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摘要:3D打印技术作为一种辅助手段,可以有效地检测模型的设计和制造效果,在计算机建模教学中得到了广泛的应用。本文通过对3D打印技术在计算机模型教学中的运用进行了分析,认为3D打印技术能有效地改善教学效果,同时也提高进学生对三维模型的学习兴趣。
关键词:3D 打印技术;计算机;建模教学
目前,我国中职院校越来越重视对计算机建模教学方面的研究,但由于受传统的教育理念的制约,在实施过程中出现了许多问题,从而制约了中职院校的教学质量。将3D打印技术引进到计算机建模教学中,为计算机建模的发展开辟了一条新途径,学生们只要能够创作出三维模型,就可以通过3D打印机制作出属于自己的独一无二的三维模型,将自己的创意得以展现。这一新的立体打印技术在很大程度上促进了教学的发展,同时也为教学提供了新的思路。此外,将3D打印技术运用于三维建模课程中,既能巩固学生的3D模型技术,又能提高学生的学习兴趣,对未来的发展也产生积极的影响。
一、3D打印技术的特点
随着我国经济的迅速发展,工业发展的步伐越来越快,高新技术产品层出不穷,但我国的人才培养水平已经跟不上时代的步伐,3D打印技术的兴起和发展,使我们对高技能人才的需求量越来越大。
(一)创新性
3D打印技术是目前国内应用比较成熟的先进技术,它是基于数字模型,使用多种胶粘材料,通过分层打印的方法实现快速生产。它取代了以往复杂的手工生产方式,实现了对生产过程的数字化控制。这项技术的独特之处是,这项技术可以由电脑设计或电脑操纵来生产,既可以训练人类的创意,又可以简化生产流程,显示出智能加工与控制的特征。可以说,这一技术的出现与成熟,显著促进了我国的经济发展。
(二)普及性
3D打印技术是通过计算机设计直接生成模型,然后经过数字化处理,将产品打印出来。它的用途和应用领域很广泛,可以打印各种产品,如玩具、小型无人机、工业产品等, 所以,它被广泛地应用于各行各业。甚至家具和汽车零件上都能打印出来。可见3D打印机在日常生活中的用途非常广泛,其优势也非常显著。
(三)技术性
3D打印是最近几年才出现的一种新技术,目前只在国内比较发达的地区应用较多,原因在于其具有很强的技术性。首先,技术人员必须有专业的电脑知识和电脑操作技术,同时还要具备一定的艺术创造能力。3D打印技术的问世,使部分产品无需手工加工,仅需计算机即可完成,从而节约了大量的劳动力,从而对我国的经济发展起到了积极的推动作用。
二、传统三维建模教学中的问题
(一)学生综合能力要求较高
常规的三维建模教学大部分都是在计算机教室里进行。因无法将真实物品呈现在学生面前,所以课堂教学过程中教师多通过图片或视频来帮助学生理解分析建模对象的特征,创建模型要想获得较好的效果,就需要学生充分理解对象的三维结构。但只是通过图片和视频这些有限信息,学生难以在头脑中形成详细准确的立体结构。这时,学生要结合已有的生活经验并运用对空间的理解和想象来进行思考,这无疑增加了学习的难度。而且对大多数学生而言,在没有深入了解模型结构的情况下,很难很好地掌握计算机建模的技术。
(二)计算机建模课程要求高
三维建模课程需以实物为基础,结合生产实际进行艺术加工,要做出与实物高度相似的模型,就要求制作者具有较高的技能水平。首先,学生要对物体的形体有深入的了解,具备较强的观察和基本的技能。模型产品与生活密切相关,所以在设计时要考虑到现实,并结合实际情况进行设计,这样才能使设计的产品更加合理。其次,制作者必须精通软件建模技术,可以用软件把基础造型塑造成有形的实体,然后再按照基本的造型来做精雕细琢。由此可见,制造模型不仅要具备一定的基础知识,还必须具备很强的建模能力,以及对实物的深入了解,方能实现产品的生产。但由于该过程的复杂性和耗时,许多学生都不愿参加,对建模课的兴趣也不大,影响了建模课程的实施。
三、3D 打印技术在计算机建模教学中的应用
在传统的教学方式中,由于实施速度较慢,学习成效不明显,对学习内容的学习兴趣不够,是很多教师所关心的问题。而将3D打印技术引进到课堂教学中,有助于提高教学质量,从而促进高职教育的发展和变革。
(一) 3D打印制作道具辅助课堂教学
目前三维印刷技术已经广泛应用于工业、建筑、机械、医学等各个行业,因此,在实施三维印刷技术时,一定要注意到三维印刷技术的应用。由于课堂教学的限制,学生无法对所有的物体进行观察,只能使用图片,却无法适应教学的要求。通过使用3D技术进行模具的印刷,可以让老师将事先印刷好的模型进行分解、解释,从而使教学更加直观、生动,同时也能更好地展现老师的设计思路,让学生更加深入地理解抽象的教学内容,让学生掌握重难点内容。采用3D打印技术自制教学模式,解决了课堂上学生很难接触到实物的问题,能根据不同的课程特点,快速地打印出所需的教学模式,从而达到个性化的教学要求,缩短教学模式的更新周期。教师和教师若能在课堂之前合作,进行课堂教学,其效果会更加明显,不但有助于学生对所学知识的理解和掌握,同时也会使他们产生学习的兴趣。
(二)3D模型实体化增强课堂趣味性
传统建模课堂中教师只能通过视频、图片或者计算机软件对模型进行观察,难以获得实体模型。但在现实中,许多问题并不能通过图片和视频的观察就能准确描述,比如模型的构造问题和使用的工艺问题,都需要多年的生产实践和对实物结构的充分掌握。但是,由于缺乏成熟的实践经验,以及没有适当的方法来检验设计的可行性,因此,在学习过程中,学生常常忽略了这些问题。而3D打印技术则是以数字模型为技术基础,通过计算机实现逐层打印,将最终样式呈现在学生眼前,让模型不再是抽象的,而是一个真实的三维立体模型,让学生的感受更加深入、直观,达到最好的教学效果。三维印刷技术在教学中显示出其独到的创意优势,在学习的过程中,不仅可以促进学生的想象力和创造力,而且还能响应国家的号召,建设创新型国家,也为3D模型教学带来了新的发展动力。
(三)3D打印优秀学生作品激发学习动力
由于计算机模型的实施难度大、要求高、制作过程枯燥,在学习过程中部分学生的积极性不高。而在教学活动中,兴趣是促使学生真正投入到学习中的一个关键因素,所以,如何调动学生的兴趣,就成为了一项十分重要的工作。教师将需要制作的模型提前打印出来在课堂中让学生观察分析,可触碰、可观测的实体模型比视频图片更容易引起学生的兴趣,为学生创设一种积极、活泼的学习情境。透过对模型的观察,学生可以对模型和实体有一个直观的了解,激发了学习的特请。此外,不但要让学生感兴趣,还要有持续性的兴趣。学生从兴趣中获得的学习情绪,主要体现在学生的主体性参与上,如果将学生制作的优秀作品打印出立体模型进行展示,能把抽象的设计转化成实物,那么,学生就能在不断地提高自己的创意能力和对学习的热情,提升创作的动力,真正地参与到课堂中来。
四、结 语
3D打印技术在中职院校的计算机模型教学中的运用,提高了中职院校的计算机建模教学水平,为新技术的发展带来了巨大的方便。将3D打印技术引进到计算机模型教学中,既可以提高学生的技术水平,又可以使学生对其产生兴趣,从而促进其实际操作能力的提高,为以后的就业创造创造条件。
五、参考文献
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