基于3D打印技术的机械制图课程教学探索

摘 要：本文针对当前士官高职院校制图课程教学中出现的瓶颈，依据3D打印技术的特点，分析了3D打印技术在课堂教学中的优势，结合教学实际，力求通过在课堂教学中引入3D打印技术激发学员的学习动力，提高学员的空间思维能力和设计创新能力，从而提高教学效果。

关键词：3D打印；机械制图；课堂教学

中图分类号：G642.0 文献标识码：A 收稿日期：2015-10-19

1.士官高职院校制图课程的教学现状

现阶段武汉军械士官学校制图课程的教学，采用了任务驱动的教学方法，按照几何画法、机械制图和计算机辅助设计等内容开展教学，以二维投影表达为主。教学过程中发现，对于复杂结构，如果没有相应的实体模型辅助教学，一些较难的内容，比如相贯线、截交线等，学员难以在安排的学时内消化，而影响后续的教学。故笔者以3D打印热潮为契机，在本文中探索快速成型技术在机械制图课程教学中的应用。

2.3D打印技术在教学中应用的作用和优势

（1）可提高学员的动手能力和参与意识，激发学员的学习动机。通过将3D打印技术应用到制图教学中，能够让学员切身体验实践的乐趣，激发学员的学习兴趣，增强学员的科技感知能力，从而更好地提高课堂教学效率。

（2）可将抽象的知识变得具体形象、容易理解。在制图课堂教学中，将抽象的知识转化为具体的模型是常用的一种教学手段，3D打印技术的应用有助于营造真实的课堂情境，将复杂、抽象的知识变得更直观和具体、容易理解。3D打印技术则提供了新的思路，可以根据需要自行设计、打印教具，以有形的三维教具展示教学中的二维信息，充分弥补了传统教学的不足。

（3）可大幅节约教学成本，提高教学效率。在传统的制图课教学中，教员在讲授组合体或复杂结构等内容时，通常都是拿着模型讲解。而模型教具数量少、价格高，无法满足大班教学的需求。采用3D打印技术，不需要大批量购买模型教具，多数模型教具可以通过3D打印机低成本打印出来，实现学员人手一个模型。

3.3D打印技术在制图教学中的应用举例

在学习“平面截切立体形成截交线”时（图1），不少学员对截断体的整体形状仅凭借空间想象难以完成，所想出的截断体往往和实际形体有所差异。借助3D打印技术可将这些截断体实物化（图2），直观地显示出截交面的状况，这对于提高学员的空间想象能力大有裨益。

在学习形体相贯时，仅凭三视图，学员很难想象一个圆柱体与圆锥体相贯后相贯线到底是什么样的（图3）。通过3D打印技术，直接制造出该组合体（图4），学生对相贯线进行观察，将实体与三视图进行比对，通过实践得出自己的结论，从实践中理解组合体和平面投影视图的关系。

综上所述，随着3D打印技术的不断发展以及在教学中的深入应用，这将对传统教学模式产生深刻的影响，同时，这对教师的知识储备与实践能力提出了更高的要求。

参考文献：

[1]王 鑫，王 静.工程教育体系下机械设计课程实验和实践环节研究[J].中国电力教育，2010，（10）.

[2]方 峻.神奇的3D打印技术[J].创新时代，2013，（2）.