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3D 打印技术在机械课程教学中的应用探究

2019-03-27 13:34:34

 [摘要]伴随着社会科技不断发展,先进的科研技术逐渐应用到生活中。其中,3D打印技术是一项前沿的先进制造技术。本文运用3D打印技术的优势,把传统机械课程教学模式中存在的一些弊端做出一些探究。

[关键词]3D打印技术;机械课程;课堂教学;应用实践

3D打印技术早在2013年被美国新媒体联盟和美国高等教育信息化协会联合发布的《地平线报告》这一权威的新技术报告所提及,其主要是为了发布一些可以在教育领域应用的前沿技术。3D打印技术已经在工业制造、建筑设计、生物医疗等各行各业都有了一个较为广泛的应用。因此,将3D打印技术融入到机械课程教学中,能实现一定的教学效果。

1传统机械类课程教学模式中存在的弊端

1.1传统固态教具,学生理解不到位在传统的机械理论课程中,学生对一些机械的结构、组成以及运动原理的学习是必不可少的。在课堂上,教师仅仅借助一些固定的或者静态的教具进行讲解,比如通过一些剖面图形来进行解析机械内部构造原理。但是,这种静态的剖面图会让学生对机械的运动原理很难深入理解。在构造原理上,对学生的空间想象能力提出很高的要求,由于每个学生空间想象能力存在一定的差异,从而导致在识图过程中,很难深度理解机械的原理。因此,教师仅仅依靠单一的剖面图进行讲解,学生很难把握相关其原理。其次,静态的教具也阻碍学生对一些机械运动轨迹,运动原理的理解,而这些往往是课堂内容的重点难点。因此,固态教具满足不了学生实际学习需求的时候,教师就应该逐渐的去革新自身的教学手段。1.2传统填鸭式教学,学生兴趣不强传统的教学模式以教师讲课为多,学生被动接受知识。这种填鸭式教学模式很大程度上,打消学生的学习积极性。在科研技术日新月异的现在,学生如果不主动去获取专业知识,就很难进行自身的知识体系的革新,最后导致学生适应不了企业工作岗位的需求。在课改逐渐成熟的面前,仅仅依靠教师讲解,学生观察事物模型来学习,已然达不到学习效果。同时,教师在进行教学的过程中,不仅是教会知识和技能,更是要教会学生学习的过程和学习的方法,还要关注学生的情感,态度和价值观。但是,传统教学模式很难让学生产生学习兴趣和对本专业的认同感,从而无法激起学生的课堂参与积极性,导致学生逐渐失去学习兴趣。1.3传统课程教学目标概念化,教学任务单一在传统的机械类课程教学中,在确定教学目标时,要培养学生自身的专业能力和创新能力等,但是在教学过程由于教学教具,教学情景,教学教程等原因,没能真正的落实。因此,这样的教学目标过于概念化,就会逐渐导致教学目标模糊,教师在进行教学的过程中很难达到良好的教学效果。在传统教学模式中,教师以注重机械基础知识和机械工作原理为主,这样就会让学生感到机械学习枯燥乏味,从而很难参与到教师的教学中。在作业方面,形式单一,千篇一律。这样,学生就缺乏学习的主动性,在创新能力方向很难得到发展。

2 3D打印技术的含义及其在机械课堂中应用优势

2.13D打印技术的含义3D打印技术是增材制造技术的别称。其主要是通过三维数字模型,通过软件将模型中的数据进行组成分析,将材料分层进行叠加打印。3D打印技术的最主要的特性就是增材制造技术,这种技术与其他的减材加工方法是正好相反。其一般添加的材料为粉末状金属或者塑料等可固化的材料。3D打印制造技术需要四个流程,既是建模、分层、打印、后期处理。2.23D打印应用与机械课堂中的优势在教学过程中,把3D打印应用到机械类课堂中,主要有以下几个优势:第一,夯实学生的理论知识,机械学科需要学生掌握较强的理论知识为基础。那么,在教学过程中,学生对理论知识的理解会产生分歧以及理解不够深度。在教学过程中,采用3D打印技术,结合知识内容的实例进行身临其境打印其教学实物,在制造工作中就能够在拓展学生视野,同时让学生对机械结构的认知更加深刻;第二,提升学生自身实践能力,根据机械学科的特殊性,以实践出真理,将3D打印应用在专业理论课堂教学中,激起学生对机械理论知识学习的热情,培养学生创新实践的能力。同时给予学生不断挖掘机械理论原理,体现做中学,学中做,做学一体的教学模式。第三,促进学生核心素养能力的提升,不断提高中职教育的人才培养质量。机械理论专业课堂中将3D打印技术纳入其中,不但有助于提升学生的专业知识理解能力,而且有助于提升学生在校期间核心素养能力的培养。这样,符合社会企业的需求,从而立足于学生的未来发展,实现学生专业能力的可持续发展。

3 3D打印技术在机械课程教学中的应用

3.1实物打印,分析原理根据课堂的知识内容,进行对实物的打印,比如机械基础课堂中四杆机构,齿轮传动,蜗杆传动等知识中,利用3D打印技术进行对四杆机构,齿轮,蜗杆蜗轮的打印,就可以加深学生对机械传动原理和传动比计算的理解。在制造过程中,教师将学生进行分组,小组合作的方式进行建模。通过对机械运动原理和机械结构设计等相关知识的初步掌握,让学生能够依据实物进行相应的数字建模。学生边做边学,边学边懂,边懂边理解了其工作原理,达到一定的学习效果,激起学生的创新能力和动手实践能力。3.2内容拓展,精炼总结根据知识内容实物的打印,对知识内容工作原理的理解后,将知识内容进行拓展,充实学习内容。比如四杆机构的三种类型如何区分,以同样长度的四杆机构,取不同杆为机架,因最短杆的不同位置,就会得出不同类型机构等的工作结构。按照传统的教学,学生是很难直观的理解,那么,通过3D打印四杆机构,得出实物进行组装,将会得到事半功倍的学习效果。学生在组装过程中,不断迸发出很多问题,然而又不断的因为实践而得出真理,激发学生的学习兴趣和动手动脑能力。3.3创新打印,小组互评在趣味而又实际的课堂中,学生以小组为团队,各自设计出不同的新颖机构,比如利用四杆机构的工作原理,打印出汽车的启动开关门,天平,叶轮,手柄等趣味又实用的案例,将知识内容进一步拓展,创新。在创造过程中,每小组都会有不同的拓展内容,同时展示了各小组的创新能力。教师设计教学环节中,增加作品展示环节,让大家畅所欲言,表达拓展内容的设计理念和工作原理,并总结出其结构特点和注意事项。以这种教学模式,不但完成教材教学内容和教学目标,还使学生得到小组团队合作,口头表达能力,语言组织能力等综合职业素养能力,符合中职生人才培养方案。3D打印技术在社会行业的应用率的提升以及其核心技术的不断成熟,这就导致其成本会逐步下降,其未来在中职机械课堂中的应用也会愈加广泛。课程改革教育的不断发展,教师要不断改变观念,在课堂教学中要不断更新教学内容和教学设计。中职教育是以培养技术技能型人才为目标的,因此在进行教学的过程中,教师应着眼于行业前景,让学生学会各种前沿先进技术。

【参考文献】

[1] 王辉摄.浅谈3D打印技术在机械类课程教学中的应用[J].高中教育,2016.

[2]陈晓航.探讨3D打印在中职机械制图教学中的应用[J].新课程,2016(15).

本文由科技经济导刊整理。

3D 打印技术在机械课程教学中的应用探究

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