張繼寶

[摘? ? ? ? ? ?要]? 3D技術(shù)目前在各個(gè)方面都有著大范圍的使用，當(dāng)然現(xiàn)在也應(yīng)用到教學(xué)中。那么就3D技術(shù)在中職機(jī)械專業(yè)中的相關(guān)應(yīng)用展開研究，并且給出相關(guān)舉措。

[關(guān)? ? 鍵? ?詞]? 信息化背景;3D技術(shù);機(jī)械教學(xué)

[中圖分類號(hào)]? G712? ? ? ? ? ? ? ? ?[文獻(xiàn)標(biāo)志碼]? A? ? ? ? ? ? ? [文章編號(hào)]? 2096-0603（2020）47-0160-02

3D建模打印是一種新型的技術(shù)，在社會(huì)上諸多領(lǐng)域都得到了廣泛使用，并且取得了認(rèn)可。隨著科學(xué)技術(shù)不斷地發(fā)展，機(jī)械專業(yè)教學(xué)模式也在持續(xù)進(jìn)行改進(jìn)以及創(chuàng)新，中職機(jī)械專業(yè)的教學(xué)方式也有著非常大的轉(zhuǎn)變，很多新的教學(xué)方式以及新的教育理念已經(jīng)運(yùn)用在教學(xué)工作中。其中，3D技術(shù)的使用直接推進(jìn)了中職教學(xué)的進(jìn)程，提升了教學(xué)的成效。3D打印是利用電腦將特殊的打印材料一層一層疊加起來的，最后就呈現(xiàn)出了一個(gè)實(shí)物，例如，金屬、塑料。3D打印技術(shù)最普及的就是熔融沉積成型技術(shù)。當(dāng)前中職院校機(jī)械專業(yè)在課堂中也開始使用3D打印技術(shù)。這樣才可以不斷提升學(xué)生對(duì)課堂的興趣，促使學(xué)生自愿參與到教學(xué)中，推進(jìn)中職院校機(jī)械專業(yè)課程的發(fā)展。

一、3D技術(shù)進(jìn)入機(jī)械教學(xué)的意義

（一）激發(fā)學(xué)習(xí)興趣

中職機(jī)械專業(yè)的教材內(nèi)容都是很受學(xué)生歡迎的，而3D技術(shù)更是推動(dòng)了學(xué)生的興趣發(fā)展，它給學(xué)生帶來了前所未有的學(xué)習(xí)體驗(yàn)[1]。利用3D技術(shù)可以直觀、真實(shí)地將模型展現(xiàn)在學(xué)生眼前，可以進(jìn)一步激起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣以及求知欲望，使得學(xué)生更踴躍地參與到課堂中進(jìn)行動(dòng)手實(shí)操，并且喜歡上機(jī)械專業(yè)。況且學(xué)生對(duì)自己動(dòng)手實(shí)操打印出來的模型，自身會(huì)有成就感，更加愿意主動(dòng)地去了解關(guān)于此方面的知識(shí)，激起了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。

（二）豐富想象力

現(xiàn)階段的學(xué)生都有著完整的形象思維，學(xué)生可以對(duì)生活中的物品進(jìn)行觀察與分析，并且還會(huì)展開自身的想象力。例如，在生活中就有著各種各樣的造型，在觀察的同時(shí)可以從多角度進(jìn)行觀察，再用3D建模打印技術(shù)進(jìn)行建模，并且得到自己想要的模型。通過這種方式進(jìn)行學(xué)習(xí)，學(xué)生就可以依照材料或者是教師的指導(dǎo)、示范進(jìn)行學(xué)習(xí)，在建模的途中還有很多方法可以讓學(xué)生進(jìn)行自主創(chuàng)新。同時(shí)，學(xué)生可以根據(jù)圖紙信息、設(shè)計(jì)原理等利用3D打印技術(shù)進(jìn)行教學(xué)，創(chuàng)作出教學(xué)所需要的教輔工具等，不斷培養(yǎng)學(xué)生新的靈感，鼓勵(lì)學(xué)生積極探索。

（三）發(fā)揮創(chuàng)造力

在建模的時(shí)候，學(xué)生可以依照模型多角度的變化，發(fā)現(xiàn)物體的樣式。通過建模物體就會(huì)產(chǎn)生變化，在此進(jìn)行運(yùn)算，進(jìn)行實(shí)體的組合、去除，學(xué)生在這種虛擬的立體世界中進(jìn)行動(dòng)手實(shí)操，可以幫助學(xué)生提升創(chuàng)造力。

（四）提高教學(xué)效率

在傳統(tǒng)的機(jī)械教學(xué)中，機(jī)械原理或者繪圖相關(guān)的課程，教師一般都是采用一個(gè)典型的模型，向?qū)W生介紹相關(guān)的機(jī)械原理和繪制技巧，而學(xué)生只能被動(dòng)地聽講，不利于學(xué)生真正深入地學(xué)習(xí)?，F(xiàn)在將3D技術(shù)應(yīng)用到機(jī)械教學(xué)中，學(xué)生可以通過3D技術(shù)，自行制造模型，根據(jù)自己創(chuàng)作的模型進(jìn)行分析測(cè)量并繪制相關(guān)圖紙。3D技術(shù)不僅改變了以往的教學(xué)方式，讓學(xué)生親自參與到模型的制作過程中，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，還幫助學(xué)生更好地理解機(jī)械教學(xué)的原理，有效地提高了教學(xué)的效率。

二、3D打印技術(shù)在機(jī)械教學(xué)中應(yīng)用的重要性

從一定意義上來說，機(jī)械制圖工程語言運(yùn)用的掌握程度直接與機(jī)械課程的有效性以及機(jī)械專業(yè)學(xué)生的綜合能力相關(guān)，可以大幅度提升學(xué)生的個(gè)人技能。在教學(xué)的時(shí)候，以往機(jī)械課程的教學(xué)模式是使用平面投影的辦法來帶領(lǐng)學(xué)生進(jìn)行學(xué)習(xí)，掌握知識(shí)，但是此種辦法還是沒能有一個(gè)良好的成效。假設(shè)這個(gè)時(shí)候可以使用立體化以及可視化的樣式呈現(xiàn)的話，有助于學(xué)生發(fā)散自己的思維。將二維投影以及三維零件結(jié)構(gòu)兩者進(jìn)行結(jié)合的話，就可以幫助學(xué)生提升繪圖思維能力，進(jìn)一步提高學(xué)生的實(shí)際操作能力。在此時(shí)3D技術(shù)的產(chǎn)生就可以達(dá)成機(jī)械教學(xué)在此方面的目的，學(xué)生在3D技術(shù)的支撐下，空間想象能力會(huì)有一個(gè)大幅度的提升，邏輯分析能力也會(huì)隨之長(zhǎng)進(jìn)。

除此之外，通過3D打印技術(shù)，可以將機(jī)械教學(xué)轉(zhuǎn)變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)，學(xué)生將所學(xué)到的理論知識(shí)轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實(shí)的操作，在實(shí)踐過程中更有效地幫助學(xué)生加深對(duì)理論知識(shí)的理解。并且，機(jī)械教學(xué)是為了培養(yǎng)更多具有專業(yè)技能的技術(shù)型人才，參與工作時(shí)需要較強(qiáng)的動(dòng)手能力，通過3D打印技術(shù)，學(xué)生的實(shí)操水平不斷提高，滿足了社會(huì)對(duì)人才的需求，為學(xué)生將來的就業(yè)奠定了良好的基礎(chǔ)。

三、3D技術(shù)存在的問題

在很多區(qū)域中3D打印都可以解放人們的雙手，并且降低成本，其復(fù)制的實(shí)體不僅很精確，而且攜帶還很方便[2]。但是3D技術(shù)當(dāng)前還存在很多的不足。對(duì)比較簡(jiǎn)易的物品都可以進(jìn)行打印，并且材料也不復(fù)雜，假設(shè)模型比較復(fù)雜的話，那么打印機(jī)就會(huì)比較昂貴，嚴(yán)重阻礙了3D打印機(jī)的遍布。當(dāng)前3D打印作品的質(zhì)量還不太高，在運(yùn)用的過程中還存在很多的弊端。3D打印可以滿足要求不高的、比較簡(jiǎn)單的零件打印，因此，在研究技術(shù)方面還需要繼續(xù)探究。同時(shí)，當(dāng)3D技術(shù)引入機(jī)械教學(xué)過程中時(shí)，對(duì)教師、學(xué)生提出了新的要求。一方面教師需要學(xué)習(xí)3D打印技術(shù)，并要具有相關(guān)專業(yè)的水平，可以向?qū)W生教授相關(guān)技巧;另一方面學(xué)生學(xué)習(xí)3D打印技術(shù)給他們?cè)黾恿诵碌恼n業(yè)負(fù)擔(dān)。因此，3D技術(shù)進(jìn)入機(jī)械教學(xué)中要處理好教師與學(xué)生的學(xué)習(xí)問題。

四、3D技術(shù)在機(jī)械專業(yè)課堂中的應(yīng)用策略

機(jī)械專業(yè)教學(xué)在實(shí)施的時(shí)候，需要學(xué)生有很強(qiáng)的三維空間想象能力、扎實(shí)的理論基礎(chǔ)以及零部件設(shè)計(jì)的技能。要想學(xué)生鍛煉、發(fā)展此三種能力，那么就需要學(xué)生自身有非常高的熱情以及教師的精準(zhǔn)指導(dǎo)、長(zhǎng)期的鍛煉才可以達(dá)成的。在機(jī)械工程教學(xué)過程中，中職院校就需要將3D打印技術(shù)運(yùn)用在其中，將其優(yōu)勢(shì)最大化發(fā)揮出來，將實(shí)訓(xùn)過程以及生產(chǎn)過程相互結(jié)合起來，幫助學(xué)生在進(jìn)行實(shí)訓(xùn)的時(shí)候就知道使用3D技術(shù)處理現(xiàn)實(shí)問題。下面針對(duì)3D技術(shù)在機(jī)械專業(yè)教學(xué)中的應(yīng)用展開研究。

（一）在機(jī)械學(xué)習(xí)方面的應(yīng)用

機(jī)械專業(yè)課程學(xué)習(xí)當(dāng)中的關(guān)鍵點(diǎn)就是培養(yǎng)學(xué)生的三維設(shè)計(jì)能力，并且可以應(yīng)用在實(shí)際生活當(dāng)中。在進(jìn)行課程教學(xué)的時(shí)候，必須看重以下幾個(gè)方面的內(nèi)容：使用UG軟件，對(duì)零件的參數(shù)實(shí)施調(diào)整改進(jìn)，有助于完成對(duì)整體的修改，在實(shí)現(xiàn)三維造型的過程中，還可以靈活運(yùn)用各類渲染手法，促使設(shè)計(jì)的產(chǎn)品外觀更加人性化，更加真實(shí)可信。此種三維軟件操作的手法比較容易，裝配的時(shí)候比較靈活，在這個(gè)時(shí)期展開使用，可以便于學(xué)生了解裝配體，強(qiáng)化學(xué)生的記憶，有助于學(xué)生對(duì)空間概念有一個(gè)更深層次的認(rèn)識(shí)。

（二）在機(jī)械原理學(xué)習(xí)時(shí)期的應(yīng)用

三維軟件有助于機(jī)械設(shè)計(jì)以及運(yùn)動(dòng)仿真功效達(dá)成一致，可以將抽象機(jī)構(gòu)和實(shí)際運(yùn)行的過程精準(zhǔn)地融合在一起，有助于學(xué)生運(yùn)用此種軟件去詳細(xì)掌握機(jī)械設(shè)備工作的原理。例如，活塞連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)行原理，教師在以往的教學(xué)方式中就直接以平面模型的形式呈現(xiàn)出來，假設(shè)學(xué)生的空間思維能力不高，就不能確保學(xué)生可以準(zhǔn)確地掌握此節(jié)課的內(nèi)容。那么使用專業(yè)的三維軟件的時(shí)候，花費(fèi)的時(shí)間就不長(zhǎng)，短時(shí)期就可以對(duì)機(jī)械原理有一個(gè)全方位的理解以及掌握。

（三）在機(jī)械制圖學(xué)習(xí)時(shí)期的應(yīng)用

機(jī)械制圖課程是一項(xiàng)基礎(chǔ)性科目，此課程展開的目的就是為了強(qiáng)化學(xué)生的想象能力以及空間思維能力，有助于學(xué)生快速學(xué)會(huì)繪制零件三視圖，這是此項(xiàng)課程最基礎(chǔ)的要求[3]。因?yàn)榇蟛糠謱W(xué)生剛接觸機(jī)械制圖課程，空間思維能力相對(duì)來說還是不強(qiáng)的，就沒有辦法跟上課程的腳步。那么在這個(gè)時(shí)候就可以憑借3D技術(shù)，帶領(lǐng)學(xué)生走進(jìn)物體空間模型，并且還可以靈活運(yùn)用。

（四）舉辦興趣小組以及電子制作的比賽

在中職機(jī)械專業(yè)的課堂中，教師可以進(jìn)行興趣小組以及電子制作的比賽，協(xié)助學(xué)生利用3D打印機(jī)制造模型，這與用紙表現(xiàn)出來的模型完全是兩種呈現(xiàn)效果。利用3D打印機(jī)，發(fā)揮學(xué)生自身的創(chuàng)造能力。在學(xué)生設(shè)計(jì)作品的3D打印技術(shù)的時(shí)候，學(xué)生自己進(jìn)行打印，最后打印出來的機(jī)械零件以及部件也都是學(xué)生自己組裝的。在這個(gè)過程中有助于增強(qiáng)學(xué)生的動(dòng)手能力，鍛煉學(xué)生自身，學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題以及處理問題的技能都可以有一個(gè)大幅度的增進(jìn)，并且可以增強(qiáng)學(xué)生參與課堂的積極性。在教學(xué)的過程中，學(xué)生需要親自參與整個(gè)制作過程，才能進(jìn)一步強(qiáng)化自身的創(chuàng)新能力。例如，學(xué)校也可以引導(dǎo)學(xué)生參與3D打印社團(tuán)活動(dòng)，讓學(xué)生根據(jù)自己的創(chuàng)意，積極動(dòng)手動(dòng)腦打印出自己喜歡的模型。還可以向外界展現(xiàn)3D打印的成果，在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)可以與教師進(jìn)行溝通以及研究，提升教師的技術(shù)水準(zhǔn)。加強(qiáng)教師對(duì)3D打印技術(shù)的運(yùn)用，有助于3D技術(shù)在中職機(jī)械專業(yè)課程當(dāng)中順利地實(shí)施。

總而言之，在機(jī)械專業(yè)課程授課中，學(xué)校以及教師理應(yīng)積極擴(kuò)大3D技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)方面的應(yīng)用，加快3D打印產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，這有助于3D技術(shù)在生活方面及學(xué)習(xí)方面將自身的優(yōu)勢(shì)展現(xiàn)出來。所以，教育部門以及學(xué)校應(yīng)該重視此項(xiàng)工作的展開，并且將此落到實(shí)處，加大資金投入力度，主動(dòng)購(gòu)買三維設(shè)計(jì)軟件以及設(shè)備，創(chuàng)造優(yōu)質(zhì)的教學(xué)環(huán)境，幫助有關(guān)專業(yè)的學(xué)生在一個(gè)優(yōu)質(zhì)的環(huán)境中進(jìn)行學(xué)習(xí)。

參考文獻(xiàn)：

[1]孫輝.信息化背景下3D技術(shù)在機(jī)械教學(xué)中的應(yīng)用[J].東西南北，2018（24）.

[2]謝晉德.信息化背景下3D技術(shù)在機(jī)械教學(xué)中的應(yīng)用[J].科學(xué)與信息化，2017（5）：116，118.

◎編輯 原琳娜