3D打印课程教学质量研究

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现在很多学校都相继开设了3d打印课程。在教学过程中只有了解3D课程的原理、发展历史和作用，采用各种各样的教学手段，才能有效地提高教学质量。

一、3D打印的原理

所谓的3D打印技术，就是以计算机三维设计模型为蓝本，然后通过软件分层离散和数控成型系统、利用激光束、热熔喷嘴等方式将金属粉末、陶瓷粉末、塑料、细胞组织等特殊材料进行逐层堆积黏结，最终叠加成型，制造出实体产品。3D技术是将三维实体变成若干个二维平面，在对原材料处理并逐层叠加进行生产最终生成产品，大大地降低了制造的复杂程度。3D打印技术并不需要过多的机床、复杂的工艺和众多的人力，只需要从计算机图形数据中生成的任何形状的零件打印出来并落实生产。这也使得生产制造的范围得以延伸。

二、3D技术的发展史及应用领域

随着19世纪末美国研究的照相雕塑和地貌成形技术的诞生，3D技术得到开发。直到20世纪80年代后期已初具雏形，其学名为“快速成型”，并且在这个时期得到推广和发展。3D打印技术包括了3D打印技术和3D打印机。3D打印主要通过材料逐层添加制造三维物体的变革性、数字化增材制造技术，它将信息、材料、生物、控制等技术融合渗透，3D打印技术将对未来制造业生产模式与人类生活方式产生重要影响。美国科学家胡尔在1986年发明了世界上第一台3D打印机。随着3D打印技术的不断成熟，其在多个领域都得到广泛应用。目前3D打印技术主要应用较大的领域，包括政府、航天和国防、医疗设备、高科技、教育业以及制造业。并且也应用在一些极具创意和个性化的产品模型制作当中。

三、提高3D打印课教学质量的策略

1．挖掘教材特点，激发学生学习兴趣

3D打印技术课程是新开设的课程，教师只有不断研究、分析课程教材中的知识特点，提高自身的专业知识，找出学生的学习兴奋点，结合教材进行教学。这样不仅能够激发学生的学习兴趣，还能够完成教学目标。如在进行3D打印机的种类教学过程中，教师可以结合教材内容图片多、实操性强的特点，调整教学方法，可以结合不同打印机的种类工作原理视频进行教学。如FDM(熔融沉积成型)、SLA（光固化立体成型）等的工作原理视频。并且可以播放在日常生产过程中利用到的不同打印技术种类，向学生说明不同种类之间的联系与区别。然后让学生列举不同种类的3D打印技术在各个领域的应用，以及发挥的作用。通过学生列举例子，让他们真正了解3D打印技术种类的相关知识。在教学过程中教师要注意学生对知识的掌握程度，因为刚开设的课程学生对这方面的知识概念还比较模糊，所以要帮助学生扎实基础，掌握好这门课的基础知识。

2．利用123DDesign，进行自主设计建模教学

随着现代信息化的不断发展，信息技术在课堂教学过程中起着重要的作用。计算机教室在教学过程中经常被使用到，它也能为学生的实践提供场地。3D打印技术涉及到很多复杂的原理知识，教师要充分利用123DDesign软件建模，吸引学生的注意力，提高教学质量。如在进行建立3D模型的教学过程中，教师可以用123DDesign软件让学生自主设计建模，比如学生自行设计印章、花瓶等。学生可以利用123DDesign玩转文字，学会使用文字工具，基础工具、投影工具、偏移工具、镜像工具等来进行灵活有趣的设计。这也能让他们全心全意地投入到学习当中。那么再困难的知识在学生的仔细研究下也会被攻克。教师在旁指导，学生遇到不懂的地方教师可以即时讲解，帮助解决。通过图形结合的生动讲解，以及学生亲自进行设计建模，很容易引起学生的注意力，提高他们的理论知识的同时，也能加强他们的实际操作能力。在良好的操作过程中形成良好的学习氛围，激发学生的思维、探究能力，教学质量也就能够提升上去。

3.实验教学，加深学生知识理解

3D打印技术不仅是一门理论性强的学科，更是一门实操性强的学科。教师在教学的过程中要充分利用实验教学法，加深学生对3D打印技术原理的理解。通过实际的实验演示，学生可以把学习过的理论知识进行复习，也能加强学生的实际操作能力。如教师在讲解了一定的理论知识后，可以向学生演示打印的实验操作。如可以演示“熟悉应用CubeX软件及3D打印机的操作面板”这一知识。首先教师把3D打印机的操作步骤，即开机、装材料、面板操作、机器维护等的内容操作一遍。然后剩下来的导入设计模型文件，处理STL文件，参数设置，打印完成自己设计的零件等这些步骤交由学生来完成。考查学生对知识的掌握程度。如学生在操作过程中遇到困难和不懂的地方，教师再一一讲解。学生通过动手实际操作，加深了对3D打印技术的理论知识的理解。采用实验教学法可以帮助学生更快地掌握3D打印技术的理论知识及操作步骤，加强他们的实际动手能力，也能提高学生3D打印技术的应用能力。

四、结语

随着经济的不断发展和社会发展需求的变化，很多学校都开设了3D打印技术课程。然而在实际的教学过程中，往往会遇到很多的教学问题，致使学生的学习效率不高。教师要立足教材，探索适合学生的教学方法，不断钻研，从而提高教学质量，提高学生的学习效率。

作者:徐丹沪 单位:张家港市暨阳湖实验学校

参考文献：

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[2]徐婷.“多功能教学实时评价系统”在小学信息技术3D打印课程中的应用[J]中国现代教育装备,2014(14):86-88

[3]杨高云.小学“3D打印教育”课堂教学设计研究[D]上海师范大学,2014