基于3D打印技術的機械制圖課程教學探索

摘 要：本文針對當前士官高職院校制圖課程教學中出現的瓶頸，依據3D打印技術的特點，分析了3D打印技術在課堂教學中的優勢，結合教學實際，力求通過在課堂教學中引入3D打印技術激發學員的學習動力，提高學員的空間思維能力和設計創新能力，從而提高教學效果。

關鍵詞：3D打印；機械制圖；課堂教學

中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A 收稿日期：2015-10-19

1.士官高職院校制圖課程的教學現狀

現階段武漢軍械士官學校制圖課程的教學，采用了任務驅動的教學方法，按照幾何畫法、機械制圖和計算機輔助設計等內容開展教學，以二維投影表達為主。教學過程中發現，對于復雜結構，如果沒有相應的實體模型輔助教學，一些較難的內容，比如相貫線、截交線等，學員難以在安排的學時內消化，而影響后續的教學。故筆者以3D打印熱潮為契機，在本文中探索快速成型技術在機械制圖課程教學中的應用。

2.3D打印技術在教學中應用的作用和優勢

（1）可提高學員的動手能力和參與意識，激發學員的學習動機。通過將3D打印技術應用到制圖教學中，能夠讓學員切身體驗實踐的樂趣，激發學員的學習興趣，增強學員的科技感知能力，從而更好地提高課堂教學效率。

（2）可將抽象的知識變得具體形象、容易理解。在制圖課堂教學中，將抽象的知識轉化為具體的模型是常用的一種教學手段，3D打印技術的應用有助于營造真實的課堂情境，將復雜、抽象的知識變得更直觀和具體、容易理解。3D打印技術則提供了新的思路，可以根據需要自行設計、打印教具，以有形的三維教具展示教學中的二維信息，充分彌補了傳統教學的不足。

（3）可大幅節約教學成本，提高教學效率。在傳統的制圖課教學中，教員在講授組合體或復雜結構等內容時，通常都是拿著模型講解。而模型教具數量少、價格高，無法滿足大班教學的需求。采用3D打印技術，不需要大批量購買模型教具，多數模型教具可以通過3D打印機低成本打印出來，實現學員人手一個模型。

3.3D打印技術在制圖教學中的應用舉例

在學習“平面截切立體形成截交線”時（圖1），不少學員對截斷體的整體形狀僅憑借空間想象難以完成，所想出的截斷體往往和實際形體有所差異。借助3D打印技術可將這些截斷體實物化（圖2），直觀地顯示出截交面的狀況，這對于提高學員的空間想象能力大有裨益。

在學習形體相貫時，僅憑三視圖，學員很難想象一個圓柱體與圓錐體相貫后相貫線到底是什么樣的（圖3）。通過3D打印技術，直接制造出該組合體（圖4），學生對相貫線進行觀察，將實體與三視圖進行比對，通過實踐得出自己的結論，從實踐中理解組合體和平面投影視圖的關系。

綜上所述，隨著3D打印技術的不斷發展以及在教學中的深入應用，這將對傳統教學模式產生深刻的影響，同時，這對教師的知識儲備與實踐能力提出了更高的要求。

參考文獻：

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