浅谈3D打印技术在机械类课程教学中的应用

浅谈 3D打印技术在机械类课程教学中的应用

王菲

滨州市高级技工学校 256600

摘要：3D打印技术作为一门新兴技术，具有众多优点，本文对3D打印技术在机械类课程教学中的应用进行了研究，指出了目前机械类课程教学存在的问题和3D打印技术应用的意义，认为可以通过帮助学生使用3D打印技术、运用符合实际的学习模式和提高教师教学水平来开展有效教学。

关键词：3D打印技术；机械课程；教学实践

一、目前机械类课程教学存在的问题

（一）机械模型成本较高

在传统的机械课程教学中，教师为了达到最好的教学效果，对于一些学生难以理解的教学内容，教师通常采用展示实物的方法让学生去观察和理解，但这种方法并不是万能的，有一些比较小的机械设备很容易展示，也很容易获得。但是一些大型的机械设备是难以在课堂里展示的，学生也较少有机会到实地进行参观，他们大部分的时间仍然是在教室内度过。因此，传统的机械课程教学成本较高，对于比较贫困地区的学校教学压力很大，教学效果也不好，机械课程是一门非常偏重于实践的课程，如果不能在课堂中将机械设备给学生讲解清楚，那么本节课可以说是比较失败的。

（二）机械教具比较死板

目前的机械课程使用的教具比较死板，不能全方位的展示机械的原理和基本结构。目前教师通常使用的机械教具包括挂图类和实物类。挂图类教具仅仅是一个结构模型，只能够让学生进行大概的观察，难以展示出机械运行的原理和内部的结构。因此，学生在使用挂图类教具进行学习时教学受到限制。其次，如果使用实物类机械教具，学生相对而言更感兴趣，但是对于一些比较复杂的机械教具，需要教师进行现场拆卸和演示，需要的时间和精力比较多，通常一节课的时间有限，而且比较大的机械教具是难以在教室内进行演示的，也难以找到，因此实物类教具也存在一定的限制。

（三）传统机械课程创新能力较差

传统机械课程虽然有一定的实物教学，但最主要的还是依靠教材。教材中的知识以背诵和记忆为主，教师重点讲解机器的原理和结构，让学生查看工程图或观摩实物模型，以此达到教学目的，但这种教学方法难以满足学生的好奇心，部分学生对机械不是很感兴趣，那么在课堂中可能就会出现听不懂的现象，进而出现厌学、成绩差甚至逃学的现象。另外，传统机械课程更为注重书面形式的制图作业，内容和考查方式千篇一律，学生很难发挥自己的个性和独特的想法。

二、3D打印技术应用在机械类课程教学中的意义

（一）节省教学成本

3D打印具有传统机械课堂不具备的优势。首先，3D打印技术可以大大节省教学成本。究其原因，是因为3D打印技术直接利用计算机模型进行模型的打印。他可以利用计算机直接将图形数据进行打印，形状千奇百怪，具有各种各样的形状。另外，3D打印生产周期短，速度快，而且可以批量打印，成本较低。它摆脱了传统机械设备制作周期长、难以拆卸的缺点，在进行机械课堂教学时是非常有效的课堂教学技术。

（二）提高学生的学习兴趣

3D打印技术的应用，可以大大提高学生的学习兴趣。相对而言，学生更喜欢动手操作的实践课程，对理论学习不太感兴趣，而且理论学习的难度比较大。3D打印技术正好符合了学生的这一心理特性，可以让学生根据自己的想法进行创造，比如制作会变形的机器人，会跳的小青蛙，这些都大大提高了学生的学习兴趣，更愿意自己动手操作。另外，自己在电脑里输入模具模型，既需要了解机械的模型和原理，而且还要知道他们的结构，这就变相的提高了学生的学习能力。

三、3D打印技术应用在机械类课程教学中的策略

（一）帮助学生使用3D打印技术

要想将3D打印技术应用在机械类课程教学中，首先要帮助学生学会使用3D打印技术，掌握进行3D打印的步骤。要想进行3D打印，首先要进行实物测绘和软件建模，学校要购买相应的硬件设备和3D打印机，只有这样学生才能进行3D打印。在进行软件建模时，教师可以将机械运动的原理和机械内部结构教给学生，让学生自主学习。其次需要打印3D模型，此时重点是要掌握打印数据的准确性，这对学生的绘图能力有较高的要求。打印完毕后，就需要对打印的材料进行修整，最后将打印出来的零部件儿进行装配，按照教师要求的机械模型组装，最后得到完整的机械设备。

（二）运用符合实际的学习模式

由于3D打印和传统的教学模式不同，因此，在3D打印课堂中要运用符合实际的学习模式。其中最有效的方法就是进行分组合作，每组四至六人，小组成员按照优生和中生、差生搭配，让学生能够自由讨论。另外，由于3D打印技术比较新颖，很多学生仍然不能熟练掌握3D打印技术，因此教师要及时解决学生的疑问，并对学生感到困难的地方进行集中讲解，让学生不会觉得3D打印非常困难，从而降低他们的学习积极性。

（三）提高教师的教学水平

3D打印技术是一门新兴技术，他具有便捷、廉价等多方面的优点，由于是新生事物，很多教师对他并不了解，尤其是老教师接受起来更为困难。3D打印技术对教师的信息技术水平要求较高，要求老师能够具备绘图能力和建模能力。如果教师的信息技术水平不够高，那么很难能够将3D打印技术应用在机械课堂教学中。因此，学校和政府有必要提高机械课堂教师的教学水平，加强信息技术能力的培训，专门对3D打印技术在课堂教学中的教学进行示范，并讲解3D打印技术的原理和应用方法，以此来提高教师的应用水平。

参考文献

[1]程勇;如何上好《机械基础》课[J];职业教育研究;2005年12期.

[2]刘莹;申永胜;美国加州大学圣地亚哥分校机械基础实践教学的模式与启示[J];中国大学教学;2006年04期.

[3]王潇良;提高机械基础课程教学效果之我见[J];中等职业教育;2006年10期.

[4]孙亚波;浅论机械基础教学中教具的作用[A];中国职协2013年度优秀科研成果获奖论文集（中册）[C];2013年.

[5]周小鹏;廖先菊;任蜀焱;机械基础开放实验研究与实践[J];重庆科技学院学报(社会科学版);2008年05期.