3D打印技術在機械課程教學中的應用

杜芳

由于傳統機械課程教學模式中二維插圖及口頭講述無法明確闡述原理復雜結構及形狀復雜零件，一定程度上阻礙學生深入理解相關理論知識。即便實體教具相對形象直觀，但是價值昂貴且使用不便，部分課程中特定教具無法由市面上大批量購買，對于教具推廣具有極其不利的影響。本文以機械課程教學為切入點分析應用3D打印技術的必要性，就提出具體的應用要點進行深入探究，旨在為相關從業人員積累更多的工作經驗。

自進入21世紀以來，在社會經濟穩健發展的大背景下，我國機械課程教學水平日趨成熟，社會對于機械課程教學提出全新的要求及標準。為了主動迎合時代發展潮流滿足日益嚴格的教學工作要求，機械課程教學重心逐步向分析應用3D打印技術必要性及提出具體應用要點轉變。同時，由于傳統機械課程教學方法直觀性不足，無法幫助學生理解過于復雜的理論知識，并且憑借單一圖片展示或仿真動畫演示難以幫助學生想象出復雜零件及復雜結構的工作原理。即便實體教具相對形象直觀，但是價值昂貴且使用不便，部分課程中特定教具無法由市面上大批量購買，客觀上加劇教具推廣工作難度。鑒于此，本文針對機械課程教學應用3D打印技術的研究具有重要現實意義。

1 機械課程教學應用3D打印技術的必要性

1.1 激發學習熱情

無論任何方面知識學習過程，其實踐動手操作可接受程度遠遠高出單一理論講述，尤其是技術類院校學生普遍存在排斥理論知識學習的問題，一旦教學方法不得當或理論知識學習時間過長則難以激發學生求知欲及學習熱情。由此可見，機械課程教學應用3D打印技術能激發學生學習主動性及積極性，幫助學生切身感受學習“成功感”，有利于形成強有力的學習動機。相較于其他課程，機械課程包含大量機械設計或機械制圖等方面知識，客觀上要求學生自行設計機械作品，而應用3D打印技術實現設計作品打印，不同程度開發學生想象力，對于培養創新人才具有不可比擬的積極作用。

1.2 提高教學實效

由于傳統機械課程教學方法傾向于使用二維插圖或口頭講述，客觀上加劇復雜結構或復雜零件的工作原理闡述難度，一定程度上阻礙學生深入理解相關理論知識。雖然實體教具較為直觀形象，但是其造價昂貴且操作不便，甚至部分課程所使用的特定教具無法由市面上大批量采買，不利于教具大范圍推廣。由此可見，機械課程教學應用3D打印技術能幫助學生自行制作模型鼓勵其自行完成分析、繪制及測量等環節，進一步鞏固教學成果加深教學印象，大大提高機械課程教學效率。此外，應用3D打印技術能評估模具或夾具的可能性再實行緊密機床加工，一定程度上增強教學實效性。

2 機械課程教學應用3D打印技術的要點

2.1 “互換性與測量技術”應用

在實際教學的過程中，相關教師結合“互換性與測量技術”難點內容，充分發揮學生邏輯思維能力及空間想象能力的作用，利用3D打印技術制作圓柱度及傾斜度等教具，幫助學生理解課程難點內容，并且著重強調保持教學雙方思路清晰，鼓勵學生自行思考理解重點內容，例如：以圓柱度為例指公差帶以半徑差值為公差值t的2同軸圓柱面間區域，其被測圓柱面必須位于2個同軸圓柱面間;以傾斜度為例公差值以直徑為公差值t且與基準平面呈理論正確角度的圓柱面內區域，其?D孔軸線位于直徑公差0.05毫米且與A基準線呈45度角平行于B基準平面圓柱面內。

2.2 “機械制造裝備”應用

作為機械制造行業最為常見的用具之一，開展刀具認識占據極其重要的作用及地位，但是受實體刀具攜帶不便及部分特殊用途實體刀具價格昂貴的影響，無法用于教學實踐領域，一定程度上影響教學效率及教學效果。因此在實際教學的過程中，相關教師靈活運用3D打印技術制作刀具模型，充分發揮其安全性、經濟性及高效性的作用，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，教師指導學生創建完三維模型后運用3D打印技術制作出實體模型，觀察實體模型的具體構造，進一步加深其教學印象。

3 結語

通過本文探究，認識到從目前我國機械課程教學水平來看，仍存在著較多問題亟待解決，例如：教學方法單一、實體教具攜帶不便及教學效率低下等，直接影響機械課程教學效率及教學效果。因此，相關教師秉持具體問題具體分析的工作原則，向學生全面介紹3D打印技術、機器組裝及軟件應用等方面知識，將機械課程教學任務與3D打印技術相結合，指導學生打印出專業教具模型，進一步加深教學印象鞏固教學成果，激發學生求知欲及學習熱情，便于理解教學難度較大的理論知識點。同時，不斷增強自身綜合素質水平，豐富自身專業知識儲存量，為推動我國機械課程教學水平進步提供強有力的支持。

（作者單位：河北省廊坊市高級技工學校）