我院《3D打印技術》課程實踐教學改革研究

席紅梅 程精濤 姚明鏡

摘要：在創業創新的社會大趨勢下，社會需要具有學習能力和動手能力兼具的新型人才。3D打印技術不僅可以在機械生產、產品模型，工業設計，材料成型，生物醫學等行業得到應用，還能夠通過打印方式獲得的個性定制產品。可見3D打印技術的發展是大有可為的，因而，加強對我院學生3D打印技術方面的教育教學，不但可以針對性的給社會輸送相關人才，還可以培養和鍛煉學生提高學習能力和動手能力。

關鍵詞：3D打印；實踐教學；教學改革

引言：我院的四川省省級工程訓練中心擁有3D打印的相關實驗教學設備，現目前只有我院的材料成型及控制工程開設了3D打印這門課程，而其他可以實施教學的機械工程及自動化專業、機械設計及制造專業，工業設計專業及機械創新設計都沒有相應的將3D打印這門課程開設起來。針對3D打印在機械，材料，設計，模具，創新方面的應用與發展，我院的3D打印教學教研可以進行如下的改革探討，以實現3D打印技術的教育教學培養更多相關能夠應用3D打印技術實現行業發展的綜合性人才，也降進一步使我校的畢業生在工作就業上有更大的選擇空間和更好的就業競爭力。

1、3D打印技術的理論原理

3D 打印技術是利用塑料或樹脂等可粘連的原材料進行層層打印，進而形成實際物體的增材制造技術。其理論原理是將3D 打印機與計算機連接，通過設計輔助軟件進行數字建模，再將數字信息傳輸給打印機，利用打印機中的絲狀、粉狀或是液體狀的材料以逐層堆積的方式制造出通過計算機軟件繪制的三維產品模型。現目前，通過計算機繪制的三維圖形可以使用計算機切片[1]后，脫機使用SD卡或者U盤進行三維產品模型的打印。

與傳統的通過去除材料的方式獲得產品零件相比較，3D打印技術具有以下的優點：

首先，3D打印技術是通過原材料的堆積疊加形成三維產品，避免了原材料的浪費；

其次，3D打印技術可以在短時間內及有限的空間條件下打印出三維物體，縮短了得到產品的時間，提高了加工制造的效率[2]；

最后，3D打印技術可以將人類的創意想法和設計迅速的呈現出來，不但可以實現了個性的創新制作，還可以在一定程度上帶動“大眾創新，萬眾創業”的發展。

綜合3D打印技術的上述理論原理及優點，將3D打印技術實時的運用到我院的各工科專業的教學教研改革中，必然是使得學生提高個人綜合能力和創新能力的重要途徑。

2、3D打印技術在相關專業的應用概況

近日，人社部印發《人力資源社會保障部關于頒布<全國技工院校專業目錄>（2018年修訂版）的通知》，決定將3D打印技術應用正式編入《全國技工院校專業目錄》（2018年修訂版），并于秋季學期施行。該通知表明機械類專業中將新增一個3D打印技術應用方向。由此可見，將3D打印技術的課程按照我院各個工科專業的需求，開展具有”教、學、做”的課程建設是非常有實際意義的。

我院現有機械工程及自動化、機電一體化、材料成型及控制工程等多個工科專業，3D打印技術均可以在工科專業開設相應的“教、學、做”課程以拓展專業學科的學習。

目前，我院的材料成型及控制工程專業已將3D打印技術應用課程作為選修課程進行學習，在這門課程的學習工程中，學生通過對CAD三維軟件的深入學習，不僅可以提高繪制圖形的能力，而且可以通過對三維圖形的切片和代碼轉換，利用3D打印技術的逐層堆積實現三維模型的實際獲得。學生在這門課程中，將其專業課材料成型技術運用3D打印技術的方式轉化為三維模型，再通過鑄造的造型和澆注，可以真正轉化為需要的金屬產品。這也是由專業課的學習到實踐的一個過程，這樣的一個過程的培養，學生對專業課程知識掌握得更加的扎實和牢固，同時也培養了學生的學習能力和動手能力，以及團隊的協作。

針對3D打印技術在材料成型及控制工程中所獲得的實際教學經驗，將3D打印技術應用與我院其他的工科專業也可進行對應的銜接模式，以實現學生了解3D打印技術，并將3D打印技術與自身所學的專業方向相結合，實現知識結構的全方位掌握。

3、3D打印技術教學教研在我院的發展前景

3D 打印技術應用到實際教學中，通過它所具備的獨特優勢，可以幫助學生把抽象觀點形象化、腦海的想法實物化、動手的技能高級化，進而幫助學生實現創新創造能力的提升[3]。

運用3D 打印技術完成相應的某項學習任務時，一般都是以小組合作的形式進行，而在實現項目的完成過程，學生的溝通意識、協作意識和動手能力也得以提高。同時，在合作探究創新的過程中需要收集、加工和處理各種信息資料，以及應用其他的媒體來輔助完成，在這個過程中，學生的信息素養、媒體素養，協作素養等都會在不同程度上得到提高。

因此，3D 打印技術在我院多個工科專業實施相應的“教、學、做”創新性教育，是教學創新的重要一環，在具體的實施過程中，可以從簡單的教學，逐步啟發學生應用創新，實現學科知識的拓展，完善其自身的知識結構和知識框架。

3D 打印技術的教學應用不僅是新興技術在教學中的運用，也是創新性教學的大膽探索。3D 打印的創新性應用于教學之中，不僅提高了學生學習的積極性，提高了學生的綜合知識和能力，而且為教師帶來了多元化的教學方式、多層次的評價方式等。3D 打印與教育教學深度融合，其實就是技術與教育教學結合的方式，但是想將其深入應用于教育教學中，就必須在學科教學的過程中尋求多樣化的教學方法和模式，同時在課程設置和教學設計上建構創新性的模式。只有不斷提高 3D 打印的創新教學的內容、方法、模式，才有可能更好地實現其創新教學的目標，為學生的多層次、多方面、個性化發展和成長，更好地適應社會的需求奠定更堅實的基礎。

4、總結

3D打印技術運用到相關的工科專業，不僅能夠使學生更好的掌握相關的專業必備知識，而且能夠更好的實現專業知識的遷移和拓展，從而在某些領域拓寬學生學習的創新思維能力以及創新綜合能力。就學院而言，我認為應該更好的運用3D打印技術的現有設備及實驗條件，合理開展對應專業的相關實驗訓練和教學任務，這樣不僅能夠激發學生對現有課程的學習興趣，而且能夠更好的銜接相關課程，使學生更深入的學習對應的專業課程。

參考文獻：

[1]程精濤.幾種快速成型方法在鑄造中的應用[J].鑄造技術，2015，（1）：242-244.

[2]談耀文，王永信，程永利.光固化快速成型樹脂模具在鑄造工業中的應用[J].模具工業，2013，39（4）：69-72.

[3]兀旦暉， 趙晨飛. 3D打印技術在教學中的應用研究[J].課程教育研究，2013，（21）：69-72.

作者簡介：席紅梅（1985.02-），女，漢族，四川岳池，碩士研究生，助教，主要研究方向為材料成型新技術。