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浅析机械设计应用3D打印的案例式教学

发布时间:2018-11-27 01:06:01 文章来源:未来智讯    
    浅析《机械设计》应用3D打印的案例式教学作者: 林云峰   摘要:《机械设计》课程兼备基础性和实践性,对于机类专业学生综合素质培养来讲,是一门至关重要的主干课。然而传统《机械设计》教学模式过于僵化,难以保证课程教学质量,由此本文提出基于3D打印的案例式教学的方式和方法,希望打开《机械设计》教学的新格局。最初对《机械设计》课程特点、存在问题和3D打印技能进行了大略介绍,接着倡导以3D打印技能为基础案例式教学的方式改变传统课程教学模式,进而对于3D打印案例式教学的实现路径进行了分析,希望能够给予实际3D打印的案例式教学事务一定的启示。
  关键词:机械设计;3D打印技能;案例教学模式
  中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2016)29-0197-02
  3D打印外在不时发展的过程中,起初慢慢渗透到各行各业中去,逐渐从工业向民用发展,在众多应用领域和行业中,教育教学对于3D打印的应用也进行了尝试和探索,以《机械设计》课程教学为例,希望在3D打印的基础上真正实现案例式教学模式的探索,希望由此迎来全新的《机械设计》课程教学格局。
  一、《机械设计》课程的特点以及当前教学中存在的问题
  1课程特点分析。《机械设计》是机类专业的一门专业基础课,其特点表现为:设计性(结果不唯一)、实用性(联系实际)和繁杂性。其繁杂性特点又表现为“五多”,即关系多、门类多、要求多、公式多和图表多。关系多指涉及诸多先修课程:如机原、公差、制图、金工、力学等等;门类多指典型零部件多、且类型多,而设计方法各有所不同;要求多指设计同一机器或零件,应同时满足本能、工艺性、经济性等多个要求;公式多指设计计算公式;图表多指设计中需要查图表地方很多。总之,课程牵涉到的知识点较多,难度较大,理论性和实践性较强,对于学生的逻辑思想能力、空间想象能力和实践动手能力要求较高。
  2课程教学存在的问题。从当前课程教学的现状来看,存在问题集中体如今:传统教学方法依然是主导,重视理论学习,忽视实践运用;实践操作环节比重较低,教学灌输式倾向严重;教材与教学严重不协调,与学生素质与课时等不匹配、不同步,教学知识点处于互相孤立的状态。总之,当前课程教法落后,效果不佳,手段单一,急需进行创新、调整和改善。
  二、《机械设计》应用3D打印案例式教学模式的必要性
  在《机械设计》课程中应用3D打印案例式教学模式,便是通过3D打印来提高学生学习兴趣与动力,丰富教学方法手段,推动案例教学法在课程教学中的应用,由此促进课程教学质量的提升,主旨在培养学生的工程素养,即工程表达能力、工程计算能力和良好工程习惯,并注重学生多向思想和创新能力的训练。下面对3D打印案例式教学模式基本情况进行大略介绍:很多机械专业的学生在接触机械制图的时候,因为空间想象能力对照差,难以实现平面投影视图与零件图像之间的转化,常依托影射准则来实现三维零件图形的感知,这种认识过程存在很大的缺陷和不足,投影视图不能全面形象地展现出零件三维图形,也就难以保证学生对于机械制图的深刻理解。此时,无论是依靠实体教学模型,还是依靠零件模型来帮助教学,都会消耗很多的时间去备课以及很多的资源去设计,不但效率低下,教学效果也不可能很好,毕竟学生没有切身的参与进去。然而应用3D打印的案例教学模式就能够打破这样的格局。无论处于何种课程情境中,教师都能够在3D打印技能的帮助下,很容易打印出对应的立体模型,并且依照实际课程案例需求,实现对应的切割和改变,由此能够得到更加具体的三维零件模型,甚至实现设计结果的验证,在此过程中学生切实的参与进去,在3D打印技能的帮助下,也可以正确的找到案例教学法的切入点,这对于促进课程教学质量而言,是很故意义的尝试和探索。
  三、《机械设计》应用3D打印案例式教学模式的策略
  1.基于3D打印的案例式教学模式的优势分析。在课程教学过程中运用案例教学模式,是当前该课程教学的普遍共识,认为这样的教学模式能够给予学生更多的机会去明白设计要点、方法和步骤,能够融合贯穿课程知识点,然而一直以来难以找到对照好的契机去推动案例式教学模式的开展。3D打印技能运用到教育领域之后,展现出其辅助教学的效能,我们意识到《机械设计》应用3D打印案例式教学模式的时机已经到来。该教学模式的优势集中体如今:其一,促进课程教学模式的改革,改变课程教学格局,使得其展现出参与式、启发式、探究式和讨论式的特点来;其二,促进课内讲授时间的缩短与课时匹配,使学生积极主动参与进去,有利于学生自主学习钻研能力的培养,以更大的兴趣参与到课程学习中去;其三,妥善处理理论教学与实践教学之间的关系,使得课内与课外的比重也朝着理想的方向发展;其四,有利于改变课程评价方式方法,在平时表现和期末考试成绩的综合评比之下,对于学生的成绩进行综合考量,由此变成更好的教学效果。
  2基于3D打印的案例式教学的实现路径选择。从目前教学经验来看,《机械设计》应用3D打印案例式教学实现途径主要有以下几种:①总体案例式教学。即将课程设计任务纳入到课程教学体系,以课程总体教学案例的视角去开展课程设计,使课设内容和知识点得到优化组合。这种教法一般都是以建立3D打印案例模型的方式,使得课程设计更有指标性和针对性。在使用总体案例式教学法的时候,要注重案例的合理选择,必须要具有代表性,其涵盖的课程知识点应该与课设题目之间存在特定的联系,由此能够保证课设任务的合理分解和安排,这才可以保证总体案例式教学法效果的实现。②任务法教学。教学案例设计要与课设题目关联,并且在此基础上将其合理的分组安排,以任务驱动的方式,使得学生可以学习到对应的知识,进而实现课设题目相关任务的完成,在此基础上实现学生课外主动学习探究习惯的培养。任务驱动教学的过程中,关注的主要环节在于:以3D打印为基础,实现不同任务情境的塑造,由此才可以保证任务法教学效益和效率的实现。在此教法运用的过程中需要注意以下内容:任务情境设置要保证与学生的知识系统相关,与学生的平时生活相关,与学生的兴趣点相关,与学生的认知能力相关,这是保证学生切实融入到对应课程教学的重要手段。③实物教学法。便是倡导在3D打印的帮助下,尽可能的塑造更多的零件模型和机械模型,使得原本空洞的讲述过程变为眼睛能够看到的实际物品,由此实现教学效益和质量的提升。在实物教学法运用的过程中,教师在课程设计中需要注意以下几个方面:其一,找到学生工程表达能力培养的难点和重点,以此为切入点,实现对应实物的塑造,保证学生在参与3D打印的过程中可以更加清楚的去明白实物的构造,以提升实际的理解效益;其二,鼓舞学生以小组的方式去开展模型的改进和设计制作过程中,给予学生更多的机会去接触去探究,由此实现学生多向思想、创新能力和实践能力的培养提升,这也是本教学模式的最大优势之一。④实习法教学。为了实现课程理论知识与实践知识之间的融合,为了促进不同课程之间的联动,常会选取的教学策略为:以动手操作方式指引学生去分析问题、讨论问题和探究问题。例如制图课中的放慢箱测绘,二维CAD绘图,三维CAD,机设课轴系零件拆装实验,都能够以实习教学方式来贯穿进行,不时加深学生实际感性认知,并指引激发对原理理论的探究。实习法贯彻的过程中,需要对于实习过程进行指引和监督,对于学生可能遇到的问题,要在他们自己探讨的基础上,给予对应的指引,由此才可以发挥对应的效益。⑤比赛法教学。引入竞争奖励机制,在各章节知识(按常用零件)教学过程中,加重对平时表现的评价在总评成绩中的占比,将课程设计成绩与课程成绩联动,选取比赛法择优3D打印学生的设计成果模型,激发学生的学习兴趣和钻研精神。3D打印能够为比赛法的执行营造良好的操作环境,学生能够在3D打印的指引下,保证以更加真实的姿态参与到竞争中去,并且以可以以更加直观的方式来呈现比赛取得的结果,这对于实际的教学效率提升,教学氛围营造来讲,是很有必要的举措。
  四、结束语
  综上所述,《机械设计》应用3D打印的案例式教学模式,其的确可以指引课程教学质量朝着更高的方向发展和进步。对于课程专业教师而言,应该树立教学创新理念,准确认识3D技能在机械设计案例教学过程中的应用价值,找到全新课程教学策略,由此保证《机械设计》的教学格局得到全面改善和调整。除此之外,还需要做好以下几个方面的事务:其一,学校要积极参与到3D打印技能引入的事务中去,准确认识3D打印对于《机械设计》课程质量提升的积极作用,由此保证建立健全对应的3D打印案例式教学体系,保证具备良好的3D打印技能环境和氛围;其二,对于课程应用3D打印技能的方式和方法进行探讨和研讨,鼓舞教师积极在此方面进行探索,在变成成熟的教学案例之后将其推广,由此发挥3D打印技能在促进专业教学效益提升的作用。
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