3D打印技术在机械教学中的应用

3D打印技术在机械教学中的应用

李俊利

玉林市第一中等专业学校 广西 玉林 537000

摘要：在传统机械学科教学中，由于相关教师采取的教学方式比较单一，所以使得学生只能对基础机械知识进行理解，相对，对于复杂零部件及其生产制造原理的掌握却是无法达到相应的教学标准，这在某种程度上就会大大降低机械教学水平，影响专业学生的进步与发展等。因此，要想改善现状，就要将3D打印技术积极引入到机械学科教学中，本文也会对该技术在机械学科教学中的应用优势进行着重分析，并在此基础上提出相应的教学策略，以便相关教师参考。

关键词：3D打印技术；机械教学；应用优势；应用策略

随着新课改的不断深入和落实，对于中职机械专业教学质量也提出了较高的要求，为了达到理想的教学效果，相关教师除了要在原有基础上对机械学科的教学模式和方法等进行积极的转变，还要将3D打印技术与实际教学工作进行紧密的结合，这样才能满足中职机械教学对理论与实践的要求，更好的为社会培养大批高素质的技术技能人才。

1技术概述

所谓3D打印技术，即一种快速成形技术。其主要通过多层打印方式，利用粉末状金属或塑料等粘合材料来进行零部件制造。现如今，该技术的应用范围十分宽泛，模具制造、工业设计等行业都会将该技术作为模型建造的主要生产手段，并逐渐朝着正向产品制造方向发展。而从维度角度来看，3D打印技术则是指在普通二维打印技术基础上升级进化的一种新型的打印技术。在实际应用过程中，其先在一个平面上利用塑料、金属等粉末状材料打印出一层，然后以此类推，最后再将这些可黏合的打印层统一粘结在一起，使其形成一个三维物体。

2 3D打印技术在中职机械教学中的应用优势

2.1提高学生的学习兴趣

在机械教学中，3D打印技术的应用可以大大提高学生的自主学习能力。因为传统机械教学模式比较传统、单一，学生在这种教学模式下，无法发挥自身的思维想象，只能被动接受教师传授的理论知识，长此以往，势必会降低学生的学习兴趣，影响课堂教学质量。而3D打印技术则是采用理论联系实践的方式来开展机械学科教学活动，其可以带给学生一定的专业灵感，让学生在一个轻松、愉悦的环境中充分体会到实验教学所带来的乐趣与成就感，进而更好的调动学生的学习兴趣，使其能够自主加入到机械实验教学中，这样才能提高机械教学效率和教学质量。

2.2增强学生的创新意识

3D打印技术通过与中职机械教学的有机结合，可以大大增强学生的创新意识。因为该技术在实际教学过程中能够为学生提供相应的机械图纸和设计原理。并为学生提供自主思考的空间，使其充分发挥自身的思维想象，最终在实验过程中将图纸转变成实际作品，不断提高学生的自主实践能力和专业知识。另外，利用3D打印技术来进行机械教学，可以不断增强学生的创新意识，为学生提供一定的专业灵感，使其能够按照图纸信息与任务要求、设计原理等，自主开发设计出教学所需的辅助教具、机器人等，这样既能够保证课堂教学效果，同时也能提高学生的专业能力，进而为其日后发展与进步打下良好的基础。

3 3D打印技术在中职机械教学中的应用策略

3.1 利用3D打印技术来制作课堂教具

目前，随着中职教学质量的不断提升以及各科专业教材的不断更新，很多传统教学用具已与新教材内容严重不相符，这在一定程度上就会影响机械教学质量。因此，为了改善这种现状，相关教师就要依据教材内容和实际教学需求，引导学生利用3D打印技术自主制作教具。在实际制作过程中，教师应先利用三维建模软件对各道具的整体模型进行模拟建构，然后再利用3D打印技术制作各零部件实物，并将零部件实物与三维道具模型进行组装，形成完整的实物后让学生进行拆装和查看，以便让学生在观察和拆装道具过程中更深的了解相关知识，进而使其实践操作能力得到进一步的提升。

3.2利用3D打印技术开展机械设计教学活动

机械设计是中职机械教学中最为基础的课程内容，学生在学习过程走中必须完成一定量的课程设计或夹具设计。而在具体学习阶段，一般会运用到二维设计软件和三维建模软件对作品形状进行设计。但由于这种设计模式下呈现的作品参数模型直观性不强，且制作周期较长，会产生一定的材料消耗现象。所以为了避免这种情况的发生，就要利用 3D 打印技术来帮助学生来掌握机械设计知识与相关技能，让学生在最短时间内，直接通过计算机就能将作品文件打印成实物模型，并根据对模型的观察来发现作品设计中存在的问题与不足，这样才能在教师的指导下迅速对设计缺陷进行修改，进而在缩短产品设计周期的基础上，有效避免后续机械加工产生中出现过量材料损耗现象。

例如，在讲解《机械设计》课程中“连杆结构”这一知识点时，相关教师应利用3D打印实验平台对该教学内容进行相应的改革，并将学生分成几个小组，以便通过小组合作学习的方式，按照提出任务、分析原理、 边学边做、创新设计等步骤来认知“连杆结构”。首先，教师要向各组学生布置设计任务，每组学生在讨论任务后，应根据讨论结果来绘制草图，并结合草图完成三维模型和打印；其次，要对3D打印的实物模型进行评价和检验，以便及时发现存在的不合理机构，并要求学生对这些不合理机构进行重复任务分析，进以在创新基础上采取措施对机构进行优化，直至设计质量符合相应的标准要求；最后，教师要引导学生对所制作的连杆机构原理进行分析讨论，并在小组合作的基础上尝试完成机构设计、打印和装配等一系列工序，进而得到一套完整的机构。在这一过程中，学生既能够对机械设计步骤及相关知识进行器全面了解和掌握，同时也能够将这些知识进行合理应用，进而最大化提高自身的实践能力和学习能力，达到良好的教学效果。

3.3利用3D打印技术开展产品设计教学活动

在利用3D打印技术来设计作品时，从产品打印到零部件模型装配，学生都要积极参与其中，这样才能提高学生的动手能力以及发现问题和自主解决问题的能力。这其中，动手能力的提升对于动力中职学生而言，是其掌握机械专业教学知识与各种设计技巧的关键要素，只有保证学生的动手能力，才能使其创新能力得到进一步发展。而验证产品结构设计质量，一直是中职机械教学中最大的难点之一，因此，要想解决这个教学难点问题，就要在产品设计教学中积极采用3D打印技术。在实际教学过程中，教师可以提出一个设计任务，如制造一个动力汽车模型。首先，教师要鼓励学生积极开拓自身的思维想象，绘制车的外形草图；其次，要根据草图利用3D造型软件进行数字建模，并运用3D打印机打印出来；第三，对打印后的汽车模型进行装配，并装上电路板和电池，以便实现电动控制，通过遥控控制汽车模型前进；最后，学生要根据产品模型对其整体结构的工艺性和设计质量进行检验。在这一过程中，为了保证检验的准确性，学生可将所学的产品设计、电工基础等课程知识要点进行合理利用，这样才能对汽车模型结构进行精准的分析，进而找出其中存在的不足，并作出及时的纠正。

结束语：

综上所述，目前，3D打印技术已成为中职教育领域中不可缺少的重要组成部分，其通过与机械教学活动的有机结合，不仅可以大大提升学生的综合学习能力及专业技术水平，而且还能改善课堂教学效果，提升机械教学质量。因此，必须对该技术在中职教学中的重要性以及应用优势等给予正确的认知，并结合实际，采取科学有效的教学措施，这样才能提高中职教育教学质量，满足中职学生的全面化发展需求。

参考文献：

[1]董启迪. 3D打印技术在中职教学的探索与创新[J]. 课程教育研究:学法教法研究, 2019, (07):74-75.

[2]丰章俊, 符海建. 3D打印技术在机械专业教学中的应用[J]. 广东职业技术教育与研究, 2018,(11):31-32.