3D打印技术应用在中职教学中的改革探索

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  摘要: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。
  关键词:3D打印技术;中职教学;改革
  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
  2.1 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打印相似与相悖之处,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。
  2.2 3D打印技术优势
  3D打印技术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、中职教育3D打印技术应用专业建设存在的问题
  3D打印技术作为一种新型技术,其发展过程漫长,新形势下,国内尚未有3D技术与职业教育深度融合的典型案例,这需要广大教师们不断去摸索。职业教育3D打印技术应用专业建房存在一系列问题,主要表现在:
  第一,成本昂贵。众所周知,3D打印技术尚处于初级发展阶段,需要不断完善,且3D打印机成本昂贵,对技术的快速发展产生较大的阻力。第二,打印材料存在的问题。3D打印机作为一种新型技术,打印材料以纳米材料为主,费用昂贵,且选择空间小,最后形成的产品物理性能欠佳、安全性不高,这会在很大程度上影响职业院校决策管理层在选择是否开设3D打印机专业重要因素。第三,技术问题。现阶段,3D打印机技术的使用需要以3D打印机作支撑,但是,目前3D打印机尺寸规格缺乏统一标准,目前来看,为了有效配合职业课堂,便捷、轻巧的打印机是主流。其次,打印机的打印速度也是影响课堂教学效率的重要因素,现在市场上的打印机打印塑料制品差不多要10多个小时,打印金属制品差不多要100个小时,这就意味着无法在有限的课堂教学时间内完成打印教学工作。
  四、3D打印技术应用专业教学改革
  4.1 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。
  4.2 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。
  4.3 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。讲解这种前沿技術,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。
  4.4 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。
  4.5 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,制定符合学生实际的和学生感兴趣的项目开展教学,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,教师可以通过借助信息化手段,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。
  结束语
  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。
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