中職3D打印綜合應用技術競賽輔導策略

藍嘉敏

[摘? ? ? ? ? ?要]? 隨著近幾年國家的大力扶持和社會各界人士對中職技能大賽的重視，推動了整個中職各個專業、科目大賽的發展。同時也帶動開發了一些新興的專業項目，如3D打印綜合應用技術等。

[關? ? 鍵? ?詞]? 3D打印競賽;輔導策略;增材加工

[中圖分類號]? G712? ? ? ? ? ? ? ? ?[文獻標志碼]? A? ? ? ? ? ? ? [文章編號]? 2096-0603（2019）19-0052-02

中職3D打印綜合應用技術比賽是一個考核修復和設計圖形，并依托生活中的實際場景，培養選手通過3D打印解決生活中實際問題能力的競賽項目，它是通過設計工作過程導向的學習項目任務書、利用3維建模軟件、切片軟件和3D打印機（熔融沉積成形設備FDM），創設真實的生活場景，模擬企業崗位環境，讓兩位參賽選手在4個小時內完成任務，以此來考查學生的專業技能和職業素養。

中職類3D打印人才類型是屬于“產業鏈下游服務商需要的商業型人才，具有一定的工業設計、3D打印機操作、商品銷售技能”。而中職學校普通的應屆畢業學生基本難以達到社會崗位需求。主要原因是學生在學習過程中很難把理論與實踐聯系起來，例如：玩具車的車頂棚壞了，如果提供尺寸參數要求學生抄畫，大多數學生是可以完成的;如果沒有提供尺寸參數，要求學生根據已有玩具車的結構尺寸特征來創意設計一個新的車頂棚，絕大部分學生會選擇放棄嘗試畫圖設計。然而，設計只是其中的一個環節，設計出來作品的結構是否合理、工藝是否符合3D打印機的性能特性、作品打印出來能不能裝配應用等這些問題都需要大量的經驗累積和理論與實際結合才可以做出有效準確判斷。通過比賽訓練過的學生基本都可以獨立完成以上創新設計車頂棚的例子，所以比賽項目不單可以達到以賽促教，還可以達到以賽促學的目的。

一、輔導策略設計

（一）挑選選手原則

在篩選選手的過程中，要留意學生的工作態度、性格、隨機應變能力、學習能力，合作默契等。3D打印綜合應用技術項目是兩個學生一隊，要注重團隊配合，如何能夠做到渾然一體、滴水不漏？首先，觀察選手們對待訓練、對待競賽的態度。第一步必須篩選做事認真、自覺性強的學生。其次，關注學習能力和學生的特長。動手能力強的學生主要負責打印機調試、打印參數調試、工件打磨與裝配、故障排查等。畫圖能力強的學生主要負責圖形修復、三維建模、應用設計、查漏檢測等。最后，觀察選手是否具有合作能力。訓練任務要求兩位學生都能夠獨立熟悉地完成整個任務，包括隊友的任務部分。因為比賽時需要爭分奪秒，當兩臺打印機都在打印時，動手能力強的學生要去幫忙畫圖，而當圖已經畫完了，畫圖能力強的學生要幫忙打磨裝配等。這樣可以避免出現一個學生完成自己手頭的任務等待隊友完成而無所事事，而另一個學生又忙不過來的情況出現，隊友之間可以見縫插針地相互幫忙完成任務。所以，在訓練階段，輔導教師要注意觀察學生的相互協助水平，培養學生的合作意識。

（二）規范參數調試

根據“2018—2019年度廣東省職業技術院校學生專業技能大賽（中職組）3D打印應用綜合技術技術競賽規程”參賽選手除了可以帶卡尺，其他任何打磨工具都不可以帶。3D打印屬于增材加工，與傳統機械冷加工原理不同，3D打印沒有粗、精加工，不能設置刀補，工件都是一次加工出來。在不能設置刀補的情況下，現場只有賽場提供的砂紙打磨工具之外，唯一可以主觀控制打印質和尺寸量的方法只有參數調試了。

（三）精讀評分標準

輔導的過程以模擬比賽過程為主，要按照比賽規程、評分標準來進行輔導，根據2018年廣東省中等職業學校3D打印與應用設計賽項評分表的38項評分點，指導老師需要深入解讀每一個評分點。老師輔導過程中需要認真細心研究評分標準，思考出題人評分考點在哪、用意在哪，要以出題人的角度思考得分點。這樣會避免有上交作品但分數不高，甚至出現有上交作品沒分的情況。

（四）教師親自下場陪練

學生在訓練的過程中會遇到很多問題，簡單問題教師可以引導學生解決，但復雜的問題教師自身都可能需要花一些時間才能找出解決辦法。老師必須在輔導訓練之前親自把訓練內容從頭到尾獨立完成，這樣才能直觀地發現問題，結合實際情況來主觀判斷并解決問題。教師親自下場能使學生更加重視競賽訓練，激發學習熱情，提高訓練效率。

（五）建立梯隊，提高輔導效率

老師精神緊張，很辛苦，而且壓力大。比賽選手通過每天的重復訓練，動手水平和實戰經驗或已經超過老師，通過研究我把梯隊按老、中、青分別占比20%、30%、50%來建立，即三年級2人，二年級4人、一年級6人來分配。以金字塔的形式向下線進行指導，教師指導三年級的學生，三年級的指導二年級的，二年級的指導一年級的。有比賽經驗的師兄已經有一定的知識積累，他們在指導師弟的過程中其實也是一種復習，同時可以幫助老師查漏補缺地指導，大大地減輕了教師的指導壓力。三年級的學生理論、實操、心態都經歷了市賽歷練，參加省賽有了堅實的保障。

（六）多拉練、多集訓、注重經驗交流

輔導教師要多帶參賽隊伍出去與其他兄弟學校強隊交流訓練，適當地給學生施加壓力，讓學生重視每一次交流、競賽，每一次都是代表自己、老師、學校的榮譽而戰。每一次的客場實戰，學生和老師都發現了很多新的問題，多向主場隊伍虛心請教交流，共同進步。通過多次的拉練學生的心理素質已經得到良好的鍛煉，足以勇敢面對大賽。除了與兄弟學校之間的拉練，還邀請專家領導來學校指點訓練細節和比賽要點，專家豐富的經驗每次都能帶來很高含金量的收獲。

二、實施輔導計劃

經過市賽的打拼，學生已經掌握正向建模、圖形數據修復、3D打印設備的使用與安裝維護。如果還按照原來市賽的訓練方式來進行省賽輔導，隊伍能上升的空間有限，所以必須尋找新的輔導方法。學生已經有市賽的基礎，速度和能力已有一定水平，如何把質量提高才是關鍵。找到操作的關鍵數據和操作技巧，結合市賽的經驗加以思考，并歸納出以下三個進階的訓練內容：

第一階段，生產作品階段。每天模擬兩次，每次要求學生必須在4小時內完成工作任務書中全部內容。

因為正式省賽是在三套樣題的基礎上修改30%的參數，所以A、B兩位學生不可以把平時訓練的尺寸參數記到賽場，拿到賽題后要迅速用3～5分鐘從頭到尾一字不漏地仔細閱讀賽題，查看標注修改的尺寸位置。

A同學安裝材料和調試打印機：（1）考慮產品顏色搭配并安裝打印材料;（2）調試打印機工作臺是否水平;（3）調試Z軸限位開關是否超程;（4）調試噴頭與工作臺的間隙;（5）調試打印機風扇、噴頭溫度、開機關機時打印機的狀態;（6）按規范擺放工、量具。

B同學畫圖和編寫工藝和完成計劃：（1）標注形狀尺寸、位置尺寸、配合尺寸等;（2）估算畫圖與打印時間合理編寫分工項目和加工順序;（3）根據產品圖紙特點編寫工藝參數;（4）標注賽題的疑問點，等待A同學調試完畢后討論。

第二階段，完善作品階段。學生通過第一階段的練習，熟練程度和完成速度都已經足夠在規定4個小時內完成賽題任務，然而作品的最終得分高低才是關鍵。根據評分標準對外觀創意得分、尺寸得分、配合得分、使用功能得分等進行自評分數，并總結出扣分點的原因以及討論解決方案。以“2019年中等職業學校3D打印與應用設計賽項樣題C任務書”為例，樣題C的任務三是設計越野車的車蓋外觀。根據評分標準可以分析出，車蓋外觀的創意得分不高，而且外觀的評分比較主觀，只要不太丑分數不會太低，所以我們把設計的側重點放在尺寸得分、配合得分和功能使用得分三方面。尺寸得分：我們根據車架本身的尺寸基礎來設計車蓋尺寸，而為了方便輸入、測量、記憶、修改等，尺寸盡量設置成整數;配合得分：車架的自身結構中，已經有四個裝配小孔提供配合安裝，但因為孔徑只有2 mm，打印出來2 mm的插銷很容易斷裂，所以我們采取了外扣車架的設計來代替插銷設計;使用功能得分：主要是各個零件之間的尺寸配合問題，尤其是軸孔配合問題，由于打印尺寸小的東西精度、表面粗糙度越是難以保證，甚至是小孔里面會有很多絲出現而且很難用砂紙打磨，這都增加了裝配難度，所以在前期設計我們就需要用經驗來優化機械結構和裝配結構。

第三階段，整體提高階段。學生完成了一、二階段訓練后，默契和工藝都有了提高，最后是第三階段訓練。根據評分標準職業素養分為：（1）規范性包括設備、工具量具等使用規范;（2）保證現場的安全，突發情況能良好應對。通過平時與其他項目指導老師的討論和經驗分享，我們把職業素養評分標準延伸了一些內容，包括動作簡潔地操作使用機床、細心安全地拆裝工件、愛護使用工量具、整齊著裝（工作服）、良好的精神面貌、機床衛生保潔等。

三、成效總結

通過有計劃、有準備的輔導，學生的專業水平得到了大大的提升，主要表現如下：（1）通過任務一對破損文件的數據修復，提高了學生對三維立體圖空間思維能力;（2）通過任務二的練習，學生掌握了從二維圖紙轉化成三維建模的技能;（3）通過對三個任務零件的打印，學生對已經具備獨立操作3D打印機、設定切片軟件的參數、轉換和存儲文件格式等能力;（4）通過對打印作品的打磨，學生的鉗工動手能力得到了很大提高;（5）通過任務三應用設計的訓練，學生的自主創新能力、創意設計能力、機械結構水平、公差配合水平等都得到了提高。

參考文獻：

[1]王寒里，原紅玲.基于產教融合的職業院校 3D打印一體化教學場景構建探析[J].廣東教育職教，2018（8）.

[2]楊偉鋒，陳小歡.3D打印技術在模具設計教學中的應用實踐探究[J].科技經濟導刊，2019（8）：162.