，在教学中要挖掘学生的想象力，鼓励学生围绕生活所需用品进行创意设计，例如：常用的果蓝只是一个单一的装食品容器，对于吃完的果核或果壳还要找其它的存放容器，或者直接堆放在桌子上，这样很不利于清扫，通过问题征集让学生发挥想象，运用所学知识去解决这样的生活问题，有的同学将果篮、果核篮和纸巾盒组合在一起，这样既解决了果核随处放的麻烦，又节省了空间。可见只要善于引导学生发现生活中的问题，寻找解决问题的方法，再将这些想法通过建模、打印这一过程来实现，这不仅能培养学生的创新思维能力，还能培养学生的创造能力，让学生的想象力可以得到实现。三、3D打印项目教学成效1.激发了学生的学习兴趣。兴趣是促进学生学习动力的主要因素，它是推动学生求知的内在力量。教师通过对教学项目的设计，将一些符合学生心理特点的物品成为学生学习和制作的对象，无疑是增加了学生的学习兴趣，提升了学生参与学习过程的积极性。2.提升了学生的合作能力。以教学项目为核心开展教学活动，提升了学生团队合作能力。学生以小组为单位，通过分工实现角色转化，促进了成员之间合作与交流，充分体现了学生的主体地位。3.培养了学生的创新思维。利用3D打印技术实现对创意的实物呈现，能够直接转化为实践应用，促进了学生创新思维的培养，在解决问题的过程中，学生从传统的被动学习变为主动学习，改变了学生的学习方式。通过教学实践虽然取得了較好的效果，提高了学生学习3D打印技术的积极性，但因3D打印技术自身也存在一定的缺陷和弊端，例如材料受限、制作时间长、尺寸精度等问题给教学带来了一定的影响，如何在教学中扬长避短，不断提升教学质量和效率，还需要大家共同探讨。参考文献[1]王铭.刘恩涛.刘海川.三维设计与3D打印基础教程[M].人民邮电出版社，2016.[2]杨三艳.李艳.浅谈3D打印技术在机械课程教学中的应用[J].职业教育研究，2014（10）.作者简介：刘春风（1980.03-），男，汉族，吉林扶余人，大学本科，中学高级教师，主要从事职业教育工作。
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