任務(wù)驅(qū)動(dòng)法在“零件快速成型——3D打印”教學(xué)中的實(shí)踐

摘#8195;要：本文探討運(yùn)用任務(wù)驅(qū)動(dòng)法進(jìn)行教學(xué)，讓學(xué)生更快、更牢地學(xué)會(huì)“零件快速成型——3D打印”，并以“槽輪機(jī)構(gòu)撥盤快速成型”為例進(jìn)行了論述分析。

關(guān)鍵詞：3D打印#8195;任務(wù)驅(qū)動(dòng)法#8195;零件3D打印方案

3D打印作為一門新開設(shè)的課程，如何讓學(xué)生盡快掌握這門技術(shù)，并能夠加以運(yùn)用，這對(duì)教師的教學(xué)方法提出了較高的要求。為此，筆者結(jié)合以往教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，運(yùn)用任務(wù)驅(qū)動(dòng)法進(jìn)行教學(xué)，以“槽輪機(jī)構(gòu)撥盤快速成型”任務(wù)為例進(jìn)行教學(xué)探討。

一、槽輪機(jī)構(gòu)撥盤快速成型任務(wù)設(shè)置

本課程是在學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)了Solidworks、UG等三維立體造型軟件的基礎(chǔ)上，通過(guò)“任務(wù)驅(qū)動(dòng)法”培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立完成從測(cè)繪到建立三位數(shù)字模型，再到利用3D打印機(jī)打印出一個(gè)可以使用的零件的能力，使學(xué)生能夠在今后走上工作崗位后解決類似問(wèn)題。

1.任務(wù)的確定

教學(xué)中使用的槽輪機(jī)構(gòu)教具，由于長(zhǎng)時(shí)間使用，其撥盤上的圓柱銷斷裂，無(wú)法帶動(dòng)槽輪轉(zhuǎn)動(dòng)，需要更換新的撥盤零件。本任務(wù)就是制作槽輪機(jī)構(gòu)撥盤零件。

2.任務(wù)的提出

學(xué)生在規(guī)定時(shí)間內(nèi)用3D打印機(jī)打印出一個(gè)撥盤零件，并且安裝到槽輪機(jī)構(gòu)中，使槽輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)轉(zhuǎn)恢復(fù)正常。

3.研究任務(wù)，制訂方案，創(chuàng)建零件模型

首先回顧零件快速成型法的加工過(guò)程，如圖所示。然后將學(xué)生分成若干小組，各小組各自獨(dú)立進(jìn)行零件測(cè)繪、在電腦上利用solidworks創(chuàng)建零件的三維模型（數(shù)字模型）并根據(jù)任務(wù)要求制訂零件3D打印方案，要根據(jù)零件的打印質(zhì)量、打印速度以及材料的用量和支撐材料是否容易移除等因素，合理設(shè)置打印參數(shù)。要求既要速度快，又要保證零件質(zhì)量，符合設(shè)計(jì)要求。

圖#8195;零件快速成型法的加工過(guò)程

二、任務(wù)實(shí)施

各組完成制訂零件3D打印方案后，根據(jù)自己的方案，用3D打印機(jī)打印撥盤零件。

在打印零件過(guò)程中，要不斷強(qiáng)調(diào)3D打印的注意事項(xiàng)，并利用多媒體演示一些由于不當(dāng)做法造成的不良后果。如：UP打印軟件僅支持STL和UP3格式的文件；在模型布局時(shí)，模型應(yīng)盡量靠近打印平臺(tái)中心區(qū)域，否則打印時(shí)模型邊緣會(huì)翹曲；在打印時(shí)，應(yīng)盡量使打印機(jī)遠(yuǎn)離氣流，防止氣流對(duì)打印質(zhì)量造成影響；要先把模型撤下打印平臺(tái)，再移除，否則會(huì)使整個(gè)平臺(tái)彎曲；在噴嘴和打印平臺(tái)溫度較高時(shí)，要嚴(yán)禁用手直接觸摸等等。

三、任務(wù)交流

在完成打印后，教師請(qǐng)每組派一位同學(xué)上前演示零件模型的創(chuàng)建過(guò)程以及制訂3D打印方案參數(shù)的依據(jù)，展示本組的打印作品，并把它安裝到槽輪機(jī)構(gòu)中，進(jìn)行工作演示。

在教學(xué)中，有的小組片面追求打印速度，減少打印時(shí)間，結(jié)果在參數(shù)設(shè)置上考慮不全面，雖然速度比較快，但是打出的撥盤強(qiáng)度較低。在安裝槽輪機(jī)構(gòu)后，撥盤零件一受力就會(huì)發(fā)生塑性變形，造成槽輪機(jī)構(gòu)無(wú)法使用。

筆者借此機(jī)會(huì)進(jìn)一步指出合理設(shè)置打印參數(shù)的重要性。在設(shè)置打印參數(shù)時(shí)要綜合考慮各種因素，結(jié)合其他課程所學(xué)的知識(shí)，針對(duì)具體要求，尋找最佳打印參數(shù)。

四、任務(wù)評(píng)價(jià)

各組學(xué)生根據(jù)任務(wù)完成任務(wù)的情況，進(jìn)行自評(píng)、小組評(píng)議；不同小組之間根據(jù)任務(wù)完成評(píng)價(jià)表進(jìn)行互評(píng)。學(xué)生填寫《任務(wù)完成評(píng)價(jià)表》。

《任務(wù)完成評(píng)價(jià)表》主要包括以下幾項(xiàng)內(nèi)容：能否設(shè)計(jì)合理方案；能否正確測(cè)繪零件并創(chuàng)建零件數(shù)字三維模型；作品是否外表平整光潔；能否完成零件替代，并達(dá)到使用要求；能否遵守安全操作規(guī)程；是否有團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神；是否學(xué)習(xí)積極主動(dòng)，不怕困難等個(gè)人項(xiàng)目和組間互評(píng)項(xiàng)目。

五、任務(wù)總結(jié)

教師根據(jù)各組完成任務(wù)的情況加以點(diǎn)評(píng)，指出各自的優(yōu)缺點(diǎn)，強(qiáng)調(diào)應(yīng)根據(jù)零件使用要求來(lái)確定打印質(zhì)量、打印速度，要考慮材料的用量等因素，合理設(shè)置打印參數(shù)。

利用“任務(wù)驅(qū)動(dòng)法”進(jìn)行教學(xué)，可以使學(xué)生在學(xué)中做、做中學(xué)，趁熱打鐵，及時(shí)應(yīng)用所學(xué)知識(shí)來(lái)解決實(shí)際問(wèn)題，從而極大地提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。同時(shí)，當(dāng)學(xué)生在動(dòng)手過(guò)程中出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，教師可以及時(shí)加以指導(dǎo)，使學(xué)生更加加深印象，防止今后出現(xiàn)類似問(wèn)題。

（作者單位：江蘇省常州技師學(xué)院）