3D打印技術(shù)在機(jī)械課程教學(xué)中的應(yīng)用

杜芳

由于傳統(tǒng)機(jī)械課程教學(xué)模式中二維插圖及口頭講述無(wú)法明確闡述原理復(fù)雜結(jié)構(gòu)及形狀復(fù)雜零件，一定程度上阻礙學(xué)生深入理解相關(guān)理論知識(shí)。即便實(shí)體教具相對(duì)形象直觀(guān)，但是價(jià)值昂貴且使用不便，部分課程中特定教具無(wú)法由市面上大批量購(gòu)買(mǎi)，對(duì)于教具推廣具有極其不利的影響。本文以機(jī)械課程教學(xué)為切入點(diǎn)分析應(yīng)用3D打印技術(shù)的必要性，就提出具體的應(yīng)用要點(diǎn)進(jìn)行深入探究，旨在為相關(guān)從業(yè)人員積累更多的工作經(jīng)驗(yàn)。

自進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，在社會(huì)經(jīng)濟(jì)穩(wěn)健發(fā)展的大背景下，我國(guó)機(jī)械課程教學(xué)水平日趨成熟，社會(huì)對(duì)于機(jī)械課程教學(xué)提出全新的要求及標(biāo)準(zhǔn)。為了主動(dòng)迎合時(shí)代發(fā)展潮流滿(mǎn)足日益嚴(yán)格的教學(xué)工作要求，機(jī)械課程教學(xué)重心逐步向分析應(yīng)用3D打印技術(shù)必要性及提出具體應(yīng)用要點(diǎn)轉(zhuǎn)變。同時(shí)，由于傳統(tǒng)機(jī)械課程教學(xué)方法直觀(guān)性不足，無(wú)法幫助學(xué)生理解過(guò)于復(fù)雜的理論知識(shí)，并且憑借單一圖片展示或仿真動(dòng)畫(huà)演示難以幫助學(xué)生想象出復(fù)雜零件及復(fù)雜結(jié)構(gòu)的工作原理。即便實(shí)體教具相對(duì)形象直觀(guān)，但是價(jià)值昂貴且使用不便，部分課程中特定教具無(wú)法由市面上大批量購(gòu)買(mǎi)，客觀(guān)上加劇教具推廣工作難度。鑒于此，本文針對(duì)機(jī)械課程教學(xué)應(yīng)用3D打印技術(shù)的研究具有重要現(xiàn)實(shí)意義。

1 機(jī)械課程教學(xué)應(yīng)用3D打印技術(shù)的必要性

1.1 激發(fā)學(xué)習(xí)熱情

無(wú)論任何方面知識(shí)學(xué)習(xí)過(guò)程，其實(shí)踐動(dòng)手操作可接受程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高出單一理論講述，尤其是技術(shù)類(lèi)院校學(xué)生普遍存在排斥理論知識(shí)學(xué)習(xí)的問(wèn)題，一旦教學(xué)方法不得當(dāng)或理論知識(shí)學(xué)習(xí)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)則難以激發(fā)學(xué)生求知欲及學(xué)習(xí)熱情。由此可見(jiàn)，機(jī)械課程教學(xué)應(yīng)用3D打印技術(shù)能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)主動(dòng)性及積極性，幫助學(xué)生切身感受學(xué)習(xí)“成功感”，有利于形成強(qiáng)有力的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)。相較于其他課程，機(jī)械課程包含大量機(jī)械設(shè)計(jì)或機(jī)械制圖等方面知識(shí)，客觀(guān)上要求學(xué)生自行設(shè)計(jì)機(jī)械作品，而應(yīng)用3D打印技術(shù)實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)作品打印，不同程度開(kāi)發(fā)學(xué)生想象力，對(duì)于培養(yǎng)創(chuàng)新人才具有不可比擬的積極作用。

1.2 提高教學(xué)實(shí)效

由于傳統(tǒng)機(jī)械課程教學(xué)方法傾向于使用二維插圖或口頭講述，客觀(guān)上加劇復(fù)雜結(jié)構(gòu)或復(fù)雜零件的工作原理闡述難度，一定程度上阻礙學(xué)生深入理解相關(guān)理論知識(shí)。雖然實(shí)體教具較為直觀(guān)形象，但是其造價(jià)昂貴且操作不便，甚至部分課程所使用的特定教具無(wú)法由市面上大批量采買(mǎi)，不利于教具大范圍推廣。由此可見(jiàn)，機(jī)械課程教學(xué)應(yīng)用3D打印技術(shù)能幫助學(xué)生自行制作模型鼓勵(lì)其自行完成分析、繪制及測(cè)量等環(huán)節(jié)，進(jìn)一步鞏固教學(xué)成果加深教學(xué)印象，大大提高機(jī)械課程教學(xué)效率。此外，應(yīng)用3D打印技術(shù)能評(píng)估模具或夾具的可能性再實(shí)行緊密機(jī)床加工，一定程度上增強(qiáng)教學(xué)實(shí)效性。

2 機(jī)械課程教學(xué)應(yīng)用3D打印技術(shù)的要點(diǎn)

2.1 “互換性與測(cè)量技術(shù)”應(yīng)用

在實(shí)際教學(xué)的過(guò)程中，相關(guān)教師結(jié)合“互換性與測(cè)量技術(shù)”難點(diǎn)內(nèi)容，充分發(fā)揮學(xué)生邏輯思維能力及空間想象能力的作用，利用3D打印技術(shù)制作圓柱度及傾斜度等教具，幫助學(xué)生理解課程難點(diǎn)內(nèi)容，并且著重強(qiáng)調(diào)保持教學(xué)雙方思路清晰，鼓勵(lì)學(xué)生自行思考理解重點(diǎn)內(nèi)容，例如：以圓柱度為例指公差帶以半徑差值為公差值t的2同軸圓柱面間區(qū)域，其被測(cè)圓柱面必須位于2個(gè)同軸圓柱面間;以?xún)A斜度為例公差值以直徑為公差值t且與基準(zhǔn)平面呈理論正確角度的圓柱面內(nèi)區(qū)域，其?D孔軸線(xiàn)位于直徑公差0.05毫米且與A基準(zhǔn)線(xiàn)呈45度角平行于B基準(zhǔn)平面圓柱面內(nèi)。

2.2 “機(jī)械制造裝備”應(yīng)用

作為機(jī)械制造行業(yè)最為常見(jiàn)的用具之一，開(kāi)展刀具認(rèn)識(shí)占據(jù)極其重要的作用及地位，但是受實(shí)體刀具攜帶不便及部分特殊用途實(shí)體刀具價(jià)格昂貴的影響，無(wú)法用于教學(xué)實(shí)踐領(lǐng)域，一定程度上影響教學(xué)效率及教學(xué)效果。因此在實(shí)際教學(xué)的過(guò)程中，相關(guān)教師靈活運(yùn)用3D打印技術(shù)制作刀具模型，充分發(fā)揮其安全性、經(jīng)濟(jì)性及高效性的作用，例如：以刀具模型為例其理論模型由刀體、刀尖、刀頭、前面、主后面、副后面、副切削刀及主切削刀共同組成，教師指導(dǎo)學(xué)生創(chuàng)建完三維模型后運(yùn)用3D打印技術(shù)制作出實(shí)體模型，觀(guān)察實(shí)體模型的具體構(gòu)造，進(jìn)一步加深其教學(xué)印象。

3 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)本文探究，認(rèn)識(shí)到從目前我國(guó)機(jī)械課程教學(xué)水平來(lái)看，仍存在著較多問(wèn)題亟待解決，例如：教學(xué)方法單一、實(shí)體教具攜帶不便及教學(xué)效率低下等，直接影響機(jī)械課程教學(xué)效率及教學(xué)效果。因此，相關(guān)教師秉持具體問(wèn)題具體分析的工作原則，向?qū)W生全面介紹3D打印技術(shù)、機(jī)器組裝及軟件應(yīng)用等方面知識(shí)，將機(jī)械課程教學(xué)任務(wù)與3D打印技術(shù)相結(jié)合，指導(dǎo)學(xué)生打印出專(zhuān)業(yè)教具模型，進(jìn)一步加深教學(xué)印象鞏固教學(xué)成果，激發(fā)學(xué)生求知欲及學(xué)習(xí)熱情，便于理解教學(xué)難度較大的理論知識(shí)點(diǎn)。同時(shí)，不斷增強(qiáng)自身綜合素質(zhì)水平，豐富自身專(zhuān)業(yè)知識(shí)儲(chǔ)存量，為推動(dòng)我國(guó)機(jī)械課程教學(xué)水平進(jìn)步提供強(qiáng)有力的支持。

（作者單位：河北省廊坊市高級(jí)技工學(xué)校）