3D打印技術在中職教育領域中的應用研究

高大鵬

摘要：現今將3D打印技術（英文簡稱3DPT）應用在教育領域還較為少見，隨著當前3DPT成本有效降低以及其設備的良好普及，眾多教育學者開始關注將3DPT與教育教學融合在一起。而本文基于此就3DPT應用于中職教育予以研究，從3DPT優勢進行著手分析，之后探討3DPT具體在中職教育的實際應用，以期為后續關于中職教育以及3DPT方面的研究提供理論上的參考依據。

關鍵詞：3D打印技術；職業教育；應用中圖分類號：G718文獻標識碼：B文章編號：1672-1578（2016）08-0363-02前言：1980年代美國首次研究出了3DPT，可以說3DPT發展至今已經較為成熟，作為一種先進化技術其實際工作原理依托于二維打印，在二維打印基礎上將打印所使用的油墨材料進行了橡膠以及陶瓷和相應的塑料等材料的替換，通過疊加成型相應模型進而實現材料的逐層打印。

1.初探3DPT優勢

對于3DPT優勢主要是體現在以下五方面：

第一優勢是能夠制造復雜物品。一般來講現今制造行業對于成品的制造往往是建立在切削毛坯以及加工毛坯基礎上，而該種傳統成品制造一方面會產生無法再次有效利用的大量廢料，另一方面也會加速刀具損壞，最為重要的是一些復雜造型相關物體是難以用傳統切削技術實現。而3DPT出現則能夠較好的避免上述狀況，利用電子數據的有效輸入并依托于薄層疊加相應技術原理則能夠將大眾所需的復雜物品直接生產。此過程中并不會產生物料切削之后的廢料，同時想要任何復雜造型物品均可以實現[1]。

第二優勢是能夠短時間打印。現今眾多的物品均是依托于3DPT進而實現了快速化良好打印，并在較短時間滿足客戶需求。相較于以往傳統成品生產以及供貨而言整個繁瑣程序耗費較短時間。

第三優勢是激發設計想象。在利用3DPT實現物品打印的時候能夠較快展現加工完成的成品，此過程更加能夠激發大眾設計靈感，將自身的設計思想融入到物品打印中，促使物品生產變為藝術品創造。

第四優勢是實現便攜制造。現今3DPT已經逐漸走進大眾生活中，而桌面3DPT更加受到了大眾的歡迎與好評，人們可以通過購買3D相應打印設備依托3DPT實現隨時隨地的產品打印。

第五優勢是可以無限組合材料。在3D打印設備中能夠將不同材料包含在內，簡單來講就是可以將多種材料融合起來共同打印產品，因此最終成品也就具備了色彩豐富性，而這也是3DPT深受大眾喜愛的因素之一[2]。

2.探析3DPT于中職教育中具體應用

2.1應用于教育課程。現今將3DPT于中職教育中實際應用集中在教育課程方面，一般來講3DPT本身就包含了光電以及材料和相應的機械等學科知識在內，就當前中職教育而言同樣也設置有光電以及材料等等相應學科，將3DPT與中職教育中這些學科良好融合不僅是中職教育深化發展的客觀需求，而且也是拓寬3DPT應用范圍的必然要求。以往部分中職院校雖然關注到3DPT的引入，但是僅僅是將3DPT作為選修課在學生群體中進行推廣，學生依據自己喜好來選擇是否學習該課程。而現今隨著3DPT成熟發展，越來越多的中職院校開始將3DPT融合在現有相關課程中，促使學生在學習日常課程的時候能夠深入性的了解3DPT，如在中職計算機實際專業中增加了三維建模該課程，三維建模課程旨在發展學生多維思考能力以及三維構建模型的具體能力，進而引導學生通過模型設計不僅優化3DPT，而且還能夠對計算機已有知識予以鞏固補充；再比如于中職材料專業中增加材料研究課程，因為3DPT涉及到多種材料的有效應用，對于3D打印設備而言最初打印需要將材料以液態形式存儲于設備之中，之后利用黏合生產方式將液態材料形成固態物體。因此研究3DPT材料較為重要，此外通過開設材料研究課程更加可以將材料專業研究內容予以實踐化，對于學生專業學習幫助較大；當然還可以于中職機械專業開設機械打印課程，向學生講解并剖析3DPT原理以及具體的物品加工過程，在課程中關注機械生產穩定性以及有效性和精度性[3]。總的來講將3DPT融合于中職教育課程中能夠促使不同專業增加新的關于3DPT方面課程，這對于課程優化發展起著積極的影響作用。

2.2應用于課堂教學。現今除了可以利用3DPT來增設專業課程之外，還可以具體應用到課程教學中。各學科教師完全可以利用3D打印設備來打印自身所需的相關課件以及教具模型，并將這些模型教具具體應用于課程講解中。如中職教師在實際向學生講解齒輪構造環節中就可以依托于3DPT進而將類型各異齒輪打印出來并學生展現，而具備三維立體的齒輪一方面能夠加深學生對于齒輪結構的認識，另一方面也便于教師實現立體化知識講解，相較于以往僅僅是能夠通過幻燈片以及圖片展現齒輪進而展開的教學方法無疑是更為先進，而學生對于該種直接呈現在眼前的齒輪模型也能夠深入化理解課本知識；再比如中職教師在講解數學幾何課程環節中也能夠利用3D打印設備將復雜多面體予以良好打印，促使學生能夠對多面體深入分析學習，而相較于以往僅僅是建立在四面體以及六面體等基礎上的幾何教學更加能夠促使學生思維力的發展。當然還可以將3DPT應用在中職實驗課堂教學中，學生親自利用3DPT實現物品打印，該種過程無疑是能夠將學習熱情充分的帶動起來，對于學生積極性主動性學習意義較大[4]。

結論：綜上分析可知，3DPT建立在快速成形基礎上，當前已經成功在醫學和相應的航空等領域實現應用，而將3DPT應用于教育領域成為了教育部門以及社會大眾關注的焦點，尤其是對于中職教育而言應用3DPT促使專業課程實現增設，并促使日常課堂教學更加豐富，充分的調動了學生對于機械等抽象性較強課程的興趣。

參考文獻：

[1]高群，鄭家霖. 基于職業教育視角的應用型人才培養模式探析——以國內3D打印技術產業為例[J]. 發展研究，2015，11：90-96.

[2]張英杰. 3D打印在高分子材料成型加工課程教學中的應用初探[J]. 中國醫學教育技術，2014，06：636-639.

[3]李陶. 工業4.0背景下德國應對3D打印技術的法政策學分析——兼論我國對3D打印技術的法政策路徑選擇[J]. 科技與法律，2015，02：322-338.