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3D打印在机械类课程教学中的应用研讨

发布时间:2018-11-25 01:06:01 文章来源:未来智讯    
    3D打印在机械类课程教学中的应用研讨作者:未知   【摘 要】3D打印是近年来发展很快的技能,已经逐渐进入民用领域,本文介绍了一种把3D打印运用在机械类课程教学中的一种方法,并在教学过程中进行了实践,取得的了对照理想的教学效果。
  【关键词】3D打印;机械教学;教学模型
  3D打印(3DP)即快速成型技能的一种,它是一种以数字模型文件为基础,运用粉末状金属或塑料等可粘合材料,通过逐层打印的方式来构造物体的技能。3D打印常常是选取数字技能材料打印机来实现的。常在模具制造、工业设计等领域被用于制造模型,后逐步用于一些产品的直接制造,已经有使用这种技能打印而成的零部件。该技能在珠宝、鞋类、工业设计、建筑、工程和施工(AEC)、汽车,航空航天、牙科和医疗家当、教育、地理信息系统、土木工程、枪支以及其他领域都有所应用。[1]
  本文中使用的3D打印,指的是使用PLA或ABS塑料材料的打印机,其造价低廉,打印成本很低,成型快,能够按需定制,在模具制造、工业设计等领域中应用广泛。而在机械专业教学中有很多专业课中需要实体与模型,造价高不说,而且使用上不能灵活更改,3D打印机的出现,解决了这个问题,以下面制图教学为例,进行了实验。
  机械类课程(如机械设计)作为工科专业必修课,其教学方法与手段随技能的发展不时变革,从早期的挂图、实体模型加粉笔三角尺加黑版教学方式,到如今的网络模型库、慕课视频加课堂多媒体课堂教学方式,一直在进步。但因为在教学过程太依赖于网络和计算机,如今的制图教学出现了很一些新问题,主要有:1.多媒体课件的播放速度太快 ,影响学生的思索时间,反而不如黑板加粉笔的教学方式;2.微课视频,网络模型库需要学生能上网,有自己的计算机,然而如今很多大学在大一都是限制带计算机的;3.即使学生有计算机,多数还是以游戏为主,很少课下学习,学生兴趣不大。
  对于第一点,笔者在每堂课后都会准时听取学生反馈,根据学生实际理解程度选择什么时候用粉笔,什么时候用课件,二者相互联合。对于第二和第三点,笔者除了准时申请对学生开放学院的机房外,并根据学校现有的条件,在教学中投入3D打印的内容,用于替代教学中常用基本体、组合体模型。
  3D打印的模型相对于传统教学模型来说:一是,制作灵活,能够按需定制;二是,相对轻便,大小自由抑制,而传统模型一旦采购完成,很难再改变形状和大小,笔者现有过去采购的模型相对较重,重新购买费时费力。
  学校在去年,新建了3D打印实验室,购置了高档和低档3D打印机数台,主要用于研讨和学生学习,为这次教学尝试提供了条件。2015届机械类专科学生共有6个班,分为两个教学班,为了对比,笔者选择其中一个教学班进行实验(实验班),另一个按常规教学方式教学(对比班)。
  在教学过程中,找出一局部感兴趣的同学,最初教会他们如何使用3D打印机,然后把一些常用的模型让学生自己打印出来。当学生遇到不会的问题如组合体、相贯线等问题,能够自己建模打印,打印好的模型学生能够自己带着,也能够放在课堂,自习室或宿舍,让所有同学传看,并在课堂上展示讨论。
  同过打印的模型,学生的学习兴趣有了很大提高,上课提问的积极性出勤率提高了很多,在讲相贯线和组合体等一些较难的问题时,比以往轻松了不少。
  在学期结束后,两个教学班使用同样的试题测试,最后成绩对比如表1。
  从表中能够看出,实验班比对比班平均分高了9分,高分段人数集中在[90,80)区间,而对比班分数集中在[70,60]区间,从成绩来看,实验结果对照理想的,达到了实验的目的,表明了方法的可行性。
  结果很理想,然而过程中也有很多不足之处:1.受设备限制,并没有让更多的学生参与进来;2.实验过程证明,并不是所有的学生都喜欢这种方式;3.时间关系,数据有限,需要更多时间去积累;4.组织方式有待改善。
  以上,便是笔者对于在机械专业教学中运用3D打印的一次教学尝试。通过实验,提高了学生的学习兴趣,解决了局部学生在学习中空间思想想象力培养的问题,从期末成绩中来看,结果对照理想。虽然过程中有很多不足,但不失为一次良好的教学方式。同时可推广到其他用到用到模型的机械类课程中,比如机械制图、机械原理等其它课程。
  【参考文献】
  [1]全球首款3D打印金属手枪问世成功发射50枚子弹[OL].新华网,2013-11-9.
  [责任编辑:杨玉洁]
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