基于3D打印技術(shù)的工業(yè)設(shè)計(jì)專業(yè)教學(xué)研究與實(shí)踐

中圖分類號(hào)：G64文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編碼：1672-7053（2022）02-0042-02

3D打印技術(shù)作為快速成型技術(shù)的重要種類，教育階段中將3D打印技術(shù)作為新型課堂教學(xué)內(nèi)容，必需從實(shí)際需求動(dòng)身，具有批判性思維和解決實(shí)際問題力量的教學(xué)思想，開展討論教學(xué)，重視實(shí)踐教學(xué)閱歷的汲取和學(xué)習(xí)，查找相關(guān)創(chuàng)新應(yīng)用及技術(shù)資源，引領(lǐng)同學(xué)新思維、創(chuàng)新力量有效提升，實(shí)現(xiàn)數(shù)字化教學(xué)與創(chuàng)新進(jìn)展，不斷推動(dòng)3D技術(shù)的有效提升。

13D打印技術(shù)理論基礎(chǔ)

3D打印技術(shù)是快速成型技術(shù)的一種，以數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)，運(yùn)用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料，在逐層打印后實(shí)現(xiàn)物體的構(gòu)造技術(shù)。在20世紀(jì)90年月中期消失，1986年美國科學(xué)家CharlesHull開發(fā)第一臺(tái)商業(yè)印刷機(jī)后，3D打印技術(shù)被麻省理工學(xué)院、ZCorp公司進(jìn)行深化開發(fā)運(yùn)用，在2022年南安普頓高校開發(fā)出第一架3D打印的飛機(jī)，直到2022年美國加州高校利用3D打印技術(shù)制造出中樞神經(jīng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的脊髓支架仿照?？梢?，3D打印技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域從建筑工程、工業(yè)、航天、醫(yī)學(xué)領(lǐng)域等多方面都具有應(yīng)用價(jià)值，尤其在工業(yè)設(shè)計(jì)領(lǐng)域用于制造模型最為廣泛及快速應(yīng)用，利用數(shù)字技術(shù)材料打印機(jī)實(shí)現(xiàn)3D打印。3D打印技術(shù)具有三維設(shè)計(jì)、切片處理及完成打印三個(gè)重要過程，通過計(jì)算機(jī)內(nèi)建模軟件的建模，形成三維打印的設(shè)計(jì)，將建成的三維模型“分區(qū)”進(jìn)行逐層截面切片，實(shí)現(xiàn)打印機(jī)的逐層打印。3D打印成品真實(shí)、形象，其不需要切、削、模型等技術(shù)，加工速度極快并且生產(chǎn)周期較短，能夠?qū)崿F(xiàn)結(jié)構(gòu)簡單、體積較小的產(chǎn)品完成，并且是一體成型，減少二次加工環(huán)節(jié)，既可批量完成也可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程操作，能夠滿意不同的需求。

23D打印設(shè)計(jì)教學(xué)理念

3D打印技術(shù)作為新興的教學(xué)方向，必需通過合理的教學(xué)活動(dòng)獲得閱歷，提高學(xué)習(xí)者主動(dòng)實(shí)踐的學(xué)習(xí)力量，構(gòu)建科學(xué)的教學(xué)理念，引導(dǎo)同學(xué)的探究精神，培育同學(xué)舉一反三的力量，打破傳統(tǒng)教學(xué)的理念及方式，樂觀將3D打印技術(shù)融入到工業(yè)設(shè)計(jì)課程中，依據(jù)設(shè)計(jì)不同階段的需要，樂觀進(jìn)行溝通，實(shí)現(xiàn)理論與實(shí)踐相結(jié)合。在教學(xué)過程中，注意搭建科學(xué)有效地教學(xué)理念，樂觀與現(xiàn)實(shí)進(jìn)展相結(jié)合，為同學(xué)查找更多的學(xué)習(xí)資料，在教學(xué)大綱基礎(chǔ)上，與現(xiàn)實(shí)進(jìn)展親密聯(lián)系，分析勝利案例，查找適合自身課程所需閱歷，分析解讀后為同學(xué)供應(yīng)相關(guān)學(xué)問，吸引同學(xué)到課堂，拓寬同學(xué)學(xué)問面，激發(fā)學(xué)習(xí)愛好，促進(jìn)教學(xué)理念的有效提升。

在教學(xué)理念構(gòu)建過程中，要注意科學(xué)性的體現(xiàn)先進(jìn)工藝美與精確美，工業(yè)設(shè)計(jì)不僅僅是產(chǎn)品造型，更要注意功能、結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)成本最低制造最高的附加值目標(biāo)。在教學(xué)過程中要依據(jù)工業(yè)設(shè)計(jì)專業(yè)的特別性將結(jié)合，將基礎(chǔ)教學(xué)與實(shí)踐緊密結(jié)合，通過3D打印技術(shù)將產(chǎn)品理論與實(shí)踐相結(jié)合，對(duì)每個(gè)階段設(shè)計(jì)的不同要求進(jìn)行溝通與溝通，注意激發(fā)同學(xué)的主動(dòng)性與參加性，老師依據(jù)各環(huán)節(jié)重點(diǎn)進(jìn)行正確的引導(dǎo)，必需注意實(shí)踐的教學(xué)理念搭建，實(shí)現(xiàn)理論與實(shí)踐的有機(jī)結(jié)合，注意給同學(xué)建立工業(yè)設(shè)計(jì)必需商品化是設(shè)計(jì)追求的最終目標(biāo)，在設(shè)計(jì)過程中不僅要注意設(shè)計(jì)美感，更要實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)結(jié)果的可應(yīng)用性，明確設(shè)計(jì)的目的，了解商品化的過程，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)與生產(chǎn)的統(tǒng)一性，保障工業(yè)設(shè)計(jì)的商品化需求。在教學(xué)過程中注意系統(tǒng)的教學(xué)觀念確立，注意實(shí)踐力量的有效提升，運(yùn)用3D打印技術(shù)為同學(xué)帶來設(shè)計(jì)過程的展現(xiàn)與學(xué)習(xí)，將3D打印技術(shù)作為重要的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行深化的學(xué)習(xí)，設(shè)計(jì)教育必需遵循進(jìn)展的前沿需求，與現(xiàn)實(shí)進(jìn)展相結(jié)合。

3基于3D打印的教學(xué)方式

3.1翻轉(zhuǎn)課堂

隨著教學(xué)改革的不斷深化，翻轉(zhuǎn)課堂模式成為教學(xué)新的模式推動(dòng)，并受到各階段教學(xué)的樂觀響應(yīng)，在3D打印技術(shù)教學(xué)過程中采納新型模式為師生溝通建立的重要的平臺(tái)，并為同學(xué)的實(shí)踐動(dòng)手力量供應(yīng)牢靠保障，在計(jì)算機(jī)的應(yīng)用及3D技術(shù)的學(xué)習(xí)提升同學(xué)理論實(shí)踐力量，對(duì)視覺感官和智能掌握有了進(jìn)一步的了解。翻轉(zhuǎn)課堂突破了傳統(tǒng)的教育觀念，美國羅伯特-陶伯特在通過多年的教學(xué)實(shí)踐閱歷基礎(chǔ)上提出了幾個(gè)重要步驟，一個(gè)是課前同學(xué)觀看老師提前預(yù)備好的教學(xué)視頻做相關(guān)的作業(yè)練習(xí)，在課堂中對(duì)同學(xué)進(jìn)行針對(duì)性測驗(yàn)，提出具有問題學(xué)習(xí)理論及實(shí)踐學(xué)問，最終總結(jié)和評(píng)價(jià)反饋。注意“以人為本”“因材施教”需求，在3D打印設(shè)計(jì)教學(xué)過程中重視教學(xué)環(huán)境、老師及同學(xué)力量，實(shí)現(xiàn)動(dòng)手動(dòng)腦力量有效增加。在老師進(jìn)行教學(xué)視頻的預(yù)備過程中，注意豐富教學(xué)的內(nèi)容，將教學(xué)大綱基礎(chǔ)與現(xiàn)實(shí)3D打印技術(shù)成果相結(jié)合，積累設(shè)計(jì)閱歷，提出創(chuàng)新思想，抓住工業(yè)設(shè)計(jì)過程中的住重點(diǎn)、難點(diǎn)，提出問題開展教學(xué)，堅(jiān)持運(yùn)用新學(xué)問引導(dǎo)教學(xué)，樂觀解決在設(shè)計(jì)課程中存在的問題，對(duì)普遍問題進(jìn)行解決，促進(jìn)理論與實(shí)踐的相結(jié)合。一方面提升老師的備課力量及專業(yè)基礎(chǔ)力量，一方面激發(fā)同學(xué)學(xué)習(xí)愛好，共同開展討論學(xué)習(xí)，提升學(xué)習(xí)成效。

3.2多媒體教學(xué)

在教學(xué)過程中多采納多媒體進(jìn)行教學(xué)，3D打印技術(shù)與工業(yè)設(shè)計(jì)是目前的前沿科技，需要大量的新技術(shù)、新學(xué)問融入教學(xué)過程中，運(yùn)用多媒體教學(xué)方式全方位地進(jìn)行學(xué)習(xí)，多媒體教育突破了傳統(tǒng)教學(xué)觀念，突破“一言堂”傳統(tǒng)模式，教學(xué)氛圍更為活躍，能夠達(dá)到事半功倍的教學(xué)效果。在教學(xué)過程中注意查找圖像、視頻、成果展現(xiàn)等等的視頻及音頻內(nèi)容，利用現(xiàn)場環(huán)境的營造，深刻領(lǐng)悟工業(yè)設(shè)計(jì)、3D打印技術(shù)的真諦，能夠依據(jù)自身專業(yè)特點(diǎn)進(jìn)行樂觀的學(xué)習(xí)，學(xué)習(xí)重點(diǎn)及方向明確。教學(xué)過程中，老師通過多媒體資源的收集，對(duì)現(xiàn)實(shí)3D打印技術(shù)環(huán)境及工業(yè)設(shè)計(jì)進(jìn)展方向具有更鮮亮的了解，豐富教學(xué)資源，提高教學(xué)力量。

3.3課題競賽

工業(yè)設(shè)計(jì)專業(yè)同學(xué)動(dòng)腦及動(dòng)手力量較強(qiáng)，對(duì)新事物接受力量快，并能夠主動(dòng)進(jìn)行挑戰(zhàn)，運(yùn)用任務(wù)小競賽或課題小競賽激發(fā)同學(xué)學(xué)習(xí)熱忱，發(fā)揮團(tuán)隊(duì)精神，能夠?qū)⒆陨砝碚搶W(xué)問與實(shí)踐學(xué)問相結(jié)合，并將學(xué)問進(jìn)行融匯貫穿。通過產(chǎn)品設(shè)計(jì)課程進(jìn)行分組的形式任務(wù)布置，或采納給定主題，將同學(xué)分為幾個(gè)小組，培育同學(xué)發(fā)覺問題力量，分析和解決問題力量，提高同學(xué)的綜合力量，可運(yùn)用不同的方案進(jìn)行設(shè)計(jì)及完善，對(duì)設(shè)計(jì)消失的難點(diǎn)及熱點(diǎn)問題，樂觀查找資料，對(duì)每個(gè)步驟及個(gè)人進(jìn)行考評(píng)，督促同學(xué)參加深度及廣度，利用幾個(gè)課時(shí)進(jìn)行答辯、投票等方式，進(jìn)行等級(jí)評(píng)定后賜予響應(yīng)嘉獎(jiǎng)。通過競賽激發(fā)同學(xué)學(xué)習(xí)熱忱及挑戰(zhàn)熱忱，能夠?qū)ψ陨韺W(xué)問進(jìn)行實(shí)踐，工業(yè)設(shè)計(jì)專業(yè)必需具有動(dòng)腦及動(dòng)手力量，競賽方式能夠敦促同學(xué)端詳自身學(xué)問系統(tǒng)全況，查找及填補(bǔ)不足，老師也可在競賽過程中對(duì)同學(xué)存在的普遍或難點(diǎn)問題進(jìn)行深化教學(xué)、剖析，并對(duì)較為優(yōu)秀的產(chǎn)品作為案例進(jìn)行分析及推廣，實(shí)現(xiàn)工業(yè)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)與學(xué)習(xí)。3.4微課堂方式

隨著收集終端的普及，高效率的各類手機(jī)、平板、筆記本計(jì)算機(jī)被廣泛應(yīng)用，工業(yè)設(shè)計(jì)專業(yè)同學(xué)對(duì)先進(jìn)的技術(shù)及設(shè)備學(xué)習(xí)力量較強(qiáng)，能夠使用相關(guān)軟件進(jìn)行深化學(xué)習(xí)。并可以在課余時(shí)間及零散時(shí)間進(jìn)行學(xué)問的學(xué)習(xí)，老師通過制作主題較為突出且短小的片段進(jìn)行學(xué)問點(diǎn)學(xué)習(xí)，對(duì)3D打印技術(shù)的學(xué)習(xí)及應(yīng)用具有較為突出的優(yōu)點(diǎn)，能夠?yàn)橥瑢W(xué)支配較為寬松的學(xué)習(xí)環(huán)境，并能夠與現(xiàn)實(shí)生活相聯(lián)系。使同學(xué)的思維更為寬廣，能夠準(zhǔn)時(shí)與老師進(jìn)行溝通，摒棄傳統(tǒng)僵化的教學(xué)方式，更符合時(shí)代性，能夠激發(fā)同學(xué)學(xué)習(xí)熱忱。且工業(yè)設(shè)計(jì)專業(yè)在3D打印技術(shù)的學(xué)習(xí)及使用過程中需要大量的新學(xué)問，實(shí)踐學(xué)問更新速度較快，通過微課程能夠?qū)F(xiàn)實(shí)進(jìn)展?fàn)顩r準(zhǔn)時(shí)進(jìn)行聯(lián)系，應(yīng)用到現(xiàn)實(shí)生活中與學(xué)習(xí)緊密相聯(lián)系，為教學(xué)供應(yīng)更為寬廣的范圍及學(xué)問，促進(jìn)課堂教學(xué)內(nèi)容的有效豐富。通過微課堂模式激發(fā)同學(xué)學(xué)習(xí)熱忱，促進(jìn)同學(xué)與老師聯(lián)系溝通力量，提升教學(xué)的有效性。

4基于3D打印的教學(xué)內(nèi)容

4.1基礎(chǔ)教學(xué)

3D打印技術(shù)的學(xué)習(xí)及應(yīng)用涉及數(shù)學(xué)、藝術(shù)、信息等眾多學(xué)科，甚至還有電子、機(jī)械等學(xué)科內(nèi)容，關(guān)系到多領(lǐng)域的綜合性課程，在教學(xué)過程中，注意基礎(chǔ)學(xué)問的有效學(xué)習(xí)，加強(qiáng)及加深基礎(chǔ)理論的學(xué)習(xí)，扎實(shí)同學(xué)學(xué)習(xí)基礎(chǔ)，對(duì)產(chǎn)品的形態(tài)進(jìn)行設(shè)計(jì)，合理設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)與加工工藝，選擇適合材料，將產(chǎn)品的特有屬性突出，將工業(yè)設(shè)計(jì)的真諦進(jìn)行學(xué)習(xí)，在學(xué)習(xí)過程中重視對(duì)心理產(chǎn)生統(tǒng)一、協(xié)調(diào)的感受，不僅體現(xiàn)產(chǎn)品的完善，更要體現(xiàn)現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)科技、自然和人文關(guān)系，將工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)創(chuàng)新原則、美觀原則、可行原則、合理原則、適用原則、牢靠原則及經(jīng)濟(jì)原則等重要內(nèi)容，樹立正確的工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)思維，引導(dǎo)同學(xué)樂觀進(jìn)行創(chuàng)新及進(jìn)展。

4.2實(shí)踐教學(xué)

3D打印技術(shù)的消失為設(shè)計(jì)供應(yīng)良好的設(shè)計(jì)需求，經(jīng)過計(jì)算機(jī)軟件的設(shè)計(jì)及應(yīng)用，目前我國軟硬件技術(shù)以國產(chǎn)桌面級(jí)打印機(jī)為主，具有肯定的限制。教學(xué)要注意加強(qiáng)資源的引入及應(yīng)用，在實(shí)踐過程中對(duì)參數(shù)設(shè)置、結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)進(jìn)行檢驗(yàn)，對(duì)消失損壞及不能打印狀況的進(jìn)行分析，對(duì)打印原理進(jìn)一步學(xué)習(xí)，對(duì)目前對(duì)打印機(jī)步驟操作進(jìn)一步規(guī)范，在工業(yè)設(shè)計(jì)中運(yùn)用到制造模型、產(chǎn)品，合理降低成本，提高效率，實(shí)現(xiàn)共性化、高精度的產(chǎn)品制造，并可通過實(shí)體打印出后經(jīng)過打磨、電鍍以及鉆孔等加工進(jìn)行，滿意設(shè)計(jì)需求，極大縮短產(chǎn)品的設(shè)計(jì)及生產(chǎn)時(shí)間，市場潛力巨大，并能夠?yàn)閷砉I(yè)制造行業(yè)進(jìn)展供應(yīng)牢靠技術(shù)支持。注意3D打印技術(shù)的實(shí)踐過程學(xué)習(xí)及掌握，為工