我院《3D打印技术》课程实践教学改革研究

席红梅 程精涛 姚明镜

摘要：在创业创新的社会大趋势下，社会需要具有学习能力和动手能力兼具的新型人才。3D打印技术不仅可以在机械生产、产品模型，工业设计，材料成型，生物医学等行业得到应用，还能够通过打印方式获得的个性定制产品。可见3D打印技术的发展是大有可为的，因而，加强对我院学生3D打印技术方面的教育教学，不但可以针对性的给社会输送相关人才，还可以培养和锻炼学生提高学习能力和动手能力。

关键词：3D打印；实践教学；教学改革

引言：我院的四川省省级工程训练中心拥有3D打印的相关实验教学设备，现目前只有我院的材料成型及控制工程开设了3D打印这门课程，而其他可以实施教学的机械工程及自动化专业、机械设计及制造专业，工业设计专业及机械创新设计都没有相应的将3D打印这门课程开设起来。针对3D打印在机械，材料，设计，模具，创新方面的应用与发展，我院的3D打印教学教研可以进行如下的改革探讨，以实现3D打印技术的教育教学培养更多相关能够应用3D打印技术实现行业发展的综合性人才，也降进一步使我校的毕业生在工作就业上有更大的选择空间和更好的就业竞争力。

1、3D打印技术的理论原理

3D 打印技术是利用塑料或树脂等可粘连的原材料进行层层打印，进而形成实际物体的增材制造技术。其理论原理是将3D 打印机与计算机连接，通过设计辅助软件进行数字建模，再将数字信息传输给打印机，利用打印机中的丝状、粉状或是液体状的材料以逐层堆积的方式制造出通过计算机软件绘制的三维产品模型。现目前，通过计算机绘制的三维图形可以使用计算机切片[1]后，脱机使用SD卡或者U盘进行三维产品模型的打印。

与传统的通过去除材料的方式获得产品零件相比较，3D打印技术具有以下的优点：

首先，3D打印技术是通过原材料的堆积叠加形成三维产品，避免了原材料的浪费；

其次，3D打印技术可以在短时间内及有限的空间条件下打印出三维物体，缩短了得到产品的时间，提高了加工制造的效率[2]；

最后，3D打印技术可以将人类的创意想法和设计迅速的呈现出来，不但可以实现了个性的创新制作，还可以在一定程度上带动“大众创新，万众创业”的发展。

综合3D打印技术的上述理论原理及优点，将3D打印技术实时的运用到我院的各工科专业的教学教研改革中，必然是使得学生提高个人综合能力和创新能力的重要途径。

2、3D打印技术在相关专业的应用概况

近日，人社部印发《人力资源社会保障部关于颁布<全国技工院校专业目录>（2018年修订版）的通知》，决定将3D打印技术应用正式编入《全国技工院校专业目录》（2018年修订版），并于秋季学期施行。该通知表明机械类专业中将新增一个3D打印技术应用方向。由此可见，将3D打印技术的课程按照我院各个工科专业的需求，开展具有”教、学、做”的课程建设是非常有实际意义的。

我院现有机械工程及自动化、机电一体化、材料成型及控制工程等多个工科专业，3D打印技术均可以在工科专业开设相应的“教、学、做”课程以拓展专业学科的学习。

目前，我院的材料成型及控制工程专业已将3D打印技术应用课程作为选修课程进行学习，在这门课程的学习工程中，学生通过对CAD三维软件的深入学习，不仅可以提高绘制图形的能力，而且可以通过对三维图形的切片和代码转换，利用3D打印技术的逐层堆积实现三维模型的实际获得。学生在这门课程中，将其专业课材料成型技术运用3D打印技术的方式转化为三维模型，再通过铸造的造型和浇注，可以真正转化为需要的金属产品。这也是由专业课的学习到实践的一个过程，这样的一个过程的培养，学生对专业课程知识掌握得更加的扎实和牢固，同时也培养了学生的学习能力和动手能力，以及团队的协作。

针对3D打印技术在材料成型及控制工程中所获得的实际教学经验，将3D打印技术应用与我院其他的工科专业也可进行对应的衔接模式，以实现学生了解3D打印技术，并将3D打印技术与自身所学的专业方向相结合，实现知识结构的全方位掌握。

3、3D打印技术教学教研在我院的发展前景

3D 打印技术应用到实际教学中，通过它所具备的独特优势，可以帮助学生把抽象观点形象化、脑海的想法实物化、动手的技能高级化，进而帮助学生实现创新创造能力的提升[3]。

运用3D 打印技术完成相应的某项学习任务时，一般都是以小组合作的形式进行，而在实现项目的完成过程，学生的沟通意识、协作意识和动手能力也得以提高。同时，在合作探究创新的过程中需要收集、加工和处理各種信息资料，以及应用其他的媒体来辅助完成，在这个过程中，学生的信息素养、媒体素养，协作素养等都会在不同程度上得到提高。

因此，3D 打印技术在我院多个工科专业实施相应的“教、学、做”创新性教育，是教学创新的重要一环，在具体的实施过程中，可以从简单的教学，逐步启发学生应用创新，实现学科知识的拓展，完善其自身的知识结构和知识框架。

3D 打印技术的教学应用不仅是新兴技术在教学中的运用，也是创新性教学的大胆探索。3D 打印的创新性应用于教学之中，不仅提高了学生学习的积极性，提高了学生的综合知识和能力，而且为教师带来了多元化的教学方式、多层次的评价方式等。3D 打印与教育教学深度融合，其实就是技术与教育教学结合的方式，但是想将其深入应用于教育教学中，就必须在学科教学的过程中寻求多样化的教学方法和模式，同时在课程设置和教学设计上建构创新性的模式。只有不断提高 3D 打印的创新教学的内容、方法、模式，才有可能更好地实现其创新教学的目标，为学生的多层次、多方面、个性化发展和成长，更好地适应社会的需求奠定更坚实的基础。

4、总结

3D打印技术运用到相关的工科专业，不仅能够使学生更好的掌握相关的专业必备知识，而且能够更好的实现专业知识的迁移和拓展，从而在某些领域拓宽学生学习的创新思维能力以及创新综合能力。就学院而言，我认为应该更好的运用3D打印技术的现有设备及实验条件，合理开展对应专业的相关实验训练和教学任务，这样不仅能够激发学生对现有课程的学习兴趣，而且能够更好的衔接相关课程，使学生更深入的学习对应的专业课程。

参考文献：

[1]程精涛.几种快速成型方法在铸造中的应用[J].铸造技术，2015，（1）：242-244.

[2]谈耀文，王永信，程永利.光固化快速成型树脂模具在铸造工业中的应用[J].模具工业，2013，39（4）：69-72.

[3]兀旦晖， 赵晨飞. 3D打印技术在教学中的应用研究[J].课程教育研究，2013，（21）：69-72.

作者简介：席红梅（1985.02-），女，汉族，四川岳池，硕士研究生，助教，主要研究方向为材料成型新技术。