3D打印技术在职业学校机械课程改革中的应用和发展

2022-03-21版权声明我要投稿

  摘要:针对3D打印技术在职校机械类课程改革中应用与发展进行有效研究,简单介绍3D打印技术,然后主要探讨3D打印技术在职校机械类课程改革中的具体应用,其中包括制图课程、理论课程、科学工程、实训课程、UGCAD课程、自动化课程等,最后阐述3D打印技术在职校机械类课程改革中的发展前景,以此充分培养高层次人才。

  关键词:3D打印技术;制图课程;理论课程;

  现阶段,我国科技迅速发展、技术不断更新进步,其中3D打印技术逐渐出现,其应用的范围相对广泛并得到良好的应用效果。目前,该项技术逐渐应用于职校机械类课程改革中,有效让学生对3D打印技术进行直观了解,充分改变传统的教学模式。通过该项技术的研发以及应用,可为学生提供良好的实践机会,丰富学生的实践活动,提高学生的学习能力,为学生的未来发展打下良好的基础。

一、3D打印技术概述

  3D打印技术是在数字模型的基础上,加入制造技术,并利用PLA、金属等黏合材料,构建逐级打印方式,以此形成3D打印技术。目前,我国针对3D打印技术进行重点开发,将其列入技术探究的主要工作中。同时,将其纳入教育行业中,在职校机械类课程改革中进行有效应用。借助3D打印技术,可有效强化学生的专业知识,增加学生的实践课程,让其通过具体的实践操作,以掌握专业的知识内容。同时,在3D打印技术应用过程中,还应当结合有关技术,如制造技术、制图技术、扫描技术等。在技术共同的作用下,为学生提供有效的帮助,使其利用实践完成实物制作,并且,3D打印技术的应用逐渐打破了传统课程的教学限制,为学生提供了良好的施展平台以及机会,让学生对机械类制作有充分的体验,明确产品制造的整体过程。此外,在我国信息技术的不断发展下,3D技术具有良好的发展前景,其应用范围也在逐渐扩大,可为各行各业提供较大的支持。

二、3D打印技术在职校机械类课程改革中的具体应用

  (一)制图课程

  机械类课程相对较多,其中在制图课程中,3D打印技术的应用,为其带来有效的应用。在传统的课程中,教师只是一味地讲解教材中的基本原理,学生在学习时未能对相关理论进行充分理解,枯燥的理论知识让学生逐渐产生抵触心理,以此难以提高学生的学习水平[1]。同时,教师在讲解过程中,采用静态的教具,学生无法理解知识内容,要求学生应当具备较强的空间思维能力,以此才可理解有关机械原理。因此,应当转变教师的教学方式,充分了解学生的需求以及学生在学习过程中出现的困难,从而改变现状,让学生有效掌握理论内容。教学中,教师采用实践教学方式,并针对装配体等进行三维建模,借助3D打印技术,在建模的过程中,让学生加深印象,并提高学生的绘图能力,掌握基本知识。并且,在3D打印技术的应用下,教师应发散学生的思维,将该技术与制图课程进行有效结合,培养学生的思维以及操作能力,有效弥补传统教学中的不足之处,并不断增强学生的设计能力以及制图能力等,促进学生良好发展。

  (二)设计课程

  机械设计课程是机械类专业的主要课程,在该课程中,包括机械以及设计两类,其研究主要围绕机械、电气等方面展开。并且,在设计基本理论知识时,其内容相对较多,并相对复杂,学生难以快速理解相关内容,无法掌握机械设计理论知识,对学生的要求也相对较高。因此,在课程的讲解过程中,应当利用3D打印技术。例如,在设计课程中,以平面连杆机构为例,并结合其特点,应用软件设计出现指定的杆件。同时,借助转换软件将三维模型进行有效转化,使其成为3D打印技术的G代码,并利用该代码录入指定的打印机中,将设计的工件进行打印。并且,利用3D打印技术还可将设计的模型进行加工,通过对该技术的应用可有效提高学生的学习兴趣,以此在3D打印技术的应用下不断优化设计方式,完善学生的设计方案,为学生机械学习提供较大的帮助。在实践过程中,可让学生针对某一现象进行充分讨论,并对设计实践的过程展开有效的分析,进行充分总结归纳,以此提高学生机械设计的质量。

  (三)科学工程

  3D打印技术还可应用在科学工程课程中,在该课程中,将3D打印技术应用在实验中,使学生进行自主配料、打印产品等,让其充分体验课程实验的全过程,以此打造良好的特色教学,并调动学生对科学工程探究的积极性。同时,在3D打印技术的应用下,可让学生认识较多的塑料类型以及各个工艺流程,使学生充分掌握各项工艺所具备的独特功能,明确工艺的强度、流动性、导电性等设计方法[2]。并且,还能够让学生对3D制备有深刻理解。此外,部分职校还建立了相应的实验室,为学生提供了良好的实验环境,促使学生能够在实验室中完成科学工程课程实验,逐渐拓宽学生的知识面。实验课可以促使学生充分掌握专业知识,并让学生深入了解3D打印技术,对其进行不断的研究探索,有利于为学生探索知识提供良好的平台,帮助学生丰富自身的知识储备,以此推动学生的长远发展。

  (四)实训课程

  目前,在机械类实训课程中也逐渐引入3D打印技术,改善传统的教学方式,强化整体的内容设置,完善考核的具体内容。加强校企结合,可引进企业内部专业人员为学生讲解实际操作内容,并建立混合教学方式,结合实际情况可适当增加相应的考核方式,以此改善教学方式,使其顺应我国现代化社会的发展,符合教育的相关要求。针对实训课程内容进行不断创新,可以满足各个企业生产制造的需求,在3D打印技术的应用下,可有效完成壳体模型的设计以及制作。通过实训课程,增加学生的实践体验,提高学生的自主学习能力,在实践过程中,可独立完成相关工作,从而培养学生的综合能力。同时,在3D打印技术的应用中,也能够将该技术引进学科竞赛。例如,在无碳小车项目中,可采用3D打印技术,以此完成对该项目的设计,选择合理的材料充分发挥技术的自身作用,以达到良好的项目设计效果,使学生能够在学科竞赛中获取相应的名次,充分激发学生的积极性,使其积极参与到实训课程中,增强实践能力,熟练设计各零部件,为学生的日后工作提供良好的保障。

  (五)UG-CAD课程

  在UG-CAD课程中,借助两种软件,充分应用计算机技术,以此让学生了解零件的基本情况,明确装配体的图形已经模型。通过相关模型,大大减少教师讲解的时间,为学生提供了大量思考的时间,不断培养学生的思维能力。在实际课程讲解中,学生可进行独立思维,并形成相应的思路,提高学生的学习效率以及质量。同时,3D打印技术具有快速成型特点,通过对该技术的应用,能够使学生根据观察进行绘图,并使绘图零件呈现多元化特点。例如,在具体的应用过程中,针对自动变速齿轮,可先设置其具体参数,并绘制模型,确保模型达到合理的要求后,将其转化为3D打印模式,对其进行打印,以此可达到良好的应用效果,在技术的作用下逐渐创新教学方法,从而提高教学质量[3]。

  (六)自动化课程

  当前,在信息时代的发展下,加强对自动化的重视,在各个职校中,机械类专业中也逐渐开设自动化课程,符合我国的教育要求,并与现代社会进行有效结合,为学生的发展奠定坚实的基础。在自动化课程中,教师应当根据课程的实际情况设计具体的教学内容。例如,在机器人课程中,教师可针对机器人的整体结构建立三维模型,并且在制作等过程中充分引进3D打印技术,将该技术与机器人进行有效融合,让学生详细了解机器人的整体结构,掌握机器人在制作过程中的基本原理。以此在学生实践过程中,能够将理论知识熟练应用,增强学生的动手能力。并通过技术的应用,培养学生的创新意识,使其掌握自动化课程的基本理论知识,具有较强的实践能力,使学生在以后的工作中,能够尽快适应具体的工作内容以及工作环境。

三、3D打印技术在职校机械类课程改革中的发展前景

  在教育行业中,尤其是机械类课程中,3D打印技术具有较大的作用,将其应用在职校机械类课程改革中,具有良好的发展前景。由于机械类课程的理论知识相对复杂,并掺杂着大量的公式以及定义,学生难以对其准确理解,以此降低了学生的学习质量以及学习效率。因此,学生应当加强对3D技术的运用,充分增强自身的动手能力。通过建立模型,让学生直观了解课程的具体内容,根据实物的观察,使学生更加容易理解,达到良好的学习效果。在机械类课程教学中应用3D打印技术具有较大的使用价值,有利于将该技术在机械类课程中进行有效推广。但目前,在3D打印技术的应用下,未能对该技术进行深入探究,其理论体系尚未完善,缺少具体的研究框架。同时,在课程的应用中较为单一,未能扩大应用范围。因此,3D打印技术在职校机械类课程改革中的应用还有待继续突破以及发展。在接下来的研究中,应当将3D打印技术充分与机械类课程进行结合,以此为目标进行充分探究,了解专业课程与技术之间存在的关系,并结合实际情况,建立课程体系,完善研究框架中的主要内容,根据不同的课程以及不同的专业进行相应引进。同时,在3D打印技术与课程相融合的过程中,还需加入相应的思政理念,增加课程体系内容[4]。在知识的引领下,提高学生的思想价值观念,由于3D打印技术中包含较多的优点,可将其与科学精神进行充分结合,挖掘该技术中的思政元素,以此培养学生良好的发展意识,提高学生的综合素质。

  总而言之,3D打印技术在职校机械类课程改革中具有重要作用,可充分实现机械类实践教育,让学生在该技术下,充分了解专业课程中的具体内容,并不断开设相关实践课程,增加学生的动手操作,使学生将学过的理论知识应用在实践中,加深学生的印象,并优化学生的设计方案,提高学生的创新能力。通过对3D打印技术的应用,教师可以发挥自身优势,解决教学中存在的重难点问题,从而为3D打印技术提供更加优质的教学服务。

参考文献

  [1] 黄燕,王迹.3D打印技术在高校机械类课程改革中应用进展的研究[J].装备制造与教育,2020,34(1):72-75.

  [2]刘波.3D打印技术在《机械设计基础》课程中结合信息化教学应用实践[J].南方农机,2020,51(3):129-131.

  [3]李俏,伍先明,王鹏程,等.3D打印技术在教学中的应用:以“机械设计课程设计”为例[J].工业和信息化教育,2020(4):42-44.

  [4]苗莉.互联网+3D打印技术在机械类应用型人才培养中的实践探究[J].甘肃科技,2019,35(18):75-76.

作者:郭岚 王红霞 单位:华亭市职业教育中心

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