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高职制造类课程融合D打印技术的教改探究

朱红萍
摘要：近年来，3D打印作为一种新兴的可视化技术和工具，已经被广泛地引入到我国的教育教学中。在高职，这一技术的发展也为制造类专业的教育工作提供了新的途径与拓展思路。本文通过将3D打印技术与专业课程有机融合，优化传统教学方式，让学生通过直观实物来验证设计结果的好坏，激发学习热情，提高其思维创新与实践能力。
关键词：3D打印；高职；课程改革；制造类
：G642.0 文献标志码：A ：1674-9324（2018）12-0247-02
一、引言
被誉为“具有工业革命意义的制造技术——3D打印”，已在我国中小学创新教育课程中不断铺开。随着“中国制造”向“中国创造”的转型升级，国内多所高职院校也正将3D打印技术融入日常的专业课程教学中，极大地提升了专业教学质量。本文结合我院机械制造大类专业的实际教学情况，有机地将3D打印技术融入传统的机械创新设计中，丰富了实践教学，学生的参与热情高涨。以《机械CAD/CAM技术》课程实际教学为例，通过课内与课外的结合，巧妙地将3D打印技术融入专业教学中，提高教学效果，极大地提升了学生的学习主动性和创新能力。
二、传统机械专业教学现状
作为高职机械专业的学生，需要具备一定的空间想象能力、CAD设计、CAM加工等方面的综合能力。在日常的教学过程中，应给学生营造良好的学习氛围，培养其较强的自主学习能力，让其在教师的指引下，得到完整的理论与实践训练。对于高职学生，激发起他们的学习兴趣，十分重要。教师采用传统的教学方法和手段，往往很难使学生充分理解和接受所讲授的知识点，也很难调动起学生学习的热情，激發其创造性潜能，教学效果也大打折扣。高职机械专业中有许多理实一体化的课程，尤其是实践性较强的专业课程，如果只是纸上谈兵没有实战作品，是很难达到应有的教学效果的。
三、3D打印技术在高职教学中的应用现状
3D打印技术在我国已流行一时，在国内多所知名院校都有专门进行3D打印技术研究的机构，其具有较高的研究水准。同时，许多高校也与相关企业合作，将研发的成果进行产业转化。对于高职专业，将3D打印技术的引入教学，势必会带来新的途径与思路。
国内有些高职院校的工业设计、艺术、医学类等专业，开设了3D打印方面的课程，其在一定程度上调动了学生的学习兴趣，收到了良好的教学效果，但在教学实践过程中也显露出一定的问题。应用现状如下：（1）有些专业课程中，将3D打印的实物教学模型有机地应用于课堂教学中，让学生能更加直观地掌握所学知识；（2）针对专业教学知识点，开设定制专题设计。学生通过成立项目小组，团队成员结合定制专题，进行方案及产品的开发设计，最终提交3D打印的成果，并进行展示汇报。（3）将合适的校企合作项目有机地融入相关教学环节中，不定期地开展以3D打印为主题的设计成果展，挑选出优秀设计产品。（4）通过“创客”平台，鼓励学生利用课余时间参加各项科技竞赛、科研创新活动，逐步培养学生“发现问题、研究问题、解决问题、自主学习”的能力。
四、3D打印技术在《机械CAD/CAM技术》的应用
以《机械CAD/CAM技术》课程为例，将3D打印技术融入课程，让学生掌握最新CAD/CAM应用技术，激发学习兴趣和创新能力，使其具备较强的产品设计能力，成为从事产品设计与制造和生产管理的技能型人才。
此处，以设计收纳装置为例来讲解如何适时将3D打印技术融入该门课程中，并通过小组分工合作，最终完成装配体的设计、3D打印及装配。
（一）三维模型设计
以小组合作（3—4名）方式，组员先根据课题，利用头脑风暴法或直角坐标联想法，得出抽象、简单、模糊的词汇座位创意原点，收集创意点子，集思广益。并将创意利用三维软件表现出来，图1是某小组利用Rhino软件设计出的收纳装置的三维造型图。该收纳装置由三个零件组装而成，学生在自主学习三维造型的过程中，不仅熟悉了Rhino软件常用的命令，同时，也将团队成员的创新设计理念融入本组的作品中，激发了他们学习的兴趣，发挥了潜能。三维模型设计的最终定稿，教师可以规定一个时间段，不要仅仅局限在课堂上完成，可以让学生在课后进行反复修改，以便得到最佳设计作品。
（二）三维设计产品的3D输出
将Rhino软件造型好的产品模型，转成STL格式的文件，导入UP型3D打印设备。借助UP型设备，进行模型的输出打印工作。具体步骤如下：将设备进行初始化→将ABS料丝挤出→打印预览，进行相关参数设置→打印。
（三）教学反思
对于工科设计基础类课程，将3D打印技术引入教学，可结合教师预先选定的项目课题，采用小组成员分工协作的形式，让学生带着问题去思考、去分析、去学习，使得学生的学习从被动接受到主动创造。一方面，可以使学生的发散思维、沟通意识、协作意识得以提升。通过3D打印实物展示，使学生的创意得以实现，让学生有一定成就感，提高学习兴趣。另一方面，可以提高学生的综合能力。在课程的学习过程中，学生通过参与完成产品结构的设计、打印、分析、反复修改的全过程，其综合知识及实践创新能力得到了极大地提升。整个过程的参与极大地提高了学生的动手能力、发现问题的能力以及解决问题的能力，全面促进学生参与能力的发展。
对于机械类专业的专业必修课，可适度将3D打印技术引入课堂，通过这样的教学改革，能有效提高学生的学习积极性，极大地激发学生的创新潜能。
五、结束语
3D打印技术对未来机械制造业的发展有着重要的意义，将3D打印技术适度引入专业课堂和实践教学中，需要学校配套一定的资金、专业教师等教学资源。通过融入3D打印技术，极大丰富了教学内容，有效提高了学生的学习兴趣、开拓了学生专业视野，提升了教师的教学效果。同时，为机械类课程课堂教学注入了新思维。
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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

-全文完-