基于行动导向下3D打印技术的教学实践

徐宏迪

[摘           要]  随着科学技术的进步，越来越多的教学理念和新设备加入教学当中。其中，3D打印的技术含量与教学效果确实属优异之列。在中职机械专业教学中，其对理论与实践要求较高，3D打印技术为之提供巨大帮助，大大地提高了中职机械专业教学质量[1]。纵观中职机械专业的机械制图课程，结合其课程结构和教学实施情况，该课程应当朝着实践性和工程性的方向发展，在教学过程中应当朝着师生双向活动的方向发展。基于这些，在“行动导学”教学理念的引导下，对机械制图的教学过程加以改革，提升该课程的教学质量。

[关    键   词]  行动导向;3D打印技术;机械制图

[中图分类号]  G712                [文献标志码]  A              [文章编号]  2096-0603（2019）11-0138-02

传统的机械制图等课程理论知识的面授、讲解使用的手段单一，通过PPT、视频及模型教具等来辅助教学，在一定程度上阻碍了学生创新能力的培养。引进3D打印技术，以数模文件为基础，使用制造技术，通过数字化编辑模型并观察结构，使用 3D 打印技术打印出成品，让学生先动脑、动手，再加以配合视觉、触觉的学习方式。同时，也可在互联网中寻找已经存在的数字模型文件，将互联网、3D打印产品和机械制图教学结合起来，解决传统教学中的不足[2]。

一、行动导向概述

所谓的行动导向并不是一种具体的教学方法，而是一种教学的指导思想，即学生所获得的知识不是由教师灌输的，而是在自主构建知识的过程中所形成的一种以专业能力、社会能力以及方法能力等为一体的“行动能力”。在这样行动能力的引导下，学生可以掌握多种岗位的技能要求，以更好地适应工作岗位的变化。而且，在教学实施的过程中，学生才是参与的主体，其在“教”与“学”活动的职业交往情境参与中自主地掌握有价值的知识与技能，提升其专业素养。在新课改的背景下，在教学活动中用到的项目教学、角色扮演教学、案例分析教学等都是从行动导向中衍生出来的。

行动导向教学改革的重点不是对传统教学予以否定，而是在新的教学原则指导下，对原有的理论知识进行适当取舍，在实践教学中充分彰显学生的学习主体地位，以行动来引领教学。如何在中职机械制图课程的教学活动中实现其运用？方法有很多种，可尝试将3D打印技术应用于此课程的教学中。

二、师生角色互换

中职的教学以培养技能为主，包括动手能力、工作能力和社会能力，比较适合“行动导向”进行教学，在实施的过程中，可能需要一个过程，将“行动导向”教学慢慢地贯穿到教学中。但也存在着一些问题，很多学生对行动导向教学不习惯、不适应、不知道自己该怎么做。教师应给予充分的引导和明确的指令，比如布置清晰明确的任务，将学习流程、组织方法等明确地示意给学生，让学生一步一步地深入学习;或采用示例的方法，教师引导示例，学生先“照葫芦画瓢”，再慢慢地学会主动地去做。

另外，教师的作用转变，行动导向的教学方法需要教师花大量的时间去设计一堂课，设计行动导向的教学方案，搜集大量案例以组织教学项目，在课堂过程中教师则轻松很多，主要起到引导、总结、答疑、把控教学进程的作用。

三、基于行动导向下3D打印技术在机械制图中的课程改革

（一）教学目标——从知识学习到能力提升

在行动导向理念的指导下，制订机械制图课程教学目标，从职业岗位能力入手，将学生应当“学会什么”作为课程实施的出发点，构建起以“能力提高”为目的的“行动导向”教学目标。立足教学所需和学生的学情，制定 “行动化”教学，联系实际生产，逐步对学生进行工程知识和工程意识的渗透，使学生在兴趣被激發的情况下积极参与到教学实践活动之中[3]。以学生为主的主动性、参与性的“行动化”教学，帮助学生加深对知识的理解，获得更多的制图知识与技能，提升能力水平，促进学生独立思维的发展;采取小组合作方式，教会学生3D打印技术中的三维软件创建简单模型，引导学生在自主、合作、探究与教师的讲解相结合中获得有效的发展。

（二）教学内容——从学科结构到项目结构

在教学活动开展中，需要转变以教师知识灌输为主的方式，立足教学内容，合理利用新技术、新科技，设计出行动导向下的项目化课程。

在教学活动开展中，组织制图基本规定和平面绘制教学活动时，大部分学生对知识有着浓厚的探究兴趣，能较好地掌握该部分知识。如在“点→线→面→体”的认知过程中，“点的投影”极具抽象性，对还没有形成制图思维且空间想象力不足的学生来说，这些知识难以理解，会使学生丧失对这门课程的学习兴趣。在教学活动中，从直观性的“体”入手，首先理解“图”与“物”之间所存在的联系，再从具体的物体中抽象出“点、线、面”等要素。如何让“图”更加深刻地呈现在学生面前？可利用3D打印技术来辅助机械制图教学，不仅降低了教学难度，还有利于激发学生的探究兴趣，使其扎实掌握所学知识。

（三）教学方法——从以讲为主到行动导向

教学是师生双向互动的过程。从教学方法的本质来说，机械制图教学活动的开展不能单纯地以教师的知识灌输为主，而应将教师的教学方式与学生接受知识的时候所使用到的学习方式加以协调，在“教”与“学”的互动下提升教学质量。在机械制图教学活动开展中，以学生为本的理念指导下，采取多样化的方式使“教”与“学”交互起来。在传统教学基础上利用先进的科学技术和手段，教师让学生学会计算机绘图，绘制三维软件，利用3D技术打印出实物，甚至可以利用3D食品打印，用软件打印出“食品”，作为奖品赠送给表现好的学生。

四、3D打印技术在机械制图教学的应用举例

如数控车床中级难度的零件图，内孔部分学生容易看错，甚至会看不懂。在课堂上，教师把学生分若干小组，讨论图纸和制图方法。每组派代表进行讲解，在教师的引导下，对各组的讨论结果进行分析，把课前画好的三维实体以PPT形式展现出来。并辅助学生用3D one软件绘制三维实体，零件各部位结构清晰可见，以STL格式保存，再让学生用3D打印机把实体打印出来，有助于提高学生的识图能力。相信此方法更受学生欢迎，教学效果更佳。

五、3D打印技术在机械制图教学中的应用

通过调查研究，3D打印技术在机械制图教学中起着关键性的作用。

（一）學生自觉性和兴趣增强

入学初，对2017级数控特训班40个学生进行机械制图课程的兴趣调查，调查结果如图1所示。

从图2中可以看出学生对3D打印技术有浓厚的兴趣，从学生的兴趣和喜好出发，有助于教师在教学过程中更自信地实施教学项目，增加学生学习兴趣，提高教学质量。

（二）课堂教学效果和作业情况分析

对2017级数控特训班进行3D打印辅助机械制图教学，从平常课堂表现和学生作业情况看，收到了一定的实效。从图3中，看出2017数控特训班在3D打印辅助教学后，学生敢于提出问题、思考问题、自我解决问题的能力有大幅度提高，对学习产生了浓厚的兴趣。

（三）提高了学生的学习成绩

运用3D打印技术辅助教学，对3D打印技术的辅助教学的2017级数控特训班的学生进行了两个学期的成绩分析，如图4所示，学生学习成绩、综合能力有了明显提高。

通过调查研究，把3D打印技术应用于机械制图中，学生学习兴趣和主动性有较大提高，但是能力的提高贯穿于学生的整个学习生涯。由于时间所限，还有许多方面需要进一步改善。

1.学生的基础参差不齐，接受能力有高有低，学习习惯各有不同。培养学生能力和学习兴趣是一个比较艰辛的过程，因此需要把工作做得更细，要持之以恒。

2.在教学中教师、学生要做更多的准备工作，在繁琐的工作面前，教师的工作量将成倍增加，这样才能更好地辅助学生主动学习。在接下来的教学工作中，还要努力克服各方面的困难，相信坚持到底就是胜利。

另外，研究的对象是中职一年级的学生，研究成果有一定的指导意义，可能存在片面性、局限性。争取通过多次调查实践，扩大范围进行细致研究，使研究结果更具全面性。

参考文献：

[1]何欢欢.基于3D打印技术的中职机械类课程改革探析[J].亚太教育，2016（24）：181.

[2]朱鹏.3D打印技术与机械制图教学结合创新应用的研究[J].当代教育实践与教学研究，2017（10）：181-182.

[3]庄竞，梁承忠.行为导向教学法在中职制图教学改革中的实践[J].职业，2007（18）：32-33.

编辑 陈鲜艳