3D打印技术在中职机械制图课教学中的应用研究

王红霞 郭岚

[摘           要]  中职学校的机械制图课程是一门极具实践性和基础性的专业课，能够对学生的空间思维、绘图能力和创新能力进行有效培养。基于此，首先以提高中职机械制图教学质量为目标，对这门课程的特点进行分析，其次阐述3D打印技术在机械制图教学环节的应用价值，最后论述了基于3D打印技术有效开展机械制图教学的方法。

[关    键   词]  3D打印技术;中职学校;机械制图;实践教学

[中图分类号]  G712                 [文献标志码]  A            [文章编号]  2096-0603（2021）25-0170-02

让3D打印技术走进中职学校课堂是教育部的明确要求，更是提高课堂教学先进性和实践性的重要方法。对于工科专业的中职生而言，机械制图是必修课，丰富这门课程的教学手段，可以为提升学生的学习兴趣和质量提供极大帮助。为此，相关教师应该积极推进3D打印技术在中职机械制图教学中的合理应用。

一、机械制图课程教学特点

机械制图属于中职工科专业必修课，学生需要在课上学会机械图样的识读和绘制，掌握三视图、轴测图、装配图、零件图的绘制方法和技巧，并且拥有一定的制图基本知识与投影基础。对于尚未建立空间立体思维或空间想象能力较差的学生来说，这门课程难度颇高。而且，在机械制图教学环节中，教师还需要向学生传授机械原理、测绘经验以及相关工作的国家标准和法规，课程内容十分丰富且学习量巨大，学生往往会面临较大的学习压力。对于大部分中职生来说，他们可以从三维立体图形中抽取出二维投影，但反向想象和绘图并不容易，这也成为机械制图课程的教学难点。为了提高教学质效，教师必须选用更具灵活性、直观性和科学性的教学方法。

二、3D打印技术在机械制图中的应用价值

3D打印技术是一种造物技术，它能够基于逐层打印方式，依托数字模型文件和粉末材料，快速构造物体，将三维设计图纸以实体物品的方式呈现出来。在应用该技术时，必须以打印机为载体。当前，3D打印技术被广泛应用在了海军舰艇、电子行业、医学领域和教育领域当中。以3D打印技术开展机械制图教学极为可行，不仅可以丰富教学手段，引起学生兴趣;更能够为学生提供建模机会和实践平台，让学生的空间想象力得到切实锻炼[1]。基于这种技术，教师可以更加直观而具体地展现机械部件，利用可视化方法帮助学生准确理解机械工作原理和结构，为提升中职生的学习成效奠定基础。

三、基于3D打印技术的中职机械制图教学策略

以往，机械制图课程教师大多会选择利用静态化教具进行讲解、示范和案例展示，但此类教学方法并不能真正引起学生兴趣，也难以保障学生切实掌握机械原理、构造以及绘制方法，更难以培养学生的创新性思维和能力。为了改变这种情况，中职教师需要选择灵活性与实践性更高的教学方法，并着力提升个性化教学水平。在中职机械制图教学当中，融入3D打印技术十分可行，但相关教师需要提高该技术应用的合理性，从而确保技术的价值能够得到充分发挥，真正为提高该门课程教学成效奠定基础。

（一）激发学生的学习兴趣

机械制图课程内容多且学习难度大，致使许多中职生都产生了厌学心理，在这种状态之下提升课程教学质量谈何容易。因此，在应用3D打印技术时，相关教师需要借助该技术充分激发学生的学习兴趣，引导他们主动参与课程教学，让基于3D打印技术的机械制图课程教学质量能够得到提升。虽然大部分中职生都对3D打印技术有所耳闻，但鲜少有学生真正接触过相关设备和技术，更未在学习中使用过这种技术。为此，教师可以利用中职生的好奇心和新奇感，以3D打印技术为基础循序渐进地讲授机械制图课程知识，让学生始终保持充足的学习热情，从而提高教学成效。

在实践工作当中，机械制图教师可以利用3D打印技术，构建完善的课程教学框架，保证3D打印机能够充分融入课堂，为各个教学环节提供辅助。比如，教师可直接引入3D打印技术，让3D打印机走进课堂，让学生通过自主探究和学习掌握这种技术的应用方法，进而让基于3D打印技术的机械制图教学工作事半功倍。为了充分激发学生的学习兴趣，教师可将3D打印技术分别应用在课前准备、课堂教学和课后作业当中，让学生全方位感受3D打印技术的魅力，基于打印出的实物完成知识的学习。

（二）营造三维建模的教学氛围

三维建模是3D打印技术的基础，也是机械制图课程的教学重点。中职生只有具备良好的三维建模能力，能够绘制三维模型，才能将课程知识融会贯通。为此，机械制图教师需要合理构建三维建模学习模式，借助3D打印技术培养中职生的立体思维，以便于深入理解重点知识。比如，利用CAD软件转化三视图，将其变换为可视化实体模型，为实现机械特点的直接观察做好充足准备;利用3D打印机，打印单位建模作品，让中职生基于亲眼所见将机械图形、模型以及实体连接起来，为激发学生学习兴趣、降低教学难度奠定基础。

借助3D打印技术，教师需要中职生的思维转换能力，让他们能够自主完成二维图形与三维实物之间的转换，通过将抽象的知识转化为直观实践，提高学生的理解能力。在教学环节，相关教师需要利用三维软件、多媒体设备以及3D打印机共同构建三维模型教学模式[2]。此时，教师需要基于三维软件完成三维模型设计与制作，引导学生在制作模型的過程中真正地学会读图、识图以及用图，使其能够根据装配图和剖视图设计出符合要求的三维模型;还应该借助三维模型的诞生，帮助中职生掌握3D打印机的使用方法，并且从实物角度出发读取模型的结构信息，让他们能够更加深刻地记忆知识点。