劉禹 付顏紅 董成 任紅霞 孫剛

摘 要：在“機(jī)械制圖”課堂教學(xué)中，教師應(yīng)用3D打印技術(shù)并結(jié)合基礎(chǔ)知識(shí)綜合教學(xué)，創(chuàng)新教學(xué)模式，降低學(xué)生學(xué)習(xí)難度，使課堂教學(xué)質(zhì)量與技術(shù)水平顯著提升。同時(shí)，教師把抽象的文字轉(zhuǎn)換成二維圖紙，二維圖紙又轉(zhuǎn)換成三維模型，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，注重學(xué)生們創(chuàng)造力與想象力的培養(yǎng)。在課堂教學(xué)中，教師積極開展實(shí)踐教學(xué)活動(dòng)，可鍛煉學(xué)生們的動(dòng)手能力與實(shí)操能力，確保學(xué)生們能對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)與3D打印技術(shù)獨(dú)立應(yīng)用，深化對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)與學(xué)科內(nèi)涵的理解，滿足學(xué)生的學(xué)習(xí)需求。

關(guān)鍵詞：3D打印技術(shù);機(jī)械制圖;課堂教學(xué)

0 引言

新時(shí)代背景下的3D打印技術(shù)，已經(jīng)成為較成熟的加工技術(shù)，是制造業(yè)的重要技術(shù)之一。我國教育領(lǐng)域應(yīng)用與推廣3D打印技術(shù)，能創(chuàng)新傳統(tǒng)的機(jī)械制圖教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)，創(chuàng)設(shè)教學(xué)形式，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)習(xí)效率。

1 ? 3D打印技術(shù)與“機(jī)械制圖”課程內(nèi)容分析

1.1? 3D打印技術(shù)

3D打印技術(shù)是一項(xiàng)快速成型的制造技術(shù)，起始于美國制造行業(yè)，主要針對(duì)材料生長(zhǎng)堆積加工，有較大設(shè)計(jì)空間、想象空間、創(chuàng)造空間，把傳統(tǒng)制造技術(shù)中難以生產(chǎn)的零部件進(jìn)行加工處理，整體工藝效果顯著。該技術(shù)結(jié)合計(jì)算機(jī)技術(shù)的綜合應(yīng)用，借助傳輸接口傳遞信息數(shù)據(jù)，突出制造對(duì)象“實(shí)體化”特征，加工方式以打印為主，生產(chǎn)周期明顯縮減，可在生產(chǎn)階段快速成型。

1.2? “機(jī)械制圖”課程

“機(jī)械制圖”課程屬于機(jī)械專業(yè)基礎(chǔ)課程，既考慮后續(xù)教學(xué)活動(dòng)，又注重學(xué)生未來就業(yè)發(fā)展，識(shí)圖、繪圖、零件加工等均是其主要教學(xué)內(nèi)容。在日常教學(xué)過程中，先是讓學(xué)生們?nèi)媪私獯苏n程內(nèi)容，包括各種零件、圖紙等，后隨著教師的正確教學(xué)與引導(dǎo)，逐漸掌握相關(guān)知識(shí)與技能[1]。教師再通過計(jì)算機(jī)技術(shù)的輔助教學(xué)，鼓勵(lì)學(xué)生應(yīng)用AutoCAD二維制圖手段，繪制所學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)，使抽象的知識(shí)直觀化，降低教師教學(xué)與學(xué)生學(xué)習(xí)難度，保證“機(jī)械制圖”課程課堂教學(xué)質(zhì)量與教學(xué)水平的提升。

2 ? 3D打印技術(shù)在“機(jī)械制圖”課堂教學(xué)中的應(yīng)用

2.1? 教學(xué)方案設(shè)計(jì)，明確教學(xué)時(shí)間節(jié)點(diǎn)

3D打印技術(shù)在“機(jī)械制圖”課堂教學(xué)中的初期應(yīng)用有一定難度，對(duì)教師來說是一項(xiàng)新的挑戰(zhàn)，學(xué)生的思想與行為均需教師正確引導(dǎo)，因此教師的教學(xué)能力與教學(xué)水平對(duì)學(xué)生各項(xiàng)能力的提升有一定影響。教師對(duì)3D打印技術(shù)應(yīng)給予足夠重視，熟練地正確應(yīng)用3D打印技術(shù)，保證教學(xué)質(zhì)量[2]。

例如，在應(yīng)用初期以“手工制圖”訓(xùn)練為主，選擇一種最適合學(xué)生的教學(xué)方式，讓學(xué)生們輕松學(xué)習(xí)3D打印技術(shù)與“機(jī)械制圖”相關(guān)知識(shí)。在教學(xué)訓(xùn)練過程中，教師為使學(xué)生對(duì)字母數(shù)字書寫、線條繪制等開展練習(xí)，可以選擇“吊鉤”手工圖進(jìn)行2D-CAD制圖，從基礎(chǔ)的二維繪圖訓(xùn)練保證學(xué)生掌握制圖投影規(guī)律，然后進(jìn)入三維建模階段，此階段的教學(xué)訓(xùn)練由簡(jiǎn)單到復(fù)雜，逐漸增強(qiáng)學(xué)生的三維空間感。

2.2? 教學(xué)素材準(zhǔn)備充分，突出三維形狀特征

為使3D打印技術(shù)在“機(jī)械制圖”課堂教學(xué)過程中充分發(fā)揮出自身的教學(xué)作用與價(jià)值，還需注重教學(xué)素材準(zhǔn)備，體現(xiàn)“機(jī)械制圖”課堂知識(shí)教學(xué)素材的豐富性與多樣性[3]。充分準(zhǔn)備素材能減少課堂教學(xué)時(shí)間，學(xué)生參與教學(xué)素材準(zhǔn)備可增強(qiáng)師生間的互動(dòng)性，自主能力也得到培養(yǎng)。教師考慮到課堂的實(shí)踐教學(xué)，為保證每位學(xué)生都能全面地學(xué)習(xí)與掌握相關(guān)知識(shí)，需保證教學(xué)素材的充足，滿足學(xué)生的學(xué)習(xí)需求。而關(guān)于3D成品打印，教師可結(jié)合具體的樣本進(jìn)行演示教學(xué)，詳細(xì)講解三維形狀具體特征，并鼓勵(lì)學(xué)生通過其他方式自主掌握，不過多占用課堂教學(xué)時(shí)間與教學(xué)資金。

2.3? 專業(yè)知識(shí)與實(shí)踐操作綜合教學(xué)，提升學(xué)生專業(yè)能力

專業(yè)知識(shí)與實(shí)踐操作綜合教學(xué)，簡(jiǎn)單地說就是“接軌”教學(xué)。在此階段教師發(fā)揮著重要作用，教師能結(jié)合學(xué)生思維與行為引導(dǎo)教學(xué)，在多媒體技術(shù)支持下，把實(shí)用圖紙的加工過程以視頻的方式展現(xiàn)，便于學(xué)生詳細(xì)地觀察。為激發(fā)學(xué)生的思維能力，集中注意力，教師可結(jié)合教學(xué)內(nèi)容提出一些較簡(jiǎn)單的問題，讓學(xué)生帶著問題觀看與探究視頻內(nèi)容，使學(xué)生真正參與到課堂教學(xué)，而不是單憑腦海想象[4]。

例如：“螺栓、螺母”圖紙繪制教學(xué)是“機(jī)械制圖”課堂教學(xué)中的核心內(nèi)容之一，教學(xué)目標(biāo)是鍛煉學(xué)生們的動(dòng)手能力與記憶力，須在歸檔或加工階段測(cè)量其表面粗糙度，3D測(cè)量需在機(jī)械工程測(cè)試中完成。學(xué)生自主參與，掌握操作過程，評(píng)估測(cè)量結(jié)果，增強(qiáng)學(xué)生思維能力。此外，在可視化功能下探究三維實(shí)體，相互溝通、相互交流，可強(qiáng)化學(xué)生的認(rèn)知能力，保證學(xué)生扎實(shí)掌握“機(jī)械制圖”課堂教學(xué)的相關(guān)內(nèi)容。

2.4? 創(chuàng)新教學(xué)模式，增強(qiáng)學(xué)生協(xié)作能力

創(chuàng)新教學(xué)模式不僅可以解決傳統(tǒng)化教學(xué)模式無法滿足學(xué)生學(xué)習(xí)需求問題，而且還應(yīng)注重對(duì)學(xué)生們協(xié)作意識(shí)與能力的培養(yǎng)。單憑學(xué)生自主探究“機(jī)械制圖”課堂教學(xué)內(nèi)容，再加上課堂教學(xué)時(shí)間的限制，對(duì)教師教學(xué)、學(xué)生學(xué)習(xí)來說均有一定的難度[5]。為提升課堂教學(xué)效果，教師需從教學(xué)模式創(chuàng)新方面入手，結(jié)合自身多年教學(xué)經(jīng)驗(yàn)與3D打印技術(shù)優(yōu)勢(shì)、特征，選擇課堂合作教學(xué)模式，把課堂交給學(xué)生自主處理，讓每位學(xué)生都能自主地參與教學(xué)，增強(qiáng)學(xué)生的自主意識(shí)，有效學(xué)習(xí)專業(yè)知識(shí)。

例如：關(guān)于3DCAD制圖與3D模型生成教學(xué)，可以選擇課堂合作教學(xué)模式，教師把課堂交給學(xué)生自主處理，學(xué)生可自由組隊(duì)，大約控制4～6人，以小組為單位，讓學(xué)生在小組內(nèi)發(fā)揮出自身優(yōu)勢(shì)與專業(yè)能力，每位學(xué)生從不同的角度對(duì)教學(xué)內(nèi)容實(shí)踐探究，產(chǎn)生思想碰撞火花，學(xué)生的思維面會(huì)更加廣闊，促進(jìn)更全面地了解3DCAD制圖與3D模型生成。同時(shí)，小組成員共同完成3D模型，學(xué)生會(huì)有較強(qiáng)的成就感，對(duì)“機(jī)械制圖”專業(yè)知識(shí)產(chǎn)生濃厚的學(xué)習(xí)興趣與強(qiáng)烈的探究欲望，增強(qiáng)學(xué)生間的協(xié)作意識(shí)與能力，保證每位學(xué)生的專業(yè)能力與技術(shù)水平均能對(duì)學(xué)生未來發(fā)展帶來積極影響。

3結(jié)語

為提升“機(jī)械制圖”課堂教學(xué)質(zhì)量與教學(xué)水平，各學(xué)校及教師人員對(duì)3D打印技術(shù)應(yīng)予以足夠重視，從教學(xué)模式創(chuàng)新角度展開探究，并通過對(duì)教學(xué)內(nèi)容與學(xué)生綜合情況的全面分析，對(duì)專業(yè)知識(shí)與實(shí)踐操作實(shí)施綜合教學(xué)，以提升學(xué)生專業(yè)能力。學(xué)生自主參與課堂教學(xué)過程，教師科學(xué)創(chuàng)新教學(xué)模式，通過合作教學(xué)模式增強(qiáng)學(xué)生的協(xié)作意識(shí)與能力，培養(yǎng)高素質(zhì)的專業(yè)人才。

[參考文獻(xiàn)]

[1]李俏，伍先明，王鵬程，等.3D打印技術(shù)在教學(xué)中的應(yīng)用—以“機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)”為例[J].工業(yè)和信息化教育，2020（17）：42-44.

[2]程發(fā)洲.3D打印技術(shù)在計(jì)算機(jī)輔助制造課程教學(xué)中的應(yīng)用[J].教育界：高等教育研究，2019（41）：144-145.

[3]朱鵬.3D打印技術(shù)與機(jī)械制圖教學(xué)結(jié)合創(chuàng)新應(yīng)用的研究[J].當(dāng)代教育實(shí)踐與教學(xué)研究，2017（19）：187-188.

[4]陳隆波，楊琪琳，李國輝，等.3D打印在機(jī)械制圖教學(xué)改革中的應(yīng)用研究現(xiàn)狀[J].內(nèi)燃機(jī)與配件，2019（33）：236-237.

[5]高延峰，萬文，洪連環(huán)，等.3D打印技術(shù)在《機(jī)器人》課程教學(xué)中的應(yīng)用[J].機(jī)械設(shè)計(jì)，2018（47）：324-326.

（編輯 王永超）