3D打印課程教學質量研究

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現在很多學校都相繼開設了3d打印課程。在教學過程中只有了解3D課程的原理、發展歷史和作用，采用各種各樣的教學手段，才能有效地提高教學質量。

一、3D打印的原理

所謂的3D打印技術，就是以計算機三維設計模型為藍本，然后通過軟件分層離散和數控成型系統、利用激光束、熱熔噴嘴等方式將金屬粉末、陶瓷粉末、塑料、細胞組織等特殊材料進行逐層堆積黏結，最終疊加成型，制造出實體產品。3D技術是將三維實體變成若干個二維平面，在對原材料處理并逐層疊加進行生產最終生成產品，大大地降低了制造的復雜程度。3D打印技術并不需要過多的機床、復雜的工藝和眾多的人力，只需要從計算機圖形數據中生成的任何形狀的零件打印出來并落實生產。這也使得生產制造的范圍得以延伸。

二、3D技術的發展史及應用領域

隨著19世紀末美國研究的照相雕塑和地貌成形技術的誕生，3D技術得到開發。直到20世紀80年代后期已初具雛形，其學名為“快速成型”，并且在這個時期得到推廣和發展。3D打印技術包括了3D打印技術和3D打印機。3D打印主要通過材料逐層添加制造三維物體的變革性、數字化增材制造技術，它將信息、材料、生物、控制等技術融合滲透，3D打印技術將對未來制造業生產模式與人類生活方式產生重要影響。美國科學家胡爾在1986年發明了世界上第一臺3D打印機。隨著3D打印技術的不斷成熟，其在多個領域都得到廣泛應用。目前3D打印技術主要應用較大的領域，包括政府、航天和國防、醫療設備、高科技、教育業以及制造業。并且也應用在一些極具創意和個性化的產品模型制作當中。

三、提高3D打印課教學質量的策略

1．挖掘教材特點，激發學生學習興趣

3D打印技術課程是新開設的課程，教師只有不斷研究、分析課程教材中的知識特點，提高自身的專業知識，找出學生的學習興奮點，結合教材進行教學。這樣不僅能夠激發學生的學習興趣，還能夠完成教學目標。如在進行3D打印機的種類教學過程中，教師可以結合教材內容圖片多、實操性強的特點，調整教學方法，可以結合不同打印機的種類工作原理視頻進行教學。如FDM(熔融沉積成型)、SLA（光固化立體成型）等的工作原理視頻。并且可以播放在日常生產過程中利用到的不同打印技術種類，向學生說明不同種類之間的聯系與區別。然后讓學生列舉不同種類的3D打印技術在各個領域的應用，以及發揮的作用。通過學生列舉例子，讓他們真正了解3D打印技術種類的相關知識。在教學過程中教師要注意學生對知識的掌握程度，因為剛開設的課程學生對這方面的知識概念還比較模糊，所以要幫助學生扎實基礎，掌握好這門課的基礎知識。

2．利用123DDesign，進行自主設計建模教學

隨著現代信息化的不斷發展，信息技術在課堂教學過程中起著重要的作用。計算機教室在教學過程中經常被使用到，它也能為學生的實踐提供場地。3D打印技術涉及到很多復雜的原理知識，教師要充分利用123DDesign軟件建模，吸引學生的注意力，提高教學質量。如在進行建立3D模型的教學過程中，教師可以用123DDesign軟件讓學生自主設計建模，比如學生自行設計印章、花瓶等。學生可以利用123DDesign玩轉文字，學會使用文字工具，基礎工具、投影工具、偏移工具、鏡像工具等來進行靈活有趣的設計。這也能讓他們全心全意地投入到學習當中。那么再困難的知識在學生的仔細研究下也會被攻克。教師在旁指導，學生遇到不懂的地方教師可以即時講解，幫助解決。通過圖形結合的生動講解，以及學生親自進行設計建模，很容易引起學生的注意力，提高他們的理論知識的同時，也能加強他們的實際操作能力。在良好的操作過程中形成良好的學習氛圍，激發學生的思維、探究能力，教學質量也就能夠提升上去。

3.實驗教學，加深學生知識理解

3D打印技術不僅是一門理論性強的學科，更是一門實操性強的學科。教師在教學的過程中要充分利用實驗教學法，加深學生對3D打印技術原理的理解。通過實際的實驗演示，學生可以把學習過的理論知識進行復習，也能加強學生的實際操作能力。如教師在講解了一定的理論知識后，可以向學生演示打印的實驗操作。如可以演示“熟悉應用CubeX軟件及3D打印機的操作面板”這一知識。首先教師把3D打印機的操作步驟，即開機、裝材料、面板操作、機器維護等的內容操作一遍。然后剩下來的導入設計模型文件，處理STL文件，參數設置，打印完成自己設計的零件等這些步驟交由學生來完成。考查學生對知識的掌握程度。如學生在操作過程中遇到困難和不懂的地方，教師再一一講解。學生通過動手實際操作，加深了對3D打印技術的理論知識的理解。采用實驗教學法可以幫助學生更快地掌握3D打印技術的理論知識及操作步驟，加強他們的實際動手能力，也能提高學生3D打印技術的應用能力。

四、結語

隨著經濟的不斷發展和社會發展需求的變化，很多學校都開設了3D打印技術課程。然而在實際的教學過程中，往往會遇到很多的教學問題，致使學生的學習效率不高。教師要立足教材，探索適合學生的教學方法，不斷鉆研，從而提高教學質量，提高學生的學習效率。

作者:徐丹滬 單位:張家港市暨陽湖實驗學校

參考文獻：

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