在线客服

咨询热线

3D打印技术在中职教学的探索与创新

作者:未知

  摘要:现今将3D打印技术(英文简称3DPT)应用在教育领域还较为少见,随着当前3DPT成本有效降低以及其设备的良好普及,众多教育学者开始关注将3DPT与教育教学融合在一起。而本文基于此就3DPT应用于中职教育予以研究。
  关键词:3D打印技术;中职教学
  1 什么是3D打印技术
  3D打印技术是一种将物质通过它的物理数据从三维抽象物体快速、准确的塑造成物理形态的快速成型技术。目前3D打印技术的发展如日中天,在很多行业都有广泛应用。在医疗方面,3D打印技术主要运用于骨骼、牙齿、血管等的打印,因为这些打印出来的假体更加精密,与人体吻合程度更高。同時3D打印技术也应用于建筑行业,用来制造精密模型,而工业上则可以用来制作零件。3D打印之所以有如此高的精密度是因为它运用的是“每层叠加”的制造方式。
  2 3D打印技术在中职机械数控专业应用的优势
  随着桌面3D 打印机成本的降低,3D打印机将能越来越多地被各个中职学校所接受,结合教学的需求及兼顾设备的价格,中职学校通常会选购熔融沉积型3D 打印机。熔融沉积成型3D 打印机使用工程级塑料,如ABS、聚乙烯、尼龙等,应用3D 打印机打印出实物模型,家用普及型的3D打印机价格已在几千元左右,比起采购相关的教学课件和物品,使用3D 打印技术省去了之前繁杂的采购课件的周期,能高效快速地生产出根据课堂和实验教学所需的特定的产品,这将更好地为教学服务。应用该技术打印出各种模型,让学生易于接受对知识的理解,必然也加深了学生的印象,而且增加了学习的趣味性,增强学生的动手能力。3D 打印技术可以直接通过计算机的模型数据打印出所需要的模型,快捷、方便。
  用3D 打印机可以根据教师自己的需求打印出各式各样的三维模型,在各种不同的课堂里,可以尽情使用。例如在上机械基础课中齿轮方面的知识时,使用3D 打印技术生产出多种不同类型的齿轮,在课上进行演示介绍齿轮构造及齿轮副啮合的情况;又如在上机械制图课时,根据题中的三视图把实物模型打印出来展示其三个视图的投影,这使得学生们更加直观地了解,同时也可让学生通过实际动手操作进一步加深印象。在教学中运用3D 打印技术可以深化学生对抽象知识的领悟,提高学生的学习效率,将复杂的知识变得更容易理解。
  3 3D打印机在模具教学中的应用
  3D打印技术在本质上是多媒体技术的延伸,是虚拟现实技术的延伸,它拓展了人的感觉和知觉,促进了人的思维能力的进一步发展,它与教学的融合势在必行。目前绝大部分模具设计课程的教学,几乎使用powerpoint或flash软件来制作多媒体课件,通过动画、图形、声音、视频的演示,加上教师深入浅出的讲解,学生会在不知不觉中学到知识。这样学生可以在原有认知结构和生活经验的基础上,认同教师的概念和思维方式,并内化到自己新的认知结构中,形成自己新的概念和思维方式。随着3D打印机的出现,引入该项技术,将课程中涉及的典型模具零件打印展现,对模具的教学能够起到更好的辅助。教学中展示会使学生对模具有更直观的认识,取得更好的教学效果。模具设计课程通常要进行为期1~2周的课程设计,教师辅导学生使用合适的设计软件,如Pro/E、UG,使用计算机进行模具设计,充分发挥学生的主体作用,教师负责答疑,通过一两周的课程设计使学生加深对课堂上教学内容的认识,达到融会贯通的目的。应用3D打印机后,可以安排学生分组设计、分组打印,使学生能够真正见识到自己设计的模具零件打印成型的过程,更加提高了学生的学习兴趣,并能提高设计水平。
  4 3D打印技术对中职学生学习的积极作用
  提高学习者的动手能力和参与能力。3D打印需要学习者的实践操作,从设计到打印,都需要他们参与完成,这将促进学习者操作能力、观察能力和制作能力的发展,全面提高学生的动手能力和参与能力。而动手能力是学习者实践学习的基础,在动手能力的基础上,学习者才能进一步发展其研究能力和创新能力。
  激发学习者的学习积极性。3D打印将激发学生DIY的兴趣,通过3D打印机学生的构思转变为真实的立体彩色模型,将抽象概念和设计带入现实世界,使学习更加生动。3D打印为学习活动开辟了新的空间,学习者可以从设计、制作、展示、参与等角度融入到学习过程中,有效地激发学生实践的积极性,提高学习热情。
  培养学习者的创新性和创造力。3D打印开发了学生的想象力,将他们的创造变成实物,这是一种重要的学习体验。在实践学习活动过程中,学习者的动手能力、设计能力和思维能力等得到全面发展和提高,这是推动学习者创新精神和创造能力发展的重要环节,对创新型人才的培养具有积极意义。
  5 教学实践中的问题与建议
  编撰规范化的教材 3D打印技术虽然不是一门新兴的技术,发展的时间也相应的比较长,但目前的教学中仍然缺少内容丰富、案例经典的教材作为教学的参考。因此可编写适合大中小学使用的3D打印技术的书籍作为教学的材料。但不强制要求各学校必须采用,学校也可以自行编写符合自身教学要求的教材。规范化教材编写的主要出发点是用于规范化的教学。
  对教师进行培训3D打印教师应该在技术和教学设计等层面进行学习和提高,做好领路人的角色。课程设计应该围绕“切合实际、拓展思维和激发想象力”的目的。在教师的培训上,培训人员除了教授相应的3D打印原理、机械结构、耗材等知识外,应该使其“各习所长”,即在他们的专业方面,针对性地教授不同专业的结构、建模、耗材、支撑等方面的知识和经验,辅以典例为佳。
  参考文献
  [1]高群,郑家霖.基于职业教育视角的应用型人才培养模式探析――以国内3D打印技术产业为例[J].发展研究,2015,11:90-96.
  [2]张英杰.3D打印在高分子材料成型加工课程教学中的应用初探[J].中国医学教育技术,2014,06:636-639.
转载注明来源:https://www.xzbu.com/1/view-14850475.htm