3D打印技术应用在中职教学中的改革探索

孙传

摘 要：3D打印技术在航空、医药、制造业等诸多领域得到广泛应用，社会关注度越来越高。很多中职学校顺应时代发展需要，逐步开设了3D打印技术应用专业，为社会输送大批3D打印专业人才。本文详细介绍了3D打印技术，阐述3D打印技术相关原理，探索3D打印技术在中职教学中的应用，为制定3D打印技术应用人才培养改革方案提供参考与借鉴。

关键词：3D打印技术应用 中职 应用专业教学 改革探索

3D打印技术经过几十年的发展，在社会生产生活中的应用范围越来越广泛。科学合理地应用3D打印技术，有助于为社会经济和谐、稳定发展提供坚实的基础保障。3D打印技术应用专业对于中职学校而言，属于新型专业，为提升中职学校培养3D打印技术应用专业人才的质量及效率，应不断对教育方式进行改革探索，进而为培养更多、更优秀、更专业的3D打印技术应用专业人才夯实基础。

一、3D打印技术概述

3D打印技术，又称为增材制造技术，是借助3D打印机，以三维数字模型作为重要基础，借助主要包括PLA、ABS、光敏树脂、陶瓷、金属、石膏以及橡胶等材料，通过运用物理层层叠加的方式，逐层增加材料，最终实现三维实体的先进技术。3D打印技术作为具有颠覆性的科学技术，集合了多个领域的研究成果，科学技术含量非常高。

二、3D打印技术原理及优势

1.3D打印技术原理

在日常生活中，提到打印技术，大多数人首先想到的是打印电子文档或者照片，很少会联想到3D打印。3D打印有不少与2D打印相似相悖之处，相似之处是喷墨打印技术，相悖之处是成品的生产方式。3D打印技术是借助特定机械设备，将打印材料通过层层喷涂的方式注入三维空间中，最终形成三维立体图像。3D打印技术精度较强，不仅能将三维数字模型的微小细节完全还原，相比于传统的生产制造，其打印出来的实物更生动形象。3D打印技术在实际应用过程中，主要包括四个阶段：建立三维数字模型阶段、分层处理材料阶段、打印生产制造阶段、后处理成型产品阶段。

2.3D打印技术优势

3D打印技術的优势体现在四个方面：其一，3D打印技术不需要对物体进行切削，直接出成品;其二，3D打印技术最明显的优势是适合生产结构复杂、体积小的产品，且不需要担心尺寸误差;其三，几乎不会出现废料;其四，生产迅速，制造周期较短;其五，应用多样性的材料，能够根据不同产品的特性，实现不同性质材料的产品范畴要求，进行生产制造。

三、3D打印技术应用专业教学改革

1.建立实训实习基地

中职学校专业教学需注重对学生实践操作能力的培养，首先要建设具备一定规模的3D打印实训中心。实训中心主要围绕油泥模型制作实训室、原型制作实训室、三维数字设计实训室、三维扫描实训室、3D打印实训室、激光切割实训室、3D打印机拆装实训室、创客工坊等建设，为学生掌握3D打印技术，提供基础训练及实操。校外实训基地应和当地产业的生产一线相互结合，为学生提供更多顶岗实习的机会。顶岗实习是学生学习专业生涯中的重要环节之一，因此，学校应利用自身专业的优势，与企业积极建立良好的合作关系，共同建设校外实训基地，依托企业的先进设备和技术，为学生提供基于实际工作的指导，让学生在真正的工作环境中掌握当下最先进且实用的技术，提前养成良好的职业习惯，学到更多实用性技术及技能。

2.加强师资队伍建设

中职学校要将3D打印技术应用专业建设好，过硬的师资队伍是前提。3D打印技术应用专业教学改革，要求教师有较强的专业理论基础，同时也要有较强的实践技能，能够解答学生的各种问题。因此，专业化教学要求教师不仅有较高的教学水平，还需要有丰富的工作经验。此外，学校对现有的教师教学队伍应开展技能再培训，培养教师一专多能，不断提高教师的专业水平和实践能力。针对学生顶岗实习期间可能遇到的问题，学校还要和企业达成共识，从企业招聘具有丰富实践经验的专业技术人员，建立双导师体系，充实教师队伍，打造“双师型”教师队伍，满足3D打印技术应用专业教学改革的需求，从而有效提高教学效率，保证教学质量。

3.理论实践紧密结合

现阶段，我国教育教学主张培养创新型与实践型人才，3D打印技术应用专业在中职教学改革过程中，应当提升对其重视程度，开展多样化的专业知识实践活动，提升学生的知识转化能力。3D打印技术主要是通过借助计算机辅助设计软件，获取设计数据文件，随后再运用粉末状的金属或塑料材料打印成实物产品的先进技术。讲解这种前沿技术，往往能够提升学生的求知欲，让往常沉闷的课堂氛围瞬间活跃起来。在课堂上教师一般先向学生详细讲解相关理论知识，再通过布置课堂作业，以此来巩固学生理论知识的掌握，为后面将知识转化为实践能力打下基础。有了理论知识的铺垫，在实践教学过程中，让学生对课本上的知识点进行有针对性的实践操作，不仅有助于强化知识，还能提高专业知识实践能力，对促进学生全面发展、深入教学改革具有积极意义。

4.创设课堂情境教学

在教学课堂中创设融合情境展开教学，能够使学生更加直观明了地获得新的专业知识，所以教师在教学时应重视师生互动，加强师生交流，更好地营造课堂氛围，提高教学效果。在教学中，教师设置带有启发性、挑战性的问题，为学生提供自己动手动脑参与的机会，让学生独立学习，通过观察、分析、综合、归纳、研究，去发现实践操作中的问题，提出问题，培养分析和解决问题的能力。融入情境教学模式和运用互动式的教学形式，不仅转变了传统单一的教学模式，使学生在课堂中感受到不一样的3D体验和教学感受，还能够在课堂上凸显3D打印技术的价值和作用，学生可以清楚地接触到实物，获得更直观的体验，加深对知识的理解，激发学习兴趣，教学效果也得以有效提升。

5.探索新的教学方法

对新知识、新技术进行探索学习的第一动力源于兴趣，兴趣的形成有助于提升学生学习的积极主动性。3D打印技术应用专业在教学改革过程中，应当将激发学生的学习兴趣作为核心，调动学生的学习动力。在传统的教学方式中，教师一般是通过口头对知识进行讲解，学生很难在短时间内对知识有全面深刻的理解。这种枯燥的教学方式，还会让学习感到乏味，导致知识难以吸收，学习主动性下降，不利于学生的全面发展。对此，教师应当对传统的教学方式进行转变，顺应教育教学发展，制定符合学生实际发展的教学方案，调动学生学习专业知识的积极性。在3D打印技术应用教学过程中，教师可以通过借助多媒体软件，播放与专业知识相关的典型案例，有助于扩大学生的专业知识认识范围，还能让学生了解到将来自己所从事行业的工作形式，帮助学生更加直观地接受、理解知识，对提高3D打印技术应用专业在中职教学改革的进程具有积极意义。

3D打印技术应用专业在中职学校教学过程中仍然处于探索阶段。为培养出更多优秀的3D打印技术专业人才，应当根据学生的实际学习情况，对传统的教学授课方式进行改革，并在培养人才专业知识技能的同时，要注重对人才各方面综合素质的培养，进而为社会3D打印技术领域培养更多高素质技术技能型人才。

参考文献：

[1]吴振兴.基于3D打印技术进行STEAM教学的运用与探索[J].新课程（小学），2018（10）.

[2]滑鑫.论3D打印技术在中职院校教学中的应用[J].明日风尚，2018（18）.

[3]潘高峰，谢雪英.3D打印技术在创新课堂教学中的应用[J].福建电脑，2019（5）.

[4]刘乐平，莫羡忠，刘志平.基于OBE理念的3D打印无机材料技术在应用化学综合创新实验教学中的应用研究[J].化工管理，2019（21）.

[5]白龙.关于3D打印技术的高职机械类课程改革的研究[J].现代职业教育，2018（8）.

[6]余莉莉.3D打印技术在教育中的应用研究[J].知识经济，2018（1）.

[7]张颖，陈祖展.基于3D打印技术的环境设计专业创新实践教学研究[J].艺术品鉴，2019（1X）.

[8]蔡盼盼，鲁忠臣.3D打印技术在“机械优化设计”教学中的应用研究[J].科技与创新，2019（14）.

（作者单位：浙江省机电技师学院）