信息化背景下3D技術在機械教學中的應用

張繼寶

[摘? ? ? ? ? ?要]? 3D技術目前在各個方面都有著大范圍的使用，當然現在也應用到教學中。那么就3D技術在中職機械專業中的相關應用展開研究，并且給出相關舉措。

[關? ? 鍵? ?詞]? 信息化背景;3D技術;機械教學

[中圖分類號]? G712? ? ? ? ? ? ? ? ?[文獻標志碼]? A? ? ? ? ? ? ? [文章編號]? 2096-0603（2020）47-0160-02

3D建模打印是一種新型的技術，在社會上諸多領域都得到了廣泛使用，并且取得了認可。隨著科學技術不斷地發展，機械專業教學模式也在持續進行改進以及創新，中職機械專業的教學方式也有著非常大的轉變，很多新的教學方式以及新的教育理念已經運用在教學工作中。其中，3D技術的使用直接推進了中職教學的進程，提升了教學的成效。3D打印是利用電腦將特殊的打印材料一層一層疊加起來的，最后就呈現出了一個實物，例如，金屬、塑料。3D打印技術最普及的就是熔融沉積成型技術。當前中職院校機械專業在課堂中也開始使用3D打印技術。這樣才可以不斷提升學生對課堂的興趣，促使學生自愿參與到教學中，推進中職院校機械專業課程的發展。

一、3D技術進入機械教學的意義

（一）激發學習興趣

中職機械專業的教材內容都是很受學生歡迎的，而3D技術更是推動了學生的興趣發展，它給學生帶來了前所未有的學習體驗[1]。利用3D技術可以直觀、真實地將模型展現在學生眼前，可以進一步激起學生的學習興趣以及求知欲望，使得學生更踴躍地參與到課堂中進行動手實操，并且喜歡上機械專業。況且學生對自己動手實操打印出來的模型，自身會有成就感，更加愿意主動地去了解關于此方面的知識，激起了學生的學習熱情。

（二）豐富想象力

現階段的學生都有著完整的形象思維，學生可以對生活中的物品進行觀察與分析，并且還會展開自身的想象力。例如，在生活中就有著各種各樣的造型，在觀察的同時可以從多角度進行觀察，再用3D建模打印技術進行建模，并且得到自己想要的模型。通過這種方式進行學習，學生就可以依照材料或者是教師的指導、示范進行學習，在建模的途中還有很多方法可以讓學生進行自主創新。同時，學生可以根據圖紙信息、設計原理等利用3D打印技術進行教學，創作出教學所需要的教輔工具等，不斷培養學生新的靈感，鼓勵學生積極探索。

（三）發揮創造力

在建模的時候，學生可以依照模型多角度的變化，發現物體的樣式。通過建模物體就會產生變化，在此進行運算，進行實體的組合、去除，學生在這種虛擬的立體世界中進行動手實操，可以幫助學生提升創造力。

（四）提高教學效率

在傳統的機械教學中，機械原理或者繪圖相關的課程，教師一般都是采用一個典型的模型，向學生介紹相關的機械原理和繪制技巧，而學生只能被動地聽講，不利于學生真正深入地學習。現在將3D技術應用到機械教學中，學生可以通過3D技術，自行制造模型，根據自己創作的模型進行分析測量并繪制相關圖紙。3D技術不僅改變了以往的教學方式，讓學生親自參與到模型的制作過程中，提高了學生的學習興趣，還幫助學生更好地理解機械教學的原理，有效地提高了教學的效率。

二、3D打印技術在機械教學中應用的重要性

從一定意義上來說，機械制圖工程語言運用的掌握程度直接與機械課程的有效性以及機械專業學生的綜合能力相關，可以大幅度提升學生的個人技能。在教學的時候，以往機械課程的教學模式是使用平面投影的辦法來帶領學生進行學習，掌握知識，但是此種辦法還是沒能有一個良好的成效。假設這個時候可以使用立體化以及可視化的樣式呈現的話，有助于學生發散自己的思維。將二維投影以及三維零件結構兩者進行結合的話，就可以幫助學生提升繪圖思維能力，進一步提高學生的實際操作能力。在此時3D技術的產生就可以達成機械教學在此方面的目的，學生在3D技術的支撐下，空間想象能力會有一個大幅度的提升，邏輯分析能力也會隨之長進。

除此之外，通過3D打印技術，可以將機械教學轉變為現實，學生將所學到的理論知識轉化為現實的操作，在實踐過程中更有效地幫助學生加深對理論知識的理解。并且，機械教學是為了培養更多具有專業技能的技術型人才，參與工作時需要較強的動手能力，通過3D打印技術，學生的實操水平不斷提高，滿足了社會對人才的需求，為學生將來的就業奠定了良好的基礎。

三、3D技術存在的問題

在很多區域中3D打印都可以解放人們的雙手，并且降低成本，其復制的實體不僅很精確，而且攜帶還很方便[2]。但是3D技術當前還存在很多的不足。對比較簡易的物品都可以進行打印，并且材料也不復雜，假設模型比較復雜的話，那么打印機就會比較昂貴，嚴重阻礙了3D打印機的遍布。當前3D打印作品的質量還不太高，在運用的過程中還存在很多的弊端。3D打印可以滿足要求不高的、比較簡單的零件打印，因此，在研究技術方面還需要繼續探究。同時，當3D技術引入機械教學過程中時，對教師、學生提出了新的要求。一方面教師需要學習3D打印技術，并要具有相關專業的水平，可以向學生教授相關技巧;另一方面學生學習3D打印技術給他們增加了新的課業負擔。因此，3D技術進入機械教學中要處理好教師與學生的學習問題。

四、3D技術在機械專業課堂中的應用策略

機械專業教學在實施的時候，需要學生有很強的三維空間想象能力、扎實的理論基礎以及零部件設計的技能。要想學生鍛煉、發展此三種能力，那么就需要學生自身有非常高的熱情以及教師的精準指導、長期的鍛煉才可以達成的。在機械工程教學過程中，中職院校就需要將3D打印技術運用在其中，將其優勢最大化發揮出來，將實訓過程以及生產過程相互結合起來，幫助學生在進行實訓的時候就知道使用3D技術處理現實問題。下面針對3D技術在機械專業教學中的應用展開研究。

（一）在機械學習方面的應用

機械專業課程學習當中的關鍵點就是培養學生的三維設計能力，并且可以應用在實際生活當中。在進行課程教學的時候，必須看重以下幾個方面的內容：使用UG軟件，對零件的參數實施調整改進，有助于完成對整體的修改，在實現三維造型的過程中，還可以靈活運用各類渲染手法，促使設計的產品外觀更加人性化，更加真實可信。此種三維軟件操作的手法比較容易，裝配的時候比較靈活，在這個時期展開使用，可以便于學生了解裝配體，強化學生的記憶，有助于學生對空間概念有一個更深層次的認識。

（二）在機械原理學習時期的應用

三維軟件有助于機械設計以及運動仿真功效達成一致，可以將抽象機構和實際運行的過程精準地融合在一起，有助于學生運用此種軟件去詳細掌握機械設備工作的原理。例如，活塞連桿機構的運行原理，教師在以往的教學方式中就直接以平面模型的形式呈現出來，假設學生的空間思維能力不高，就不能確保學生可以準確地掌握此節課的內容。那么使用專業的三維軟件的時候，花費的時間就不長，短時期就可以對機械原理有一個全方位的理解以及掌握。

（三）在機械制圖學習時期的應用

機械制圖課程是一項基礎性科目，此課程展開的目的就是為了強化學生的想象能力以及空間思維能力，有助于學生快速學會繪制零件三視圖，這是此項課程最基礎的要求[3]。因為大部分學生剛接觸機械制圖課程，空間思維能力相對來說還是不強的，就沒有辦法跟上課程的腳步。那么在這個時候就可以憑借3D技術，帶領學生走進物體空間模型，并且還可以靈活運用。

（四）舉辦興趣小組以及電子制作的比賽

在中職機械專業的課堂中，教師可以進行興趣小組以及電子制作的比賽，協助學生利用3D打印機制造模型，這與用紙表現出來的模型完全是兩種呈現效果。利用3D打印機，發揮學生自身的創造能力。在學生設計作品的3D打印技術的時候，學生自己進行打印，最后打印出來的機械零件以及部件也都是學生自己組裝的。在這個過程中有助于增強學生的動手能力，鍛煉學生自身，學生發現問題以及處理問題的技能都可以有一個大幅度的增進，并且可以增強學生參與課堂的積極性。在教學的過程中，學生需要親自參與整個制作過程，才能進一步強化自身的創新能力。例如，學校也可以引導學生參與3D打印社團活動，讓學生根據自己的創意，積極動手動腦打印出自己喜歡的模型。還可以向外界展現3D打印的成果，在規定的時間內可以與教師進行溝通以及研究，提升教師的技術水準。加強教師對3D打印技術的運用，有助于3D技術在中職機械專業課程當中順利地實施。

總而言之，在機械專業課程授課中，學校以及教師理應積極擴大3D技術在機械設計方面的應用，加快3D打印產業的發展，這有助于3D技術在生活方面及學習方面將自身的優勢展現出來。所以，教育部門以及學校應該重視此項工作的展開，并且將此落到實處，加大資金投入力度，主動購買三維設計軟件以及設備，創造優質的教學環境，幫助有關專業的學生在一個優質的環境中進行學習。

參考文獻：

[1]孫輝.信息化背景下3D技術在機械教學中的應用[J].東西南北，2018（24）.

[2]謝晉德.信息化背景下3D技術在機械教學中的應用[J].科學與信息化，2017（5）：116，118.

◎編輯 原琳娜