中国学术文献网络出版总库

刊名: 教师教育研究
主办: 北京师范大学;华东师范大学;高等学校教资培训交流北京中心
周期: 双月
出版地:北京市
语种: 中文;
开本: 大16开
ISSN: 1672-5905
CN: 11-5147/G4
邮发代号: 2-418

历史沿革:
曾用刊名:高等师范教育研究
期刊荣誉:核心期刊 CSSCI来源期刊来源期刊;国家新闻出版总署收录;Caj-cd规范获奖期刊;中国期刊网来源刊;百种重点期刊;社科双百期刊;全国优秀社科期刊
创刊时间:1989

3D打印技术在通用技术教学过程中的实践与思考

【作者】 王玺凯

【机构】 新疆奎屯市第一高级中学

【摘要】
【关键词】
【正文】摘    要:普通高中技术课程是一门立足实践,高度综合,注重创新,科学与人文融合的课程,这门课程能引导学生融入技术世界,增强他们的社会适应性,同时也能激发学生的创造欲望,发展学生实践能力,改善学生的学习方式,促进学生终身学习。将3D打印技术引入通用技术课程,有助于提高学习者的学习积极性、动手设计能力和创新能力。当前由于3D打印技术及其打印材料的限制,使其在教育教学中的应用还有待普及,但是随着技术进步,3D打印技术走进课堂是时代发展和开展创新型教育的趋势。
  关键词:通用技术教学 3D打印技术 实践
  一 什么是3D打印技术
  3D打印,即快速成型技术的一种,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术。
  3D打印通常是采用数字技术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,后逐渐用于一些产品的直接制造,已经有使用这种技术打印而成的零部件。该技术在珠宝、鞋类、工业设计、建筑、工程和施工(AEC)、汽车,航空航天、牙科和医疗产业、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。
  二 3D打印技术的特点与通用技术教学的关系
  作为当今前沿的新兴数字化制造技术,欧美发达国家和组织已经开始重视3D打印在教育领域中的应用,并开始探索这方面的研究。我国许多地区的中小学校也配备了计算机辅助设计软件和3D打印机等设备,开展了3D打印技术应用于教育教学活动的积极尝试。
  对于高中通用技术课程,3D打印机及时学生的心学习对象,也是学生的学习工具。3D打印技术融合了材料技术、制造技术和快速成型技术,不但有助于学生了解和学习当今最先进的数字化加工技术。相比以往的加工方法或者采用手工工具和纸质材料制作出的粗糙又不美观的作品,3D打印机快速成型的特点更有利于学生将抽象的创意方案轻松地转化成更加直观的模型或原型。这种快速具象化的方法,使学生获得更多的技术方法和思想,能够极大地激发学生学习技术课程的兴趣,提高学生的设计和实践能力。
  三 3D打印技术在通用技术教学过程中的实践
  第一个阶段:三维设计与3D打印技术的学习阶段。
  要将3D打印技术应用在通用技术教学过程中首先要进行的是三维设计与3D打印技术的学习。在此过程中,教师不但需要介绍计算机辅助设计软件和3D打印机的基本原理、主要功能,同时还需要教授学生掌握计算机辅助设计软件设计自己的作品。计算机设计辅助软件对于学生也是一种新的知识,为了便于学生快速的熟悉和掌握,先从简单的小板凳、小玩具等作品入手,结合Autodesk等软件商免费的3D设计软件,不但能够降低3D设计技术的使用难度和软件的版权问题,学生仅通过简单的拖动、拉拽等操作就可以完成3D模型的搭建。
  第二阶段,结合《技术与设计1》模块中“设计的一般过程”内容,将实际问题带入,组织学生亲身参与从需求愿望的调查、发现和明确问题,直到制定设计方案这一系列的环节,不但能够加深对概念知识的记忆,同时亲历整个设计过程,并且尝试使用绘图板及绘图工具绘制带有尺寸标注的三维设计图样。
  第三阶段:这一阶段便是实物构建阶段。在此阶段中,学生不但要使用三维设计软件,将之前设计的图纸或者三视图等通过命令输入计算机之中,在计算机中构建虚拟的三维模型,仔细核对尺寸数据,不断优化修改模型,直至完成三维模型的建模工作。
  第四阶段:打印装配作品。这一阶段也是最后的一个环节,在本阶段将设计完成的三维模型导入3D打印机之中,由3D打印机完成打印输出工作即可。但要求学生注意思考的是如何提高打印素的和节省打印材料的问题(若同时打印多个模型或零件,合理的摆放和排列三维模型将更加有效)。
  四 实践与思考
  在进行实践的过程中发现,学生对于新事物的兴趣十分的高涨,学习兴趣确实被充分调动了起来。由于受到时间及设备的限制,在实践过程中采取了小组分工合作的方式,所有的学生均完成了实践过程。
  3D打印技术为高中通用技术教育开辟了新的道路,让学生有机会在课堂上接触、体验、使用最新最前沿的设计和制造技术,深切认识技术带来的便利。学生间的分工协作、全程参与,完全不同于传统的教学方式,最终设计成果的打印完成更满足了学生的成就感。3D打印技术在通用技术的应用,不但能引导学生更快地融入技术世界,增强他们的社会适应性,更有助于提高学习者的学习积极性、动手设计能力和创新能力。
  参考文献:
  [1]百度百科 
  [2]教育研究与评论.技术教育
  [3]江苏教育出版社. 技术与设计1,2004