刘禹 付颜红 董成 任红霞 孙刚

摘 要：在“机械制图”课堂教学中，教师应用3D打印技术并结合基础知识综合教学，创新教学模式，降低学生学习难度，使课堂教学质量与技术水平显著提升。同时，教师把抽象的文字转换成二维图纸，二维图纸又转换成三维模型，激发学生的学习兴趣，注重学生们创造力与想象力的培养。在课堂教学中，教师积极开展实践教学活动，可锻炼学生们的动手能力与实操能力，确保学生们能对基础知识与3D打印技术独立应用，深化对基础知识与学科内涵的理解，满足学生的学习需求。

关键词：3D打印技术;机械制图;课堂教学

0 引言

新时代背景下的3D打印技术，已经成为较成熟的加工技术，是制造业的重要技术之一。我国教育领域应用与推广3D打印技术，能创新传统的机械制图教学内容设计，创设教学形式，培养学生学习兴趣，提高学习效率。

1   3D打印技术与“机械制图”课程内容分析

1.1  3D打印技术

3D打印技术是一项快速成型的制造技术，起始于美国制造行业，主要针对材料生长堆积加工，有较大设计空间、想象空间、创造空间，把传统制造技术中难以生产的零部件进行加工处理，整体工艺效果显著。该技术结合计算机技术的综合应用，借助传输接口传递信息数据，突出制造对象“实体化”特征，加工方式以打印为主，生产周期明显缩减，可在生产阶段快速成型。

1.2  “机械制图”课程

“机械制图”课程属于机械专业基础课程，既考虑后续教学活动，又注重学生未来就业发展，识图、绘图、零件加工等均是其主要教学内容。在日常教学过程中，先是让学生们全面了解此课程内容，包括各种零件、图纸等，后随着教师的正确教学与引导，逐渐掌握相关知识与技能[1]。教师再通过计算机技术的辅助教学，鼓励学生应用AutoCAD二维制图手段，绘制所学的基础知识，使抽象的知识直观化，降低教师教学与学生学习难度，保证“机械制图”课程课堂教学质量与教学水平的提升。

2   3D打印技术在“机械制图”课堂教学中的应用

2.1  教学方案设计，明确教学时间节点

3D打印技术在“机械制图”课堂教学中的初期应用有一定难度，对教师来说是一项新的挑战，学生的思想与行为均需教师正确引导，因此教师的教学能力与教学水平对学生各项能力的提升有一定影响。教师对3D打印技术应给予足够重视，熟练地正确应用3D打印技术，保证教学质量[2]。

例如，在应用初期以“手工制图”训练为主，选择一种最适合学生的教学方式，让学生们轻松学习3D打印技术与“机械制图”相关知识。在教学训练过程中，教师为使学生对字母数字书写、线条绘制等开展练习，可以选择“吊钩”手工图进行2D-CAD制图，从基础的二维绘图训练保证学生掌握制图投影规律，然后进入三维建模阶段，此阶段的教学训练由简单到复杂，逐渐增强学生的三维空间感。

2.2  教学素材准备充分，突出三维形状特征

为使3D打印技术在“机械制图”课堂教学过程中充分发挥出自身的教学作用与价值，还需注重教学素材准备，体现“机械制图”课堂知识教学素材的丰富性与多样性[3]。充分准备素材能减少课堂教学时间，学生参与教学素材准备可增强师生间的互动性，自主能力也得到培养。教师考虑到课堂的实践教学，为保证每位学生都能全面地学习与掌握相关知识，需保证教学素材的充足，满足学生的学习需求。而关于3D成品打印，教师可结合具体的样本进行演示教学，详细讲解三维形状具体特征，并鼓励学生通过其他方式自主掌握，不过多占用课堂教学时间与教学资金。

2.3  专业知识与实践操作综合教学，提升学生专业能力

专业知识与实践操作综合教学，简单地说就是“接轨”教学。在此阶段教师发挥着重要作用，教师能结合学生思维与行为引导教学，在多媒体技术支持下，把实用图纸的加工过程以视频的方式展现，便于学生详细地观察。为激发学生的思维能力，集中注意力，教师可结合教学内容提出一些较简单的问题，让学生带着问题观看与探究视频内容，使学生真正参与到课堂教学，而不是单凭脑海想象[4]。

例如：“螺栓、螺母”图纸绘制教学是“机械制图”课堂教学中的核心内容之一，教学目标是锻炼学生们的动手能力与记忆力，须在归档或加工阶段测量其表面粗糙度，3D测量需在机械工程测试中完成。学生自主参与，掌握操作过程，评估测量结果，增强学生思维能力。此外，在可视化功能下探究三维实体，相互沟通、相互交流，可强化学生的认知能力，保证学生扎实掌握“机械制图”课堂教学的相关内容。

2.4  创新教学模式，增强学生协作能力

创新教学模式不仅可以解决传统化教学模式无法满足学生学习需求问题，而且还应注重对学生们协作意识与能力的培养。单凭学生自主探究“机械制图”课堂教学内容，再加上课堂教学时间的限制，对教师教学、学生学习来说均有一定的难度[5]。为提升课堂教学效果，教师需从教学模式创新方面入手，结合自身多年教学经验与3D打印技术优势、特征，选择课堂合作教学模式，把课堂交给学生自主处理，让每位学生都能自主地参与教学，增強学生的自主意识，有效学习专业知识。

例如：关于3DCAD制图与3D模型生成教学，可以选择课堂合作教学模式，教师把课堂交给学生自主处理，学生可自由组队，大约控制4～6人，以小组为单位，让学生在小组内发挥出自身优势与专业能力，每位学生从不同的角度对教学内容实践探究，产生思想碰撞火花，学生的思维面会更加广阔，促进更全面地了解3DCAD制图与3D模型生成。同时，小组成员共同完成3D模型，学生会有较强的成就感，对“机械制图”专业知识产生浓厚的学习兴趣与强烈的探究欲望，增强学生间的协作意识与能力，保证每位学生的专业能力与技术水平均能对学生未来发展带来积极影响。

3结语

为提升“机械制图”课堂教学质量与教学水平，各学校及教师人员对3D打印技术应予以足够重视，从教学模式创新角度展开探究，并通过对教学内容与学生综合情况的全面分析，对专业知识与实践操作实施综合教学，以提升学生专业能力。学生自主参与课堂教学过程，教师科学创新教学模式，通过合作教学模式增强学生的协作意识与能力，培养高素质的专业人才。

[参考文献]

[1]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（17）：42-44.

[2]程发洲.3D打印技术在计算机辅助制造课程教学中的应用[J].教育界：高等教育研究，2019（41）：144-145.

[3]朱鹏.3D打印技术与机械制图教学结合创新应用的研究[J].当代教育实践与教学研究，2017（19）：187-188.

[4]陈隆波，杨琪琳，李国辉，等.3D打印在机械制图教学改革中的应用研究现状[J].内燃机与配件，2019（33）：236-237.

[5]高延峰，万文，洪连环，等.3D打印技术在《机器人》课程教学中的应用[J].机械设计，2018（47）：324-326.

（编辑 王永超）