吳敬權(quán)，吳香林，李德榮，安芬菊，張靜，陳典龍

（1.廣東海洋大學(xué)機(jī)械與動力工程學(xué)院；2.廣東省海洋裝備及制造工程技術(shù)研究中心，廣東 湛江 524088）

1 背景

貝殼飾品有酒具、煙灰缸、紐扣、首飾（項鏈、胸針、耳墜等）、傘柄、燈具、座鐘、掛屏、屏風(fēng)等?，F(xiàn)代人通常利用技術(shù)的個性化對貝克進(jìn)行雕刻、切割、上色處理等，貝殼工藝品被大范圍的推廣到世界各個角落，備受人們喜愛。湛江是全國所有的地級市中海岸線最長的，海域面積廣闊，擁有豐富的海洋資源。值得一提的是，湛江市是貝類養(yǎng)殖大市，據(jù)不完全統(tǒng)計，全市年產(chǎn)貝殼約10000t以上（不包括蠔殼）。充分利用貝殼減少污染，助力貝殼產(chǎn)業(yè)做細(xì)做強(qiáng)，把得天獨厚資源優(yōu)勢轉(zhuǎn)化為教學(xué)資源。把貝殼作為材料運用到實踐教學(xué)當(dāng)中。工程訓(xùn)練課程，是理工類學(xué)生必修的實踐課程，是一門實踐基礎(chǔ)課，是機(jī)械類各專業(yè)學(xué)生學(xué)習(xí)工程材料及機(jī)械制造基礎(chǔ)等課程必不可少的選修課，是非機(jī)類有關(guān)專業(yè)教學(xué)計劃中重要的實踐教學(xué)節(jié)。這對于培養(yǎng)我們的動手能力有很大的意義。但工業(yè)設(shè)計專業(yè)在金工實習(xí)實踐過程中教學(xué)內(nèi)容上沒有體現(xiàn)出其專業(yè)的特性。應(yīng)該根據(jù)其專業(yè)特點和學(xué)校所屬區(qū)域特色適當(dāng)增開設(shè)相關(guān)工種，以滿足學(xué)生創(chuàng)新實踐。提升學(xué)生的逆向設(shè)計能力和創(chuàng)新思維能力?，F(xiàn)在的大學(xué)生對先進(jìn)科技很有興趣，對新技術(shù)的接受能力強(qiáng)，喜歡在實踐學(xué)習(xí)的同時展現(xiàn)創(chuàng)新思維。如逆向成型技術(shù)、三維軟件的使用、數(shù)控加工技術(shù)應(yīng)用等，貝殼設(shè)計雕刻實習(xí)課的開設(shè)能夠使學(xué)生熟悉先進(jìn)的逆向設(shè)計、三維設(shè)計、數(shù)控雕刻機(jī)及整個操作工藝流程。該課有浮雕制作、雕銑。使學(xué)生熟悉快速逆向設(shè)計概念，會用三維設(shè)計軟件，了解精雕軟件的基礎(chǔ)知識，熟悉應(yīng)用工具的各項功能，能夠激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新性思維展現(xiàn)學(xué)生的創(chuàng)新型。課程的開設(shè)積極推進(jìn)傳統(tǒng)金工中心向現(xiàn)代化工程訓(xùn)練中心的快速轉(zhuǎn)變,使訓(xùn)練中心成為技術(shù)型人才培養(yǎng)的基地。

2 雕刻貝殼實踐課設(shè)計和教學(xué)流程

2.1 教學(xué)內(nèi)容的選擇

在生活當(dāng)中將常看到精美的雕刻飾品，特別是貝殼雕刻出來的飾品更是光彩華麗高檔。湛江市是貝類養(yǎng)殖大市，貝殼資源豐富。讓學(xué)生在完成三維掃描儀的使用、三維軟件逆向設(shè)計、雕刻機(jī)床的操作中，將理論知識和生產(chǎn)實際完美的結(jié)合。激發(fā)同學(xué)們的學(xué)習(xí)興趣，促進(jìn)學(xué)生的創(chuàng)新思維能力。根據(jù)班級人數(shù)和實習(xí)時間的安排，將學(xué)生分組。合理安排充分利用三維掃描儀和雕刻機(jī)床。保證每個學(xué)生都能積極參加實習(xí)，滿足學(xué)生的貝殼創(chuàng)意設(shè)計、完成貝殼工藝品雕刻。為了保證金工實習(xí)雕刻工種教學(xué)項目順利進(jìn)行，將整個教學(xué)過程分為安全教育、實例示范、任務(wù)要求、任務(wù)實施、總體評價5個階段。

2.2 實踐教學(xué)設(shè)備

掃描儀器：實習(xí)使用的三維掃描儀設(shè)備型號為Prince335手持式非接觸激光掃描儀；軟件：使用思看三維掃描自帶的的編輯軟件Scanviewer--Quick editing和達(dá)索公司的CATIA三維設(shè)計軟件；加工軟件采用北京精雕軟件。雕刻機(jī)：捷豐泰科技型號CNC6090雕刻機(jī)床；雕刻材料：馬氏珠母貝貝殼。

2.3 實踐教學(xué)流程

實習(xí)學(xué)生到來之前，提前做好教學(xué)準(zhǔn)備工作，檢查及設(shè)備能否正常使用；備好實踐所需的貝殼材料。根據(jù)學(xué)?，F(xiàn)有設(shè)備情況班級人數(shù)，布置具體實習(xí)任務(wù)。

（1）安全教育。實習(xí)實踐教學(xué)課不同于理論課，決不允許有半點的失誤，不能發(fā)生任何安全事故。如若不然，將會給學(xué)校帶來負(fù)面影響，同時，自己也必將后悔一生。實習(xí)安全重于泰山。學(xué)生上課前一定要強(qiáng)調(diào)實習(xí)安全及雕刻機(jī)床操作注意事項。學(xué)生實習(xí)期間必須嚴(yán)格遵守相關(guān)制度和各工種的安全操作規(guī)程，聽從現(xiàn)場指導(dǎo)教師安排。必須穿工作服，做好勞動保護(hù)工作，工作服必須緊袖，女同學(xué)必須戴安全帽，不得散發(fā)在前額或兩側(cè)，不準(zhǔn)穿裙子、高跟鞋、涼鞋、戴圍巾等。男同學(xué)不準(zhǔn)穿背心、拖鞋上崗，經(jīng)檢查不合格者不能參加實習(xí)。老師的注意力始終要集中，時刻提醒學(xué)生提高安全防范意識。

（2）實例示范?？梢酝ㄟ^使用現(xiàn)代化多媒體設(shè)備吸引學(xué)生注意力，加強(qiáng)學(xué)生對實習(xí)知識的記憶。根據(jù)實例引入激發(fā)學(xué)生興趣，使學(xué)生能夠認(rèn)真對待本次實習(xí)。如貝殼雕刻飾品。在工程訓(xùn)練教學(xué)活動中通過一個完整實例對學(xué)生開展實踐教學(xué)活動，在此過程中，要根據(jù)各專業(yè)學(xué)生的實際學(xué)習(xí)情況，選取一個合理的實訓(xùn)任務(wù)實例驅(qū)動實踐教學(xué)。這樣不僅能夠在教學(xué)活動中使學(xué)生掌握激光掃描儀的使用、逆向設(shè)計、機(jī)床操作，還能夠使學(xué)生了解一個產(chǎn)品快速成型的工作流程，提高學(xué)生逆向設(shè)計實踐能力和創(chuàng)新能力。實例具體操作步驟如下：通過激光掃描儀掃描貝殼，并用Scanviewer--Quick editing軟件進(jìn)行補孔，去孤點等編輯并命名保存Stl格式文件；將保存的Stl格式文件導(dǎo)入CATIA三維軟件進(jìn)行貝殼圖的擺正操作，通過曲面快速重建模塊將stl片體格式轉(zhuǎn)化成可編輯的三維模型并命名保存為stp格式文件如圖1；將保存的Stp格式文件再導(dǎo)入Jdpaint加工軟件編輯；數(shù)控雕刻機(jī)對刀和操作。

圖1 貝殼逆向建模

（3）任務(wù)要求。指導(dǎo)教師引導(dǎo)學(xué)生通過查閱資料、小組討論等，對貝殼進(jìn)行工藝分析，然后對貝殼圖案工藝設(shè)計進(jìn)行合理安排，指導(dǎo)教師與學(xué)生的討論中，主要是注重激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性、創(chuàng)新性；并講解加工難點與重點、雕刻實施節(jié)點及質(zhì)量要求。

要求學(xué)生根據(jù)貝殼特點和自己所理解，根據(jù)激光掃描貝殼圖，利用三維軟件設(shè)計貝殼圖案工藝設(shè)計，實施貝殼雕刻實際加工時，每組學(xué)生都要自行操作完成激光掃描儀、三維軟件和數(shù)控雕刻機(jī)床。進(jìn)行程序傳輸、機(jī)床開關(guān)機(jī)、原點設(shè)置、對刀等實際操作，使每個學(xué)生都能得到工程實踐能力的鍛煉。

實習(xí)結(jié)束后雕刻作品并評價學(xué)生雕刻作品，上交雕刻貝殼工訓(xùn)報告，在課堂教學(xué)過程中，對學(xué)生的課堂筆記或工程訓(xùn)練報告進(jìn)行抽查。對于實習(xí)活動中所涉及激光掃描技術(shù)要點，設(shè)計軟件指令的應(yīng)用，雕刻機(jī)操作中對到操作等，教師在引導(dǎo)學(xué)生繪制時幫助學(xué)生捋清制作思路及時指導(dǎo)。紀(jì)律要求，禁止學(xué)生在課堂中使用終端電子產(chǎn)品，培養(yǎng)學(xué)生良好的課堂習(xí)慣，以便工程訓(xùn)練實習(xí)教學(xué)活動能夠順利開展，提高教學(xué)質(zhì)量。

（4）任務(wù)實施。各組獨立完成非接觸激光掃描儀掃描馬氏珠母貝的貝殼。運用Scanviewer--Quick editing軟件進(jìn)行補孔，去孤點等編輯并命名保存Stl格式文件。將保存的Stl格式文件導(dǎo)入CATIA三維軟件進(jìn)行貝殼圖的擺正操作，通過曲面快速重建模塊將stl片體格式轉(zhuǎn)化成可編輯的三維模型命名并保存為stp格式文件。最后導(dǎo)入加工軟件完成圖案設(shè)計，保存對應(yīng)格式，操作機(jī)床對刀建立相對零點。為了降低廢品的產(chǎn)生，避免由于程序問題產(chǎn)生的事故。學(xué)生可以在軟件上對設(shè)計生成的程序進(jìn)行模擬仿真；在整個過程中，指導(dǎo)教師必須隨時檢查同學(xué)們對CAD/CAM軟件掌握程度、數(shù)控機(jī)床操作熟練情況等。及時解決學(xué)生在實習(xí)過程中的各類問題，保證實習(xí)順利安全地進(jìn)行。

（5）總體評價。學(xué)生在整個實習(xí)過程中，指導(dǎo)教師必須隨時檢查各組進(jìn)展及每個同學(xué)設(shè)計操作情況，給出課堂表現(xiàn)部分分?jǐn)?shù)，占總分?jǐn)?shù)的25%。由學(xué)生對貝殼雕刻原理掌握、雕刻軟件操作、數(shù)控機(jī)床的操作給出操作部分分?jǐn)?shù)，占比30%。作品完成后根據(jù)作品質(zhì)量和設(shè)計創(chuàng)意等，小組之間、同學(xué)之間互評，占比45%。指導(dǎo)教師綜合匯總給學(xué)生總體評價打分。

在貝殼作品完成制作后，總結(jié)在設(shè)計制作過程中遇到的問題、解決的方式方法，歸納總結(jié)學(xué)到的貝殼工藝雕理論知識雕刻技法及雕刻機(jī)床操作技能等。以便進(jìn)一步提高自身技能。班級內(nèi)部要進(jìn)行經(jīng)驗共享，使大家共同進(jìn)步，在以后的制作過程中避免其他同學(xué)出現(xiàn)過的問題，同時鍛煉學(xué)生的語言表達(dá)能力和溝通能力。

3 結(jié)語

通過雕刻貝殼實訓(xùn)課課程的開設(shè)，豐富了工程訓(xùn)練課程內(nèi)容，合理地利用了湛江地區(qū)的貝殼資源，發(fā)展教育特色。逆向設(shè)計到雕刻加工的整個實訓(xùn)過程，引入了激光掃描技術(shù)、三維設(shè)計軟件，同學(xué)們可以實現(xiàn)自己的想法，展現(xiàn)創(chuàng)意。能夠激發(fā)學(xué)生的興趣，調(diào)動學(xué)生的主觀能動性和動手的積極性，從而提高了實訓(xùn)課程的教學(xué)質(zhì)量。逆向成型到雕刻出作品整個實訓(xùn)過程，使學(xué)生了解逆向概念、熟練操作三維軟件成型和雕刻機(jī)的操作，使學(xué)生了解貝殼材料特點，能根據(jù)貝殼自身外形特點設(shè)計相應(yīng)圖案進(jìn)行多種工藝品的設(shè)計，掌握數(shù)控雕基本工藝。激光掃描技術(shù)、CAD/CAM的結(jié)合，實現(xiàn)快速成型的方法，培養(yǎng)了學(xué)生的工程意識，符合本科高校新工科背景下工程實踐教育發(fā)展要求。