梁曉兵

摘要：《機(jī)械制圖》課程是工科教育的基礎(chǔ)，應(yīng)用性強(qiáng)，理解難度大，在高職講解過(guò)程中難度很大。教學(xué)過(guò)程中結(jié)合具體實(shí)例，將制圖過(guò)程分解成一個(gè)個(gè)任務(wù)，闡述了基于3D打印技術(shù)的任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)法在《機(jī)械制圖》課程教學(xué)中的實(shí)際應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)法;《機(jī)械制圖》課程;3D打印

中圖分類號(hào)：G712 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-1578（2019）01-0256-01

隨著科技的發(fā)展，3D打印技術(shù)迅速發(fā)展，目前已經(jīng)在航空、醫(yī)學(xué)、模具、珠寶等等許多領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，但在職業(yè)教育領(lǐng)域中的應(yīng)用應(yīng)用還不是很廣泛。3D打印機(jī)在歐美國(guó)家中的一個(gè)重要的市場(chǎng)就是職教領(lǐng)域，在英國(guó)3D打印作為學(xué)生們的手工課進(jìn)入職業(yè)學(xué)校的課堂。

《機(jī)械制圖》課程是一門(mén)對(duì)空間立體感要求很高的課程，涉及到的知識(shí)面較廣，同時(shí)對(duì)學(xué)生的實(shí)踐能力、理論知識(shí)接收能力以及創(chuàng)新能力的要求較高。傳統(tǒng)教學(xué)主要靠老師PPT講解，空間建模能力靠想象，學(xué)生理解困難，容易使得學(xué)生對(duì)制圖課程失去興趣甚至產(chǎn)生厭學(xué)情緒。基于這種情況，本文把基于3D打印的任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)加入《機(jī)械制圖》教學(xué)領(lǐng)域，以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣提高教學(xué)質(zhì)量、培養(yǎng)學(xué)生的空間建模能力、加強(qiáng)學(xué)生的創(chuàng)新能力與團(tuán)隊(duì)精神以及保證學(xué)生的主體地位。

1.3D打印技術(shù)的優(yōu)勢(shì)

3D打印技術(shù)是指通過(guò)材料融化后進(jìn)行連續(xù)的層層累加，逐層疊加材料生成三維實(shí)體的技術(shù)，因此又稱為增材制造。3D打印進(jìn)行生產(chǎn)的主要流程是：運(yùn)用三維工程繪圖軟件如Pro/E繪制三維圖紙，通過(guò)切片軟件完成切片，生成G代碼，然后通過(guò)3D打印設(shè)備，把液態(tài)、粉末態(tài)、絲狀的固體原材料逐層“打印”出設(shè)計(jì)的產(chǎn)品。

3D打印技術(shù)在多個(gè)領(lǐng)域有非常廣泛的應(yīng)用。醫(yī)療領(lǐng)域尤其是在骨科耗材領(lǐng)域，3D打印技術(shù)得到了越來(lái)越多的應(yīng)用，F(xiàn)DA已經(jīng)批準(zhǔn)多起3D打印醫(yī)療產(chǎn)品進(jìn)入臨床應(yīng)用[1]。航空航天領(lǐng)域，GE已經(jīng)把3D打印技術(shù)用在了發(fā)動(dòng)機(jī)生產(chǎn)過(guò)程中[2]。個(gè)人消費(fèi)領(lǐng)域，荷蘭兩家公司DUSArchitects和UniverseArchitec-ture已經(jīng)在用3D打印技術(shù)建造房子[3]，國(guó)內(nèi)馬義和也在利用3D打印技術(shù)建筑房子[4]。職業(yè)教育領(lǐng)域，發(fā)達(dá)國(guó)家早已經(jīng)在職業(yè)教育領(lǐng)域開(kāi)展3D打印技術(shù)教育，英國(guó)美國(guó)加拿大等國(guó)家都在職業(yè)教育中引入了3D打印技術(shù)。國(guó)內(nèi)很多職業(yè)院校也在開(kāi)展3D打印教學(xué)，不過(guò)還沒(méi)有大面積普及和推廣。

2.任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)法

“任務(wù)驅(qū)動(dòng)”教學(xué)法，是指在教師指導(dǎo)下，把知識(shí)內(nèi)容進(jìn)行分解成為一個(gè)個(gè)的有實(shí)際意義的、符合學(xué)生認(rèn)知水平的“任務(wù)”，以學(xué)生為中心，以完成一個(gè)個(gè)具體的“任務(wù)”為線索，把教學(xué)內(nèi)容巧妙地隱含在每個(gè)“任務(wù)”之中，學(xué)生自己或者在教師的指導(dǎo)下提出解決問(wèn)題的思路和方法[5]。當(dāng)學(xué)生完成這個(gè)任務(wù)后也就建構(gòu)了本節(jié)課所學(xué)的新知識(shí)。

“任務(wù)驅(qū)動(dòng)”教學(xué)法主要特點(diǎn)是“任務(wù)驅(qū)動(dòng)、做學(xué)一體”。職業(yè)院?！稒C(jī)械制圖》課程實(shí)施“任務(wù)驅(qū)動(dòng)”教學(xué)法有利于培養(yǎng)學(xué)生的的空間建模能力、提高學(xué)生的參與意識(shí)創(chuàng)新意識(shí)以及分析解決問(wèn)題的能力。

3.基于3D打印技術(shù)的任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)在《機(jī)械制圖》中的具體應(yīng)用

《機(jī)械制圖》作為一門(mén)專業(yè)性很強(qiáng)的基礎(chǔ)課，是機(jī)械類學(xué)生的必修課，對(duì)增強(qiáng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)、圖形表達(dá)能力、空間想象能力有著十分重要的作用。傳統(tǒng)上課程的講解是通過(guò)課本、PPT、教學(xué)模型、實(shí)物掛圖等方式進(jìn)行講解，空間感的建立是通過(guò)從點(diǎn)線面的投影規(guī)律來(lái)學(xué)習(xí)三維立體零件圖形。教學(xué)過(guò)程中，這種教學(xué)方法由于不夠直觀形象，筆者發(fā)現(xiàn)高職院校學(xué)生對(duì)點(diǎn)線面的投影規(guī)律以及二維圖和三維立體零件圖象的轉(zhuǎn)化規(guī)律學(xué)習(xí)著非常吃力。由于教學(xué)用具一方面數(shù)量少，另外一方面教學(xué)用具不夠靈活面對(duì)學(xué)生的各方面學(xué)習(xí)要求，比如全剖半剖局部剖等視圖教學(xué)工作，結(jié)合學(xué)生對(duì)三維零件實(shí)體理解相對(duì)容易，本文采用基于3D打印的任務(wù)教學(xué)法，提升學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、提高學(xué)生空間能力，提高教學(xué)效果。

筆者結(jié)合以往教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合教學(xué)難點(diǎn)，基于3D打印技術(shù)，運(yùn)用任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)方法，以三視圖與剖視圖繪制過(guò)程教學(xué)為例，進(jìn)行教學(xué)探討。

（1）任務(wù)確定：打印剖視三維零件實(shí)體，增強(qiáng)同學(xué)們對(duì)剖視圖的直觀認(rèn)識(shí)。

（2）任務(wù)提出：規(guī)定時(shí)間內(nèi)打印出零件，一方面增強(qiáng)空間感，建立對(duì)剖視圖剖視面剖視畫(huà)法的直觀感受，另外一方面，加強(qiáng)對(duì)3D打印工作過(guò)程的認(rèn)知，學(xué)習(xí)3D打印方法技能，使學(xué)生走上工作崗位后能夠解決類似問(wèn)題。

（3）研究任務(wù)，制訂解決方案，打印零件：將學(xué)生分成若干小組，利用零件的三維模型，根據(jù)任務(wù)制訂零件3D打印方案，根據(jù)零件的打印速度、填充率等因素，設(shè)置合理打印參數(shù)。要求速度要快，同時(shí)又要保證質(zhì)量。

三視圖與剖視圖繪制過(guò)程課程教學(xué)中，學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中，總是感覺(jué)剖視圖不夠直觀，尺寸對(duì)應(yīng)有一定難度，學(xué)生理解學(xué)習(xí)相對(duì)難度較大?；?D打印技術(shù)，可以直接把剖視平面打印出來(lái)，在剖視平面上直接觀察截交線相貫線切線畫(huà)法。

目前工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程越來(lái)越專業(yè)化規(guī)范化，如果直接把生產(chǎn)過(guò)程搬到學(xué)校非常不現(xiàn)實(shí)，也不安全，傳統(tǒng)上采用的是去企業(yè)參觀一段時(shí)間，然而目前企業(yè)的生產(chǎn)設(shè)備，為了安全高效，一般都在外面安裝了安全生產(chǎn)外殼，使得學(xué)生參觀過(guò)程只能看到設(shè)備外殼，無(wú)法了解到實(shí)際生產(chǎn)機(jī)理，如果使用3D打印，就可以把生產(chǎn)過(guò)程、裝配過(guò)程簡(jiǎn)化后在課堂上進(jìn)行講解。

綜上所述，《機(jī)械制圖》教學(xué)中把3D打印技術(shù)引入任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)，不僅可以加深對(duì)剖視圖以及投影規(guī)律的理解，可以把工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程有個(gè)直觀的了解認(rèn)識(shí)，而且還能提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣學(xué)習(xí)效率、培養(yǎng)學(xué)生的空間建模能力、還能加強(qiáng)學(xué)生的分析問(wèn)題解決問(wèn)題與團(tuán)隊(duì)協(xié)作方面的能力。

參考文獻(xiàn)：

[1]王技德，AutoCAD機(jī)械制圖課程實(shí)施任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)法的任務(wù)設(shè)計(jì)，《內(nèi)蒙古師范大學(xué)學(xué)報(bào)（教育科學(xué)版）》，2012（1）.