3D打印技術(shù)應用在中職教學中的改革探索

李光繞

引言

3D打印是一種基于數(shù)字模型，利用粘合劑材料逐層打印來塑造物體的快速原型技術(shù)。與傳統(tǒng)制造技術(shù)相比，最大的區(qū)別是添加劑制造。目前，3D打印技術(shù)正從概念走向?qū)嵺`，點燃了第三次全球工業(yè)革命的導火索。作為我國制造業(yè)培養(yǎng)技術(shù)和管理人才的搖籃，3D打印技術(shù)在中等職業(yè)教育中的應用具有十分廣闊的市場和前景[1]。過去，制造業(yè)是勞動密集型產(chǎn)業(yè)，企業(yè)大多設在勞動力成本較低的發(fā)展中國家，設計與生產(chǎn)線距離較遠。這種長期的發(fā)展不僅破壞了發(fā)展中國家的生態(tài)資源，而且限制了發(fā)展中國家對發(fā)達國家的設計，使其無法實現(xiàn)經(jīng)濟轉(zhuǎn)型，走上健康發(fā)展的道路。3D打印技術(shù)的出現(xiàn)，使得制造業(yè)從勞動密集型產(chǎn)業(yè)向人才密集型產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型成為可能。設計線與生產(chǎn)線合二為一，產(chǎn)品可根據(jù)市場需求印刷。

一、3D打印技術(shù)在中職教學中應用現(xiàn)狀分析

上世紀90年代，我國開始了3D打印技術(shù)的研究，中國是世界上第三個能夠自主發(fā)展加性制造業(yè)的國家。到目前為止，我國一些中等職業(yè)院校已經(jīng)開展了應用3D打印技術(shù)的教學實踐[2]。職業(yè)教育中的3D打印將從實驗階段走向成熟應用階段，中職院校的寶貴經(jīng)驗和成功經(jīng)驗可以為中職教師在教學中正確應用3D打印技術(shù)提供寶貴的經(jīng)驗，避免不必要的資源和時間浪費。

二、3D打印技術(shù)為中職教學方式的改革

3D打印技術(shù)在教育中的應用一直受到研究者的廣泛關(guān)注。與歐美國家相比，中國是一個傳統(tǒng)的制造業(yè)國家。3D打印技術(shù)不僅帶來創(chuàng)意思維的變革[3]，也顛覆了整個領域。因此，3D打印在我國中等職業(yè)教育中的應用是一場革命。教學是一個雙向的過程：教師的交流和學生的接受，形成一個完整的教學鏈條。3D打印技術(shù)對教學的影響不僅是教具的更新，更是教學思想、教學方法和教學模式的變化。3D打印技術(shù)不僅是一種技術(shù)，更是一種產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新，中等職業(yè)教育作為制造業(yè)人才培養(yǎng)的起點，應適應這一變化，完成自身的轉(zhuǎn)型。

三、3D打印教學應用模式

3.1教學實施過程概述

基于3D打印技術(shù)的教學實施過程包括六個核心模塊：問題情境創(chuàng)設、3D模型設計、3D模型構(gòu)建、3D模型打印、教學開發(fā)和教學評價。教學實施過程依次分為六個模塊。在創(chuàng)設問題情境的過程中發(fā)現(xiàn)問題后，學習者在解決問題的任務情境下設計并構(gòu)建3D模型。然后，打印物理3D模型，通過課堂互動中的展示、討論和應用活動對模型進行驗證和修改，解決實際問題。最后，通過評價環(huán)節(jié)，提煉設計技巧，完善設計理念，提高學習者的設計能力和創(chuàng)新能力。

3.2核心模塊分析

（1）問題情境創(chuàng)設

對學習者來說，創(chuàng)設問題情境可以激發(fā)學習者的學習興趣。從學習者的學習經(jīng)驗、知識結(jié)構(gòu)和教學內(nèi)容出發(fā)，創(chuàng)設一個有興趣、有探索、有延伸的問題情境，幫助學習者獨立學習、相互合作，將有效激發(fā)學習者強烈的問題意識和動機，有助于激發(fā)學習者的深入思考、探究欲望和研究熱情。同時，可以發(fā)掘?qū)W習者的設計靈感，創(chuàng)作出既有價值又令人耳目一新的新作品。對于教師來說，幫助學習者發(fā)現(xiàn)一個高質(zhì)量的問題，激發(fā)學習者的求知欲望，將為后續(xù)教學活動的順利開展打下基礎。

（2）三維模型設計

在創(chuàng)設問題情境階段后，學習者在受到問題的刺激后，思維得到了激活和活躍。這一階段是最敏感、最容易出現(xiàn)創(chuàng)新思維的階段。在設計理念的指導下，學習者遵循設計原則，滿足學習者的個性化需求，解決實際問題。教師針對學習者在設計過程中存在的問題實施個性化指導，幫助學習者在模型構(gòu)建的早期階段降低設計錯誤的概率。

（3）三維模型打印

模型打印主要由3D打印機實現(xiàn)。學習者只需將數(shù)字三維模型數(shù)據(jù)傳輸?shù)饺S打印機上，然后選擇匹配的打印介質(zhì)，并根據(jù)打印要求設置打印機參數(shù)，即可輕松方便地完成模型打印。

3.3課堂應用和教學評價

將打印的三維模型應用于課堂，教師通過課程設計科學合理地安排模型應用的時間和地點，為學習者創(chuàng)造一個寬松、自由的學習環(huán)境。通過模型展示和課堂互動，學習者可以充分地進行交流和互動，討論模型中存在的問題。最后，通過評價模塊驗證了模型的可用性，驗證了結(jié)論的正確性。教師對模型給予反饋，引導模型再次修改，學習者進行自我評價和相互評價，不斷完善模型。

四、總結(jié)

三維（3D）打印技術(shù)是一門新興的技術(shù)，其在中職教師教學中的應用將是一個長期關(guān)注的問題。根據(jù)區(qū)域經(jīng)濟轉(zhuǎn)型的特點，整合各利益相關(guān)者資源，開展中職教師學習應用3D打印技術(shù)普及工程，本文通過查閱相關(guān)文獻對3D打印技術(shù)在中職教學中的應用，同時也分析了3D打印教學應用模式。中職院校作為培養(yǎng)適應經(jīng)濟社會發(fā)展的高素質(zhì)勞動者和技能型人才的基地，有必要轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的教學觀念，推廣應用3D打印技術(shù)，進一步的探索3D打印技術(shù)在中職教學中的重要作用。中職教師作為知識傳授的主體，需要掌握3D打印技術(shù)正確應用的規(guī)律，并在教學中正確應用3D打印技術(shù)[4]，從而有效提高教學效率。

參考文獻

[1]王偉偉.3D打印技術(shù)在中職教育改革背景下的應用[J].中學時代，2013（11）：22-22.

[2]孫傳.3D打印技術(shù)應用在中職教學中的改革探索[J].職業(yè)，2020，No.553（15）：43-44.

[3]宋國梁.中職3D打印技術(shù)及教學改革探究[J].現(xiàn)代職業(yè)教育，2019，000（006）：206-207.

[4]朱姝，趙劍東.3D打印技術(shù)在中職教師教學中的應用研究[J].中國教育技術(shù)裝備，2016，000（010）：39-41.

作者單位：湖南省瀏陽市龍伏鎮(zhèn)春田社區(qū)