以3D打印為載體的“機(jī)械基礎(chǔ)”課程設(shè)計(jì)及應(yīng)用效果分析案例目錄TOC\o"1-3"\h\u28177以3D打印為載體的“機(jī)械基礎(chǔ)”課程設(shè)計(jì)及應(yīng)用效果分析案例 16150第1章以3D打印為載體的《機(jī)械基礎(chǔ)》課程設(shè)計(jì) 267511.1以3D打印為載體的項(xiàng)目化課程開(kāi)發(fā) 252761.1.1課程標(biāo)準(zhǔn)的修訂 2236101.1.2教學(xué)項(xiàng)目開(kāi)發(fā) 3296461.2以3D打印為載體的評(píng)價(jià)體系的建立 6280221.3以3D打印為載體的《機(jī)械基礎(chǔ)》課程案例設(shè)計(jì) 9236221.1.1教學(xué)設(shè)計(jì) 10260301.1.2項(xiàng)目指導(dǎo)書(shū)的開(kāi)發(fā) 1219554第2章以3D打印為載體的《機(jī)械基礎(chǔ)》課程實(shí)施和效果分析 13169422.1以3D打印為載體的《機(jī)械基礎(chǔ)》課程實(shí)施 1328162.2以3D打印為載體的《機(jī)械基礎(chǔ)》課外應(yīng)用及拓展——解決企業(yè)實(shí)際問(wèn)題 16312622.2.1《機(jī)械基礎(chǔ)》融合3D打印的創(chuàng)新實(shí)踐設(shè)計(jì) 16142022.2.2《機(jī)械基礎(chǔ)》融合3D打印的創(chuàng)新設(shè)計(jì)在企業(yè)中的應(yīng)用 17268642.3以3D打印為載體的《機(jī)械基礎(chǔ)》課程實(shí)施效果分析 21第1章以3D打印為載體的《機(jī)械基礎(chǔ)》課程設(shè)計(jì)1.1以3D打印為載體的項(xiàng)目化課程開(kāi)發(fā)1.1.1課程標(biāo)準(zhǔn)的修訂課程標(biāo)準(zhǔn)是對(duì)學(xué)生在經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的學(xué)習(xí)后應(yīng)該知道什么和能做什么的界定和表述。課程標(biāo)準(zhǔn)的修訂，綜合考慮專(zhuān)業(yè)現(xiàn)行學(xué)科課程體系架構(gòu)對(duì)課程的總體定位及要求，結(jié)合各專(zhuān)業(yè)的需求，對(duì)標(biāo)1+X證書(shū)（軌道交通裝備無(wú)損檢測(cè)），確定了四部分教學(xué)內(nèi)容，構(gòu)建了知識(shí)、能力、素質(zhì)目標(biāo)，明確了評(píng)價(jià)目標(biāo)。修訂后的課程標(biāo)準(zhǔn)如表3-1所示。表3-1《機(jī)械基礎(chǔ)》課程標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容知識(shí)目標(biāo)能力目標(biāo)素質(zhì)目標(biāo)評(píng)價(jià)目標(biāo)1+X技能點(diǎn)機(jī)構(gòu)1.了解機(jī)械、機(jī)器、機(jī)構(gòu)、構(gòu)件和零件的基本概念。2.了解運(yùn)動(dòng)副的概念。1.了解各種運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的原理，機(jī)構(gòu)特征以及運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)。1.初步具有分析和選用機(jī)械零部件及簡(jiǎn)單機(jī)械傳動(dòng)裝置的能力。2.具有獨(dú)立判斷齒輪嚙合、潤(rùn)滑以及磨損情況的能力。培養(yǎng)學(xué)生善于動(dòng)腦、動(dòng)手、勤于思考，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并分析問(wèn)題的學(xué)習(xí)習(xí)慣。1.能夠認(rèn)識(shí)和掌握基本機(jī)械結(jié)構(gòu)的組成。2.能夠掌握運(yùn)動(dòng)，傳動(dòng)等機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)特征。連接、傳動(dòng)系統(tǒng)檢測(cè)連接與支撐零部件1.了解鍵、銷(xiāo)以及螺紋連接的基本原理知識(shí)。2.掌握聯(lián)軸器種類(lèi)及應(yīng)用。1.了解離合器和制動(dòng)器種類(lèi)及應(yīng)用。1.具有正確操作和維護(hù)機(jī)械零部件的基本能力。2.能安裝要求對(duì)連接件進(jìn)行調(diào)整和緊固。1.具備合作修配聯(lián)軸器鍵和鍵槽的能力。使學(xué)生樹(shù)立安全生產(chǎn)、節(jié)能環(huán)保和產(chǎn)品質(zhì)量等職業(yè)意識(shí)，具有創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新精神。1.具備一定的機(jī)械零部件拆裝的基本思路和能力。2.具有設(shè)備使用的安全和規(guī)范意識(shí)。連接、傳動(dòng)系統(tǒng)維護(hù)機(jī)械傳動(dòng)了解帶、鏈傳動(dòng)的基本知識(shí)，工作原理及特點(diǎn)。掌握齒輪傳動(dòng)基本知識(shí)和故障類(lèi)型。熟悉機(jī)械拆裝安全和文明生產(chǎn)操作規(guī)程。1.具有正確操作和維護(hù)機(jī)械設(shè)備的基本能力。2.齒輪、軸承裝配工藝要求。培養(yǎng)學(xué)生善于動(dòng)腦、動(dòng)手、勤于思考，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并分析問(wèn)題的學(xué)習(xí)習(xí)慣。能夠根據(jù)示意圖進(jìn)行機(jī)械設(shè)備的裝配（齒輪油泵、減速箱等）齒輪、軸承及變速箱故障液（氣）壓傳動(dòng)1.掌握液（氣）壓傳動(dòng)原理及作用。2.掌握液（氣）壓元件工作原理及作用。1.了解液（氣）壓密封件種類(lèi)。2.了解液壓油防污染基礎(chǔ)知識(shí)。1.能夠獨(dú)立判斷執(zhí)行元件運(yùn)行狀態(tài)。2.能夠合作檢查液壓油和氣源的狀態(tài)。1.能夠合作檢查潤(rùn)滑系統(tǒng)工作狀態(tài)。培養(yǎng)學(xué)生合作意識(shí)，使學(xué)生具備合作學(xué)習(xí)的能力。能檢查液壓油源和氣壓氣源狀態(tài)。能判斷執(zhí)行元件運(yùn)行狀態(tài)。液（氣）壓傳動(dòng)及潤(rùn)滑系統(tǒng)檢測(cè)2019年2月13日，國(guó)務(wù)院印發(fā)《國(guó)家職業(yè)教育改革實(shí)施方案》（以下簡(jiǎn)稱(chēng)《方案》）。《方案》提出，從2019年開(kāi)始，在職業(yè)院校啟動(dòng)“學(xué)歷證書(shū)+若干技能等級(jí)證書(shū)”制度試點(diǎn)工作，該證書(shū)也稱(chēng)“1+X”。該證書(shū)對(duì)職業(yè)學(xué)校的人才培養(yǎng)、畢業(yè)能力指標(biāo)以及課程標(biāo)準(zhǔn)的修訂都起到了引領(lǐng)的作用。我校與“中車(chē)”集團(tuán)合作，開(kāi)設(shè)了“1+X”培訓(xùn)，因此參考“1+X”證書(shū)的技能考核點(diǎn)，以學(xué)生最終學(xué)到的知識(shí)技能為導(dǎo)向（OBE理念），結(jié)合前期對(duì)課程內(nèi)容的調(diào)研結(jié)果，確定了四部分的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)目標(biāo)和評(píng)價(jià)目標(biāo)，完成《機(jī)械基礎(chǔ)》課程標(biāo)準(zhǔn)的修訂。1.1.2教學(xué)項(xiàng)目開(kāi)發(fā)根據(jù)各專(zhuān)業(yè)需求，緊貼人才培養(yǎng)方案并對(duì)標(biāo)1+X證書(shū)，重新修訂了《機(jī)械基礎(chǔ)》課程標(biāo)準(zhǔn)。依據(jù)《機(jī)械基礎(chǔ)》課程標(biāo)準(zhǔn)的教學(xué)內(nèi)容：機(jī)構(gòu)、連接與支撐零部件、機(jī)械傳動(dòng)和液（氣）壓傳動(dòng)這四部分，設(shè)計(jì)了基于3D打印的教學(xué)項(xiàng)目。依據(jù)“碎片學(xué)習(xí)理論”，將四部分的教學(xué)內(nèi)容碎片化處理，再進(jìn)行整合，按照3D打印的制作難度和《機(jī)械基礎(chǔ)》的課程內(nèi)容進(jìn)行教學(xué)項(xiàng)目設(shè)計(jì)，教學(xué)項(xiàng)目和知識(shí)體系（教學(xué)內(nèi)容）一一對(duì)應(yīng)，如“機(jī)構(gòu)”具體講授知識(shí)為認(rèn)識(shí)機(jī)械、運(yùn)動(dòng)副和平面四桿機(jī)構(gòu)，而在教學(xué)項(xiàng)目中，是以不同的任務(wù)形式出現(xiàn)，具體的教學(xué)項(xiàng)目與教學(xué)內(nèi)容的關(guān)聯(lián)如圖3-1所示。圖3-1教學(xué)項(xiàng)目與教學(xué)內(nèi)容關(guān)聯(lián)圖結(jié)合人才培養(yǎng)目標(biāo)、對(duì)標(biāo)1+X，對(duì)課程的具體內(nèi)容進(jìn)行重組后，根據(jù)本專(zhuān)業(yè)的教學(xué)特點(diǎn)，開(kāi)發(fā)基于3D打印的教學(xué)案例、精品課件、整合相關(guān)教學(xué)資源建立電子教案庫(kù)、3D打印實(shí)訓(xùn)案例庫(kù)、3D打印教學(xué)錄像、3D打印相關(guān)圖片、3D打印實(shí)物模型、試題庫(kù)等內(nèi)容組成專(zhuān)業(yè)的教學(xué)資源庫(kù)，以方便教師“教”和學(xué)生“學(xué)”。由于3D打印機(jī)提供的巨大靈活性，在過(guò)去的幾年里，這些技術(shù)得到了驚人的發(fā)展[23]。因此通過(guò)數(shù)字教學(xué)平臺(tái)的建立使學(xué)生不僅能夠在課堂上學(xué)到應(yīng)當(dāng)掌握的知識(shí)和技能，也可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)在教室以外進(jìn)行學(xué)習(xí)和交流。在此基礎(chǔ)上，按照“任務(wù)驅(qū)動(dòng)”模式，突出在任務(wù)完成后，學(xué)生應(yīng)具備的崗位能力，共進(jìn)行了4個(gè)學(xué)習(xí)項(xiàng)目開(kāi)發(fā)，項(xiàng)目的選擇基于學(xué)生就業(yè)的崗位需求，強(qiáng)調(diào)機(jī)械基礎(chǔ)的通用性和實(shí)用性，強(qiáng)化技能的應(yīng)用性。項(xiàng)目的組成既是獨(dú)立且相互關(guān)聯(lián)的任務(wù)，也是知識(shí)體系內(nèi)知識(shí)點(diǎn)的綜合。教學(xué)項(xiàng)目具體內(nèi)容如表3-2所示.表3-2《機(jī)械基礎(chǔ)》課程任務(wù)項(xiàng)目評(píng)價(jià)列表序號(hào)項(xiàng)目名稱(chēng)任務(wù)名稱(chēng)01項(xiàng)目一制作發(fā)條小車(chē)任務(wù)一制作車(chē)架——認(rèn)識(shí)機(jī)械任務(wù)二制作發(fā)條——認(rèn)識(shí)運(yùn)動(dòng)副任務(wù)三制作圓柱齒輪——齒輪的認(rèn)知任務(wù)四制作花鍵軸——鍵的認(rèn)知任務(wù)五制作轉(zhuǎn)向裝置——聯(lián)軸器的認(rèn)02項(xiàng)目二制作升降架任務(wù)一制作支架——認(rèn)識(shí)平面連桿機(jī)構(gòu)任務(wù)二制作升降控制器——認(rèn)識(shí)螺旋傳動(dòng)03項(xiàng)目三制作迷你自行車(chē)任務(wù)一制作車(chē)架任務(wù)二制作車(chē)輪——認(rèn)識(shí)軸和軸承任務(wù)三制作傳動(dòng)鏈——認(rèn)識(shí)鏈傳動(dòng)04項(xiàng)目四液壓傳動(dòng)任務(wù)一認(rèn)識(shí)液壓系統(tǒng)任務(wù)二方向控制回路任務(wù)三壓力控制回路任務(wù)四速度控制回路任務(wù)五認(rèn)識(shí)氣壓系統(tǒng)在項(xiàng)目的具體內(nèi)容設(shè)置上，依據(jù)課程標(biāo)準(zhǔn)，不再以知識(shí)體系為課程內(nèi)容框架，而是將內(nèi)容重組，以3D打印為載體，加入課程思政，將項(xiàng)目分成若干個(gè)既獨(dú)立又統(tǒng)一的子任務(wù)。以“制作升降機(jī)”項(xiàng)目為例，項(xiàng)目涵蓋的《機(jī)械基礎(chǔ)》教學(xué)內(nèi)容雖少，但卻有機(jī)械結(jié)構(gòu)中最為經(jīng)典的“鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)”。在傳統(tǒng)的教學(xué)中教師常用講授法、演示法等方法進(jìn)行教學(xué)，因此“鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)”在傳統(tǒng)教學(xué)中缺乏實(shí)訓(xùn)教學(xué)。作者探索如何將“鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)”的教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)成為學(xué)生能動(dòng)、能做的實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目，因此“制作升降機(jī)”項(xiàng)目應(yīng)運(yùn)而生。該項(xiàng)目分為兩個(gè)子任務(wù)，分別為“制作鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)”和“制作升降控制器”，與其對(duì)應(yīng)的傳統(tǒng)教學(xué)內(nèi)容為“認(rèn)識(shí)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)”和“認(rèn)識(shí)螺旋傳動(dòng)”。在具體的教學(xué)項(xiàng)目設(shè)計(jì)中，細(xì)化了實(shí)訓(xùn)設(shè)計(jì)和評(píng)價(jià)目標(biāo)，并加入思想政治教育，具體項(xiàng)目?jī)?nèi)容及要求如表3-3所示。表3-3制作升降機(jī)項(xiàng)目?jī)?nèi)容及要求任務(wù)實(shí)訓(xùn)設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)目標(biāo)思想政治教育任務(wù)一制作鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)以3D打印為載體，選取合適模型，完成鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的組裝。1.掌握鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的基本知識(shí)。2.具備零件拆裝能力。學(xué)習(xí)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的變化類(lèi)型，培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)變能力。任務(wù)二制作升降控制器——認(rèn)識(shí)螺旋傳動(dòng)以3D打印為載體，打印螺紋，并組裝。1.具備正確操作零部件的基本能力。2.具備獨(dú)立組裝零件的基本能力。通過(guò)組裝零件，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ髁?xí)慣?！罢n程思政”是將各類(lèi)課程與思想政治理論同向同行，形成協(xié)同效應(yīng)，把“立德樹(shù)人”作為教育的根本任務(wù)的一種綜合教育理念。作者在設(shè)計(jì)具體項(xiàng)目的時(shí)候，也是將思想政治教育的內(nèi)容融合其中。以“制作發(fā)條小車(chē)”項(xiàng)目為例，該項(xiàng)目涵蓋的《機(jī)械基礎(chǔ)》教學(xué)內(nèi)容較多，項(xiàng)目的理論性、綜合性也較強(qiáng)。因此在進(jìn)行思政教育內(nèi)容設(shè)計(jì)時(shí)候，充分考慮到內(nèi)容的可行性和與專(zhuān)業(yè)課程的關(guān)聯(lián)性。那么聚焦到具體的任務(wù)時(shí)，根據(jù)不同的任務(wù)，設(shè)置不同的政治內(nèi)容，增強(qiáng)學(xué)生的民族自豪感，培養(yǎng)學(xué)生成為有愛(ài)心、有耐心、有恒心、有進(jìn)取心的“四有”新人。表3-4截選了制作發(fā)條小車(chē)項(xiàng)目的內(nèi)容和要求。表3-4制作發(fā)條小車(chē)項(xiàng)目?jī)?nèi)容及要求任務(wù)實(shí)訓(xùn)內(nèi)容設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)目標(biāo)思想政治教育任務(wù)一制作車(chē)架——認(rèn)識(shí)機(jī)械以3D打印為載體，利用切片軟件修改模型參數(shù)并打印，完成車(chē)架的個(gè)性化定制。1.掌握機(jī)械的基本概念，能夠分辨機(jī)器和機(jī)構(gòu)的區(qū)別。2.具有設(shè)備使用的安全和規(guī)范意識(shí)。使用國(guó)內(nèi)的軟件體驗(yàn)便捷的操作，為中國(guó)制造點(diǎn)贊，增強(qiáng)民族自豪感。任務(wù)二制作發(fā)條——認(rèn)識(shí)運(yùn)動(dòng)副以3D打印為載體，完成發(fā)條模型的打印任務(wù)。1.掌握運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)特征。2.掌握特殊零件工作原理。體驗(yàn)傳統(tǒng)工藝與新技術(shù)的結(jié)合，增強(qiáng)學(xué)生的包容心。任務(wù)三制作圓柱齒輪——齒輪的認(rèn)知以3D打印為載體，利用切片軟件修改模型比例，完成圓柱齒輪的制作。1.齒輪傳動(dòng)的基本知識(shí)和故障類(lèi)型。2.具備判斷齒輪故障的能力。齒輪的任一參數(shù)不能更改否則會(huì)嚙合不良，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ髁?xí)慣。任務(wù)四制作花鍵軸——鍵的認(rèn)知以3D打印為載體，制作花鍵軸，并進(jìn)行動(dòng)力部分的組裝。1.具備一定的機(jī)械零部件拆裝的基本思路和能力。2.掌握鍵連接的基本原理學(xué)習(xí)對(duì)中性好又美觀的花鍵，使學(xué)生善于發(fā)現(xiàn)身邊的美。任務(wù)五制作轉(zhuǎn)向裝置——聯(lián)軸器的認(rèn)知以3D打印為載體，將轉(zhuǎn)向軸和聯(lián)軸器的模型進(jìn)行切片和打印，并完成轉(zhuǎn)向裝置的組裝。1.掌握離合器和制動(dòng)器種類(lèi)及應(yīng)用。2.具備一定的機(jī)械零部件拆裝的基本思路和能力。學(xué)習(xí)聯(lián)軸器的組裝，培養(yǎng)學(xué)生一絲不茍的敬業(yè)精神1.2以3D打印為載體的評(píng)價(jià)體系的建立《深化新時(shí)代教育評(píng)價(jià)改革總體方案》指出“教育評(píng)價(jià)事關(guān)教育發(fā)展方向，有什么樣的評(píng)價(jià)指揮棒，就有什么樣的辦學(xué)導(dǎo)向”[24]。課程改革也需要評(píng)價(jià)體系作為依托?；?D打印的《機(jī)械基礎(chǔ)》課程也需要可信、可行、可靠的評(píng)價(jià)體系。依據(jù)修訂的《機(jī)械基礎(chǔ)》課程標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)標(biāo)1+X證書(shū)以及評(píng)價(jià)目標(biāo)，確定任務(wù)的評(píng)價(jià)細(xì)則，共有6個(gè)維度，分別為“職業(yè)素養(yǎng)與安全”、“正確使用工具及儀器儀表”、“零、部件認(rèn)識(shí)和作用分析”、“零件選型及配置”、“明確機(jī)構(gòu)組成和工作原理”、“裝配工藝標(biāo)準(zhǔn)及技術(shù)要求”。這6個(gè)維度適用于所有的項(xiàng)目，根據(jù)每個(gè)項(xiàng)目的教學(xué)目標(biāo)和重難點(diǎn)不同，設(shè)置了不同的評(píng)價(jià)項(xiàng)目，評(píng)價(jià)等級(jí)分為A、B、C、D四個(gè)等級(jí)，依據(jù)完全掌握、掌握、基本掌握和未能掌握四項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)學(xué)生進(jìn)行過(guò)程性評(píng)價(jià)，學(xué)期末綜合過(guò)程評(píng)價(jià)作為本學(xué)期的考核結(jié)果。其中“職業(yè)素養(yǎng)與安全”、“正確使用工具及儀器儀表”的評(píng)價(jià)等級(jí)非A即D。具體任務(wù)評(píng)價(jià)細(xì)則如表3-5所示。表3-5任務(wù)評(píng)價(jià)細(xì)則序號(hào)評(píng)價(jià)要素評(píng)價(jià)項(xiàng)目評(píng)價(jià)等級(jí)ABCD1職業(yè)素養(yǎng)與安全職業(yè)素養(yǎng)與安全——2正確使用工具及儀器儀表正確使用工具及儀器儀表——3零、部件認(rèn)識(shí)和作用分析3D打印模型選擇正確性——4零件選型及配置銷(xiāo)連接選型5明確機(jī)構(gòu)組成和工作原理?xiàng)U件位置合理、安裝牢固鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)組成鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)類(lèi)型分析6裝配工藝標(biāo)準(zhǔn)及技術(shù)要求符合裝配工藝與規(guī)范，是否出現(xiàn)松動(dòng)等損傷銷(xiāo)與桿連接正確性——1.細(xì)化過(guò)程評(píng)價(jià)過(guò)程性評(píng)價(jià)的“過(guò)程”是相對(duì)于“結(jié)果而言的”。過(guò)程性評(píng)價(jià)是在教學(xué)過(guò)程中關(guān)注學(xué)生解決問(wèn)題能力，從而及時(shí)地對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)質(zhì)量做出判定，肯定成績(jī)并指出問(wèn)題。圖3-2教學(xué)評(píng)價(jià)賦值示意圖過(guò)程性評(píng)價(jià)是以6個(gè)維度的評(píng)價(jià)細(xì)則為基礎(chǔ)，借鑒澳大利亞TAFF的等級(jí)設(shè)計(jì)思路，結(jié)合人才培養(yǎng)方案要求，以及確定課程標(biāo)準(zhǔn)，圍繞知識(shí)、技能和素養(yǎng)等方面確定三維教學(xué)目標(biāo)及重難點(diǎn)，并對(duì)教學(xué)目標(biāo)進(jìn)行量化設(shè)計(jì)。評(píng)價(jià)體系最為核心部分在于評(píng)價(jià)維度的設(shè)定，而決定評(píng)價(jià)是否更具有真實(shí)性和客觀性則是體現(xiàn)在評(píng)價(jià)的賦值上。根據(jù)任務(wù)的內(nèi)容不同每個(gè)維度的賦值也不完全一樣。作者根據(jù)布魯姆教育目標(biāo)分類(lèi)的方法，取用認(rèn)知的前四個(gè)過(guò)程即“認(rèn)識(shí)、理解、應(yīng)用和分析”作為評(píng)價(jià)賦值的理論依據(jù)，如圖3-2所示，綜合考慮每個(gè)任務(wù)對(duì)實(shí)際知識(shí)、技能的要求，完成每個(gè)任務(wù)評(píng)價(jià)的賦值。制作車(chē)架——認(rèn)識(shí)機(jī)械任務(wù)雷達(dá)圖和制作發(fā)條小車(chē)——認(rèn)識(shí)運(yùn)動(dòng)副任務(wù)評(píng)價(jià)雷達(dá)圖，評(píng)價(jià)都是按照六個(gè)維度進(jìn)行，但不同任務(wù)側(cè)重有所不同，賦值也不一樣。細(xì)化的過(guò)程評(píng)價(jià)，不僅能幫助教師及時(shí)分析任務(wù)完成情況，還可以分析每個(gè)學(xué)生在六個(gè)維度下的掌握情況。使評(píng)價(jià)結(jié)果更加貼近實(shí)際情況，評(píng)價(jià)的過(guò)程更趨于公平。2.增量評(píng)價(jià)增量評(píng)價(jià)是建立在任務(wù)評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)上，針對(duì)于學(xué)生個(gè)體成長(zhǎng)，在同一個(gè)評(píng)價(jià)維度下，學(xué)生從第一個(gè)項(xiàng)目到最后一個(gè)項(xiàng)目的評(píng)價(jià)值增量，也是學(xué)生個(gè)人增值的體現(xiàn)。增量評(píng)價(jià)是學(xué)生增值的體現(xiàn)，學(xué)生的基礎(chǔ)評(píng)級(jí)是項(xiàng)目一中第一個(gè)任務(wù)的初次評(píng)價(jià)，學(xué)生經(jīng)過(guò)四個(gè)項(xiàng)目的學(xué)習(xí)和鍛煉后，綜合四個(gè)項(xiàng)目中6個(gè)維度下知識(shí)技能的掌握情況，進(jìn)行最終評(píng)級(jí)。通過(guò)每個(gè)任務(wù)的評(píng)價(jià)，教師可以準(zhǔn)確的了解本節(jié)課每名學(xué)生的掌握情況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)某位同學(xué)的短板問(wèn)題，便于進(jìn)行個(gè)別輔導(dǎo)。在完成一個(gè)學(xué)期的學(xué)習(xí)任務(wù)后，可以通過(guò)每個(gè)同學(xué)的任務(wù)評(píng)價(jià)進(jìn)行分析，確定學(xué)生在此過(guò)程中的個(gè)人增值度。1.可持續(xù)評(píng)價(jià)通過(guò)對(duì)學(xué)生每個(gè)任務(wù)的評(píng)價(jià)，綜合分析該任務(wù)在六個(gè)維度下的知識(shí)和技能掌握情況。對(duì)照每個(gè)維度的標(biāo)準(zhǔn)值和平均值，分析出該任務(wù)在哪個(gè)維度上出現(xiàn)分差，究其原因后及時(shí)調(diào)整下一個(gè)任務(wù)的實(shí)施策略，形成一個(gè)可持續(xù)的改進(jìn)過(guò)程，完成一個(gè)閉環(huán)的評(píng)價(jià)體系如圖3-3所示。圖3-3閉環(huán)評(píng)價(jià)體系1.3以3D打印為載體的《機(jī)械基礎(chǔ)》課程案例設(shè)計(jì)在現(xiàn)代化智能化發(fā)展的當(dāng)今社會(huì)，現(xiàn)代機(jī)械用來(lái)代替精密的、高難度的、手工勞動(dòng)。這樣既提高了產(chǎn)品的質(zhì)量，又減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，而現(xiàn)代化智能化的機(jī)械的運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)也越來(lái)越復(fù)雜，特別是對(duì)于運(yùn)動(dòng)速度越來(lái)越高的機(jī)械，為了保證各零部件機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的精確配合，對(duì)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力特性的要求也越來(lái)越高。由此可見(jiàn)，實(shí)現(xiàn)高速度、高精度的復(fù)雜運(yùn)動(dòng)，關(guān)鍵在于設(shè)計(jì)制造精巧的機(jī)構(gòu)[25]。依據(jù)課程標(biāo)準(zhǔn)，教學(xué)項(xiàng)目，教學(xué)流程按照課前、課中和課后線上線下進(jìn)行設(shè)計(jì)。具體流程如圖3-4所示。圖3-4教學(xué)流程展示圖1.1.1教學(xué)設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)的選型和設(shè)計(jì)己成為機(jī)器設(shè)計(jì)的核心和首要環(huán)節(jié)[26]。機(jī)構(gòu)有連桿機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu)、齒輪機(jī)構(gòu)、間歇機(jī)構(gòu)等等，其中連桿機(jī)構(gòu)是其它機(jī)構(gòu)的理論結(jié)構(gòu)原型，是機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)理論的主要研究對(duì)象[27]，而且在各種機(jī)構(gòu)中，它表現(xiàn)為具有多種多樣的結(jié)構(gòu)相多種多樣的特性，因此對(duì)連桿機(jī)構(gòu)的研究正方興未艾。連桿機(jī)構(gòu)還具有一個(gè)獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，就是可調(diào)性，即通過(guò)改變機(jī)構(gòu)中各桿件長(zhǎng)度，從而方便地改變了原機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律和性能。那么理論性較強(qiáng)的“機(jī)構(gòu)”知識(shí)在《機(jī)械基礎(chǔ)》課程中就顯得尤其重要，而這部分知識(shí)在傳統(tǒng)的教學(xué)中都以講授為主，那么在智能化的大環(huán)境下，將其與3D打印相結(jié)合，在課堂中設(shè)計(jì)、制作從而達(dá)到一定的教學(xué)目的。依據(jù)“構(gòu)建主義理論”和“碎片學(xué)習(xí)理論”進(jìn)行知識(shí)整合，由于平面連桿機(jī)構(gòu)廣泛地應(yīng)用于各種機(jī)械、儀表和機(jī)電一體化產(chǎn)品中，因此，選取了連桿機(jī)構(gòu)作為代表。桿件機(jī)構(gòu)由若干剛性構(gòu)件用低副聯(lián)接而成的平面機(jī)構(gòu)，故又稱(chēng)平面低副機(jī)構(gòu)[28]。平面連桿機(jī)構(gòu)構(gòu)件運(yùn)動(dòng)形式多樣，可以實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)、擺動(dòng)、移動(dòng)和平面復(fù)雜運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)已知運(yùn)動(dòng)規(guī)律和已知軌跡[29]。它的優(yōu)點(diǎn)是運(yùn)動(dòng)副單位面積所受壓力較小，且面接觸便于潤(rùn)滑[30]，故磨損減?。恢圃旆奖?，易獲得較高的精度。以“項(xiàng)目二制作升降架”為例結(jié)合3D打印，設(shè)計(jì)了有效的課堂教學(xué)具體方案如下：《項(xiàng)目二制作升降架任務(wù)一制作鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)》教學(xué)設(shè)計(jì)1.教學(xué)目標(biāo) 掌握四桿機(jī)構(gòu)的組成、和基本類(lèi)型的判定方法。能夠?qū)ι詈蜕a(chǎn)中的鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)實(shí)例進(jìn)行分析；利用3D打印設(shè)備制作個(gè)性化桿件，提高學(xué)生的主觀能動(dòng)性，動(dòng)手操作能力，思維的積極性，提高其分析問(wèn)題以及解決問(wèn)題的能力。2.教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的組成和基本類(lèi)型的判定。1.教學(xué)方法和手段采用啟發(fā)的教學(xué)：以實(shí)踐為主線，將教師的講授與學(xué)生3D打印實(shí)踐相結(jié)合、由學(xué)生自主設(shè)計(jì)和制作3D打印的教具，分析鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的四桿機(jī)構(gòu)組成及分類(lèi)。學(xué)生討論改變模型的尺寸，打印3D成品，再分析學(xué)生自主制作的模型運(yùn)動(dòng)特性，從而突破本節(jié)課的重難點(diǎn)。具體實(shí)施過(guò)程：（1）課前準(zhǔn)備讓學(xué)生通過(guò)3D打印設(shè)備以及輔助軟件（inventor或UG）完成桿件數(shù)字模型和快速成型教具的制作。配合信息化教學(xué)如：微課、“易智教”教學(xué)平臺(tái)等，讓學(xué)生在“學(xué)中做、做中學(xué)”，在熱烈愉悅的課堂氣氛中，掌握教授內(nèi)容和知識(shí)點(diǎn)。（2）新課導(dǎo)入——引利用信息化教學(xué)手段提供汽車(chē)“轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)”作為新課的導(dǎo)入環(huán)節(jié)。（3）任務(wù)實(shí)施——學(xué)、做完成三個(gè)由淺入深的課中任務(wù)，學(xué)生通過(guò)動(dòng)手操作制作3D打印的鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的模型，達(dá)到教學(xué)目標(biāo)。即鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的組成，探索鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的類(lèi)型，探索鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)曲柄存在的條件，目標(biāo)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的應(yīng)用，每一個(gè)教學(xué)任務(wù)層層遞進(jìn)，符合中職學(xué)生認(rèn)識(shí)規(guī)律。任務(wù)一：3D打印桿件準(zhǔn)備階段：鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)模型獲取：教師發(fā)布5個(gè)桿件模型，學(xué)生選擇4個(gè)進(jìn)行打印。學(xué)生分成8個(gè)小組，每組4人，1人負(fù)責(zé)3D數(shù)字建模（設(shè)計(jì)師），1人負(fù)責(zé)3D打印設(shè)備的準(zhǔn)備（工程師），1人為安全員，另外1人為記錄員。在3D打印的同時(shí)，教師利用多種信息化手段來(lái)組織教學(xué)，引入鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的組成以及分類(lèi)。任務(wù)二：組裝桿件展示階段：3D打印機(jī)切片文檔的參數(shù)設(shè)置，選擇適合的比例進(jìn)行打印，得到最好的裝配效果。鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的組裝，選取適合的銷(xiāo)連接，完成簡(jiǎn)單零件的裝配。學(xué)生把各組3D打印制作好的鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)模型按運(yùn)動(dòng)方式進(jìn)行分類(lèi)。（各小組派代表上來(lái)演示并展示到黑板上，相同的運(yùn)動(dòng)方式模型不重復(fù)展示）教師逐步引導(dǎo)得出鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)可以分成三個(gè)基本類(lèi)型。觀察階段：以小組為單位，針對(duì)學(xué)生展示的模型，引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)真觀察運(yùn)動(dòng)情況，并記錄相關(guān)數(shù)據(jù)填表。小組派代表匯報(bào)各種類(lèi)型鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)。目標(biāo)：引導(dǎo)學(xué)生說(shuō)說(shuō)課前收集到鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)應(yīng)用實(shí)例分別屬于哪種類(lèi)型？以及它們的工作原理，填寫(xiě)任務(wù)書(shū)表格。教師一一分析歸納總結(jié)。任務(wù)三：四桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)特性猜想階段：如果不能演示一個(gè)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)過(guò)程，怎么判斷它是哪種類(lèi)型？各小組通過(guò)觀察，根據(jù)任務(wù)書(shū)的數(shù)據(jù)，猜想鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的類(lèi)型及是否有曲柄和桿長(zhǎng)、機(jī)架的關(guān)系。并填寫(xiě)任務(wù)表格。通過(guò)交流展示，并對(duì)比自己設(shè)計(jì)的3D打印的鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)來(lái)提出鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)類(lèi)型及判定方法。得出結(jié)論驗(yàn)證階段：引導(dǎo)學(xué)生歸納總結(jié)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)曲柄存在的條件，并驗(yàn)證結(jié)論。讓學(xué)生從任務(wù)中學(xué)，到任務(wù)中練，最后到任務(wù)中用。真正的學(xué)以致用。（4）完成任務(wù)書(shū)——評(píng)評(píng)價(jià)包括評(píng)價(jià)要素等級(jí)核定、任務(wù)等級(jí)核定、項(xiàng)目等級(jí)核定，三者均采取A、B、C、D等級(jí)評(píng)價(jià)。（5）課后作業(yè)（拓展提升）以小組為單位，自主設(shè)計(jì)升降架，完成3D數(shù)字建模，并利用3D打印機(jī)制作模型。實(shí)現(xiàn)升降功能。1.1.2項(xiàng)目指導(dǎo)書(shū)的開(kāi)發(fā)依據(jù)《機(jī)械基礎(chǔ)》課程標(biāo)準(zhǔn)和評(píng)價(jià)目標(biāo)，編寫(xiě)實(shí)訓(xùn)任務(wù)指導(dǎo)書(shū)，使學(xué)生從實(shí)訓(xùn)中掌握知識(shí)和技能。任務(wù)指導(dǎo)書(shū)按照職業(yè)素養(yǎng)與安全、正確使用工具和儀器儀表、零部件認(rèn)識(shí)和作用分析、零件選型及配置、明確機(jī)構(gòu)組成及工作原理、裝配工藝標(biāo)準(zhǔn)及技術(shù)要求六個(gè)維度進(jìn)行設(shè)計(jì)，根據(jù)每個(gè)任務(wù)具體內(nèi)容不同，涉及到的維度評(píng)價(jià)分?jǐn)?shù)也不同。以制作鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)為例，任務(wù)指導(dǎo)書(shū)理實(shí)一體，詳細(xì)的為課程做出安排和指導(dǎo)，具體任務(wù)指導(dǎo)書(shū)見(jiàn)附錄1。第2章以3D打印為載體的《機(jī)械基礎(chǔ)》課程實(shí)施和效果分析2.1以3D打印為載體的《機(jī)械基礎(chǔ)》課程實(shí)施本研究是在作者教學(xué)的中職學(xué)校(天津第一商業(yè)學(xué)校)進(jìn)行的。通過(guò)將設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的3D打印在《機(jī)械基礎(chǔ)》課程中應(yīng)用案例用于實(shí)際教學(xué)當(dāng)中，觀察應(yīng)用前后學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的變化，并通過(guò)隨堂提問(wèn)思考題的方式檢驗(yàn)學(xué)習(xí)效果。選定制冷空調(diào)安裝操作與維修專(zhuān)業(yè)14班作為實(shí)驗(yàn)班，對(duì)實(shí)驗(yàn)班的基本要求是每位學(xué)生需要認(rèn)真的配合教師課堂和課下活動(dòng)。另外把平時(shí)成績(jī)相當(dāng)?shù)闹评淇照{(diào)安裝操作與維修專(zhuān)業(yè)15班作為對(duì)照班，由此觀察比較課程的應(yīng)用效果。隨后，同樣的堂課，同樣的教學(xué)內(nèi)容，由教師在實(shí)驗(yàn)班和對(duì)照班進(jìn)行不同形式的教學(xué)。在實(shí)驗(yàn)班，教師采用傳統(tǒng)講授式教學(xué)方式配合多媒體并加入了3D打印輔助教學(xué)，而對(duì)照班只采用傳統(tǒng)講授配合多媒體等教學(xué)方式。在實(shí)驗(yàn)班完成兩個(gè)案例的教學(xué)實(shí)踐，同時(shí)對(duì)照班也完成了同步教學(xué)之后，再次選擇同一天在兩個(gè)班級(jí)進(jìn)行階段性的測(cè)試。兩個(gè)班級(jí)考試的內(nèi)容完全相同，通過(guò)對(duì)試卷答題情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，分析課程給學(xué)生的學(xué)習(xí)帶來(lái)的變化，總結(jié)3D打印在《機(jī)械基礎(chǔ)》課程的應(yīng)用效果。圖4-1測(cè)試題截選為例確保實(shí)驗(yàn)的可靠性，作者在實(shí)驗(yàn)前對(duì)對(duì)照班和實(shí)驗(yàn)班進(jìn)行摸底測(cè)試，如圖4-1所示為測(cè)驗(yàn)的部分內(nèi)容截選。整理實(shí)驗(yàn)班和對(duì)照班的測(cè)驗(yàn)結(jié)果，如圖4-2所示。分析兩個(gè)班的成績(jī)不難發(fā)現(xiàn)，這兩個(gè)班的數(shù)據(jù)在基礎(chǔ)分值上基本持平，說(shuō)明學(xué)生們的入學(xué)水平較為平均，為實(shí)驗(yàn)提供了良好的樣本。依據(jù)新修訂的教學(xué)標(biāo)準(zhǔn)，在實(shí)驗(yàn)班實(shí)施基于3D打印的《機(jī)械基礎(chǔ)》項(xiàng)目化教學(xué)，開(kāi)展“引——學(xué)——做——評(píng)”的教學(xué)實(shí)踐活動(dòng)，對(duì)實(shí)驗(yàn)班進(jìn)行為期半年的教學(xué)實(shí)踐，采用創(chuàng)新的評(píng)價(jià)體系，對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)過(guò)程進(jìn)行六個(gè)維度的評(píng)價(jià)，最終對(duì)學(xué)生一學(xué)期的學(xué)習(xí)效果進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。評(píng)價(jià)結(jié)果分別為A、B、C、D四個(gè)等級(jí)。圖4-2對(duì)照班和實(shí)驗(yàn)班基礎(chǔ)分?jǐn)?shù)對(duì)比圖通過(guò)一個(gè)學(xué)期的實(shí)踐和探索，不斷的完善項(xiàng)目構(gòu)架，豐富教學(xué)內(nèi)容，并在學(xué)期末對(duì)實(shí)驗(yàn)班的學(xué)生進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，為了量化評(píng)價(jià)結(jié)果以便于與對(duì)照班進(jìn)行數(shù)據(jù)的比對(duì)，將實(shí)驗(yàn)班學(xué)生綜合評(píng)價(jià)結(jié)果的A、B、C、D四個(gè)等級(jí)，按照A等級(jí)90分以上，B等級(jí)75-89分，C等級(jí)60-74分，D等級(jí)為60以下進(jìn)行量化。并與正常參加期末考試的對(duì)照班的考試成績(jī)進(jìn)行比較，如圖4-3所示。圖4-3對(duì)照班和實(shí)驗(yàn)班期末分?jǐn)?shù)對(duì)比圖通過(guò)圖4-3的對(duì)照班和實(shí)驗(yàn)班期末粉絲數(shù)對(duì)比圖可以看出，以3D打印為載體的《機(jī)械基礎(chǔ)》項(xiàng)目化的教學(xué)的期末分?jǐn)?shù)要遠(yuǎn)高于同年級(jí)的其他班級(jí)的分?jǐn)?shù)。教學(xué)過(guò)程充分體現(xiàn)學(xué)生主體，教師主導(dǎo)地位的教學(xué)理念，利用3D打印這種新技術(shù)、新方法、新手段讓學(xué)生不再局限于傳統(tǒng)的教學(xué)，而是利用信息化教學(xué)讓學(xué)生動(dòng)手、創(chuàng)新、實(shí)踐，課堂中不僅能夠?qū)W到機(jī)械基礎(chǔ)知識(shí)，還充分利用多種建模軟件。通過(guò)表4-1傳統(tǒng)課堂和基于3D打印的《機(jī)械基礎(chǔ)》課堂效果對(duì)比，能夠清楚的發(fā)現(xiàn)，創(chuàng)新性課堂的出現(xiàn)讓學(xué)生愿意學(xué)，愿意做。通過(guò)這樣的教學(xué)方法和教學(xué)手段，使學(xué)生更加清晰地明確了課程的教學(xué)目標(biāo)以及重難點(diǎn)，加深了印象，達(dá)到了預(yù)期的教學(xué)效果，也增強(qiáng)了學(xué)生團(tuán)體協(xié)作精神。表4-1傳統(tǒng)課堂和基于3D打印的《機(jī)械基礎(chǔ)》課堂效果對(duì)比內(nèi)容傳統(tǒng)課堂基于3D打印的《機(jī)械基礎(chǔ)》課堂課堂效果比較教師講授知識(shí)設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)，指導(dǎo)者課前準(zhǔn)備更加充分，課堂輕松帶入。學(xué)生被動(dòng)接受主動(dòng)的學(xué)習(xí)，動(dòng)手，協(xié)作，探究注意力，活躍度提升，95%的學(xué)生能夠參與課堂教學(xué)中。教學(xué)目標(biāo)掌握知識(shí)運(yùn)用技能，學(xué)會(huì)方法，學(xué)習(xí)能力掌握學(xué)習(xí)方法，學(xué)會(huì)學(xué)習(xí)，學(xué)習(xí)能力得到提升。教學(xué)內(nèi)容知識(shí)傳授協(xié)作、探究、創(chuàng)新內(nèi)容由書(shū)本到實(shí)踐的提升，學(xué)生的記憶點(diǎn)更加深刻。教學(xué)媒體教材、網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)信息化技術(shù)、3D打印技術(shù)、逆向、網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)提升學(xué)生的信息化能力和綜合能力。教學(xué)形式講授自主學(xué)習(xí)、協(xié)作創(chuàng)新合作學(xué)習(xí)，緩解很多學(xué)生因個(gè)人主義帶來(lái)的性格上的專(zhuān)獨(dú)。技術(shù)支持網(wǎng)絡(luò)、Moodle等網(wǎng)絡(luò)、Moodle、3D數(shù)字建模軟件（inventor、3done）切片軟件Cura學(xué)會(huì)多種軟、硬件，會(huì)利用新技術(shù)提升自己的專(zhuān)業(yè)水平。評(píng)價(jià)方式作業(yè)、測(cè)驗(yàn)等3D創(chuàng)新產(chǎn)品設(shè)計(jì)等創(chuàng)新評(píng)價(jià)使得評(píng)價(jià)更加客觀，激發(fā)學(xué)生興趣，對(duì)學(xué)生而言形成一個(gè)正態(tài)的積極的學(xué)習(xí)“閉環(huán)”。2.2以3D打印為載體的《機(jī)械基礎(chǔ)》課外應(yīng)用及拓展——解決企業(yè)實(shí)際問(wèn)題2.2.1《機(jī)械基礎(chǔ)》融合3D打印的創(chuàng)新實(shí)踐設(shè)計(jì)創(chuàng)新是長(zhǎng)時(shí)間練習(xí)和反復(fù)實(shí)踐的結(jié)果，作者在實(shí)驗(yàn)班開(kāi)展項(xiàng)目化的實(shí)踐教學(xué)活動(dòng)，取得了良好的效果后，依據(jù)“非正式學(xué)習(xí)理念”，將實(shí)踐活動(dòng)延伸到了“二課堂”中去，將有興趣、有思想、有擔(dān)當(dāng)?shù)耐瑢W(xué)加入到3D打印的興趣班中，指導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)更多的技能和理論知識(shí)。在這里，學(xué)生們不僅可以仿照案例，建立三維模型圖，進(jìn)行3D打印制作，學(xué)生們還能根據(jù)自己的需要進(jìn)行造型的設(shè)計(jì)，由漸入深、循序漸進(jìn)的完成不同類(lèi)型的三維建模。建模過(guò)程，利用inventor軟件進(jìn)行建模。如圖4-4所示Inventor建模的流程。通過(guò)Inventor軟件的建模能夠逼真的實(shí)現(xiàn)零件部件的造型，可將實(shí)體三維模型自動(dòng)轉(zhuǎn)換，通過(guò)零件建模，鍛煉了學(xué)生的動(dòng)手能力和創(chuàng)新力。由于《機(jī)械基礎(chǔ)》的課程理論性很強(qiáng)，通過(guò)結(jié)合Inventor軟件學(xué)生能夠提高觀察力，空間思維力，空間形體分析能力以及對(duì)機(jī)械傳動(dòng)、平面連桿機(jī)構(gòu)、機(jī)械的連接與支撐等理論知識(shí)重點(diǎn)掌握，達(dá)到了較高的績(jī)效目標(biāo)。根據(jù)創(chuàng)新設(shè)計(jì)要求，設(shè)計(jì)升降架，具體的操作步驟如圖4-5所示。圖4-4Inventor建模的流程完成設(shè)計(jì)創(chuàng)建支架模型支架平面圖創(chuàng)建草圖完成設(shè)計(jì)創(chuàng)建支架模型支架平面圖創(chuàng)建草圖圖4-5升降架的建模步驟2.2.2《機(jī)械基礎(chǔ)》融合3D打印的創(chuàng)新設(shè)計(jì)在企業(yè)中的應(yīng)用加快產(chǎn)教融合是《深化新時(shí)代教育評(píng)價(jià)改革總體方案》中對(duì)職業(yè)教育工作者提出的新要求，作者在進(jìn)行《機(jī)械基礎(chǔ)》課程改革的時(shí)候，也是考慮到改革的本身是否適合當(dāng)代職業(yè)教育發(fā)展的特點(diǎn)，是否順應(yīng)時(shí)代的要求，是否能加快產(chǎn)業(yè)和教育融合。因此，作者在我校的機(jī)械專(zhuān)業(yè)群規(guī)劃中，找到了“指揮棒”，并利用課程改革的一些成績(jī)，讓一部分學(xué)生能利用所學(xué)知識(shí)，在學(xué)校中就能幫助企業(yè)解決實(shí)際問(wèn)題。以3D打印為載體的創(chuàng)新設(shè)計(jì)在《機(jī)械基礎(chǔ)》課堂中應(yīng)用，使學(xué)生準(zhǔn)確的掌握所需要的理論知識(shí)，并且通過(guò)課內(nèi)學(xué)習(xí)能夠與生產(chǎn)實(shí)踐相結(jié)合，創(chuàng)新出適合企業(yè)使用的新技術(shù)、新方法、新策略，并提高了生產(chǎn)實(shí)踐效率，課堂中設(shè)計(jì)的升降架用在焊接技術(shù)的大型管道焊接中，不僅能突顯《機(jī)械基礎(chǔ)》課堂的高效性，也解決了實(shí)際問(wèn)題。具體方案如下：1.創(chuàng)新設(shè)計(jì)背景焊接技術(shù)是通過(guò)加熱或加壓或兩者并用，并且用或不用填充金屬，使工件達(dá)到原子結(jié)合的一種加工方法。以焊條電弧焊的原理為例，如圖4-6所示，利用焊條和焊件之間產(chǎn)生的電弧熱，將焊條和焊件局部加熱到熔化狀態(tài)，焊條端部熔化后的熔滴和熔化的母材融合一起形成熔池。隨著電弧向前移動(dòng)，熔池液態(tài)金屬逐步冷卻結(jié)晶，形成焊縫。電焊機(jī)正極連接焊鉗，負(fù)極連接工件，形成電流回路，使得焊機(jī)進(jìn)行正常工作。圖4-6焊條電焊弧工業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)中，主要以大型罐類(lèi)、筒類(lèi)工件的生產(chǎn)制造為主，焊接技術(shù)被普遍應(yīng)用。在產(chǎn)品的生產(chǎn)和制造過(guò)程中，為提高焊接質(zhì)量和生產(chǎn)效率都采用埋弧焊和二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊等高效率的焊接方法。焊接地線在與工件相連中，大都采用焊鉗夾持工件方法。工件在滾動(dòng)架隨焊接方向旋轉(zhuǎn)時(shí)，地線會(huì)隨著工件轉(zhuǎn)動(dòng)，就會(huì)發(fā)生地線扭轉(zhuǎn)纏繞或夾持地線鉗松動(dòng)問(wèn)題。地線松動(dòng)使焊接電流不能穩(wěn)定產(chǎn)生電弧，工件表面受損，降低了產(chǎn)品的合格率。2.設(shè)計(jì)方案地線連接器全部由金屬材料構(gòu)成，分為兩個(gè)部分：罐類(lèi)、筒類(lèi)接觸導(dǎo)電裝置和升降底座裝置。二課堂的學(xué)生，利用《機(jī)械基礎(chǔ)》課上的知識(shí)內(nèi)容，以及3D打印的模型創(chuàng)新，將升降架上面安裝上一個(gè)可以調(diào)整角度的V型架作為導(dǎo)電裝置，利用螺紋連接和螺旋傳動(dòng)，使V型架改變角度，從而適合不同直徑的罐類(lèi)、筒類(lèi)。利用建模軟件，設(shè)計(jì)模型，并利用3D打印快速成型，檢驗(yàn)“地線連接器”的可行性，并做調(diào)整。最后，按照3D打印模型，多次的分析實(shí)物的材料，經(jīng)過(guò)多次的推敲實(shí)踐，選出最適合的材料，制作出“地線連接器”的實(shí)物，如圖4-7所示。圖4-7（a）地線連接器（3D打印模型圖）圖4-7（b）地線連接器（實(shí)物）接觸導(dǎo)電裝置：將四個(gè)長(zhǎng)螺絲插在彈簧圈內(nèi)鑲嵌在U型鐵件內(nèi)部作為固定裝置的穩(wěn)定支架系統(tǒng)如圖4-8，支架與底盤(pán)用軸承連接，可根據(jù)所加工的工件直徑調(diào)節(jié)角度，形成裝置的固定系統(tǒng)。在固定系統(tǒng)和工件接觸的地方，利用彈簧的伸縮性能使導(dǎo)電性良好的鈹銅與工件無(wú)縫接觸，地線鉗夾在鈹銅背面的銅線鼻子上，形成一個(gè)接觸良好的電流回路的導(dǎo)電系統(tǒng)如圖4-9。固定系統(tǒng)和導(dǎo)電系統(tǒng)共同組建了接觸導(dǎo)電裝置。圖4-8穩(wěn)定支架系統(tǒng)圖4-9導(dǎo)電系統(tǒng)鈹銅是以鈹為主要合金元素的銅合金。它是銅合金中性能最好的高級(jí)有彈性材料，有很高的強(qiáng)度、彈性、硬度、疲勞強(qiáng)度、彈性滯后小、耐蝕、耐磨、耐寒、高導(dǎo)電、無(wú)磁性、沖擊不產(chǎn)生火花等一系列優(yōu)良的物理、化學(xué)和力學(xué)性能的特點(diǎn)。鈹銅的密度8.3g/cm3，抗拉強(qiáng)度≥1000mPa，電導(dǎo)率≥18%IACS，導(dǎo)熱率≥105w/m.k20℃。不同大小厚度的鈹銅承載的電流也不同，可根據(jù)實(shí)際情況選擇。例如，100*50*15mm的鈹銅可負(fù)載最大電流800a。經(jīng)過(guò)多次試驗(yàn)，鈹銅是作為與筒體橫向摩擦接觸導(dǎo)電的最佳材料。彈簧使用的是圓柱形壓縮彈簧。壓縮彈簧的圈與圈之間有一定的間隙，當(dāng)受到外載荷時(shí)彈簧收縮變形，儲(chǔ)存變形能，用來(lái)輔助支撐鈹銅與筒體在生產(chǎn)中始終有效的接觸。銅線鼻子是常用于電纜末端連接和續(xù)接，能讓電纜和電器連接更牢固，更安全，個(gè)別地方俗稱(chēng)銅線耳一般導(dǎo)線與接線端子連接時(shí)，如果是10mm2及以下的單股導(dǎo)線，需要在導(dǎo)線端部彎一圓圈接到接線端子上。而如果是4mm2以上的多股銅線則需裝接線鼻子，再與接線端子連接。根據(jù)操作電流的大小可選用不同型號(hào)的線鼻子。選擇范圍在50-500a之間。升降底座裝置如圖4-10，將升降臺(tái)安放在較大的鐵質(zhì)底座上，通過(guò)調(diào)節(jié)升降裝置使得地線連接器的固定導(dǎo)電裝置與工件接觸，達(dá)到正負(fù)電流連通的作用，能夠進(jìn)行焊接生產(chǎn)活動(dòng)。這部分是由學(xué)生在《機(jī)械基礎(chǔ)》課堂中完成的。圖4-10升降底座裝置降臺(tái)可以根據(jù)工作環(huán)境選用電動(dòng)升降臺(tái)、液壓升降臺(tái)或手動(dòng)升降臺(tái)等等。也可以根據(jù)滾輪架和筒體的大小進(jìn)行升降調(diào)節(jié)。在企業(yè)調(diào)研中發(fā)現(xiàn)，升降臺(tái)的高度控制在70-250mm之間。底座選用具有一定寬度和質(zhì)量的金屬材質(zhì)。底座主要是在生產(chǎn)中起到連接器穩(wěn)固的作用，即使不承受工件的重力施壓，也要相對(duì)較重一些。1.實(shí)物操作圖示使用地線連接器進(jìn)行焊接準(zhǔn)備過(guò)程。2.設(shè)計(jì)優(yōu)勢(shì)罐類(lèi)及筒類(lèi)焊接生產(chǎn)中，滾輪架的滾輪由于是橡膠絕緣的，所以地線只能夾持在筒體上。當(dāng)滾輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，地線隨著筒體一起轉(zhuǎn)動(dòng)。時(shí)間長(zhǎng)了地線會(huì)被扭斷，焊接大罐時(shí)地線鉗轉(zhuǎn)到最高點(diǎn)時(shí)，由于電纜線的重力地線鉗松動(dòng)產(chǎn)生電弧，甚至從高處掉下來(lái)砸傷工作人員，所以對(duì)人身安全和工件的質(zhì)量造成很大的影響，地線連接器在生產(chǎn)中可以有效的避免這些問(wèn)題的發(fā)生。地線連接器只需要放在筒體的最下部，根據(jù)筒體與地面的高度進(jìn)行簡(jiǎn)單調(diào)節(jié)就可以與工件完整接觸。可解決因地線夾持不合理而產(chǎn)生的各種問(wèn)題，從而保證焊接生產(chǎn)工藝的一致性，保證生產(chǎn)的高效率進(jìn)行。地線連接器原理結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于操作，在安全生產(chǎn)中起到很重要的作用。通過(guò)創(chuàng)新的實(shí)踐環(huán)節(jié)，拓展了學(xué)生的視野，豐富了學(xué)生的閱歷，更體現(xiàn)了當(dāng)代職業(yè)教育的目標(biāo)，讓學(xué)生學(xué)到、學(xué)會(huì)、會(huì)用、創(chuàng)新，這剛好符合了布魯姆教育目標(biāo)的分類(lèi)理念，學(xué)生學(xué)習(xí)的知識(shí)最終用于生產(chǎn)之中。這個(gè)創(chuàng)新實(shí)踐，不僅讓學(xué)生在一課堂、二課堂中收獲頗豐，此作品還參加了“挑戰(zhàn)杯——彩虹人生”全國(guó)職業(yè)學(xué)校創(chuàng)新創(chuàng)效創(chuàng)業(yè)大賽，并獲得全國(guó)二等獎(jiǎng)的好成績(jī)。隨著科技的發(fā)展，在智能制造以及“中國(guó)制造2025”的大環(huán)境下，3D打印技術(shù)不僅在產(chǎn)業(yè)中廣泛應(yīng)用，也能夠應(yīng)用到我們中職的教育教學(xué)中，通過(guò)本課題的創(chuàng)新探究，基于3D打印技術(shù)在《機(jī)械基礎(chǔ)》課程中的應(yīng)用，開(kāi)闊了教師的視野，并對(duì)中職的職教課程體系的改革，人才培養(yǎng)的創(chuàng)新方法，以及教育教學(xué)的實(shí)踐有了歷史的突破和飛躍。本次創(chuàng)新探究，不僅將《機(jī)械基礎(chǔ)》的課堂內(nèi)容豐富化，還推出了創(chuàng)新設(shè)計(jì)，并在2016年“挑戰(zhàn)杯——彩虹人生”全國(guó)職業(yè)學(xué)校創(chuàng)新創(chuàng)效創(chuàng)業(yè)大賽中獲得全國(guó)二等獎(jiǎng)的好成績(jī)。教師的創(chuàng)新研究也在2016年全國(guó)機(jī)械行業(yè)職業(yè)院校技能大賽——“海信杯”中職模具設(shè)計(jì)與制造技術(shù)技能大賽產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)與3D制作賽項(xiàng)中獲得三等獎(jiǎng)的好成績(jī)。圖4-11（a）放置地線連接器于作業(yè)地點(diǎn)圖4-11（b）將焊機(jī)地線與銅線鼻子連接2.3以3D打印為載體的《機(jī)械基礎(chǔ)》課程實(shí)施效果分析2018年9月10日的全國(guó)教育大會(huì)習(xí)近平主席出席會(huì)議并發(fā)表重要講話(huà)，他強(qiáng)調(diào)了在黨的堅(jiān)強(qiáng)領(lǐng)導(dǎo)下，全面貫徹教育方針。通過(guò)三年的課堂創(chuàng)新實(shí)踐，在《機(jī)械基礎(chǔ)》課程中加入了3D打印的模型制作，使得《機(jī)械基礎(chǔ)》的課堂形式呈現(xiàn)豐富多樣化。1.以3D打印為載體的《機(jī)械基礎(chǔ)》課程有效提升課堂教學(xué)效果。學(xué)生為主體的課堂教學(xué)更為顯著。學(xué)生主體，教師主導(dǎo)地位的教學(xué)理念在職業(yè)教育中被廣泛應(yīng)用，本課題學(xué)生在課堂中的表現(xiàn)與以往的傳統(tǒng)教學(xué)對(duì)比，3D打印融入課堂教學(xué)過(guò)程充分體現(xiàn)運(yùn)用新技術(shù)、新方法、新手段，讓學(xué)生不再局限于傳統(tǒng)的教學(xué)，而是利用信息化教學(xué)讓學(xué)生動(dòng)手、創(chuàng)新、實(shí)踐，課堂中不僅能夠?qū)W到機(jī)械基礎(chǔ)知識(shí)，還充分利用多種建模軟件，中職學(xué)生可以自主創(chuàng)作機(jī)械中的典型的連接支撐零部件、運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)以及傳動(dòng)模塊，真正意義上的體現(xiàn)學(xué)生為主體。通過(guò)表4-1傳統(tǒng)課堂和基于3D打印的《機(jī)械基礎(chǔ)》課堂效果對(duì)比，能夠清楚的發(fā)現(xiàn)，創(chuàng)新性課堂的出現(xiàn)讓學(xué)生愿意學(xué)，愿意做。通過(guò)這樣的教學(xué)方法和教學(xué)手段，使學(xué)生更加清晰地明確了課程的教學(xué)目標(biāo)以及重難點(diǎn)，加深了印象，達(dá)到了預(yù)期的教學(xué)效果，也增強(qiáng)了學(xué)生團(tuán)體協(xié)作精神。學(xué)生在課堂中掌握的理論知識(shí)更為扎實(shí)。通過(guò)3D打印融入《機(jī)械基礎(chǔ)》課程中的課堂創(chuàng)新實(shí)踐，學(xué)生能夠完全掌握機(jī)械基礎(chǔ)的理論知識(shí)，真正意義上的做到了學(xué)有所成。通過(guò)創(chuàng)新性3D打印與《機(jī)械基礎(chǔ)》相結(jié)合的68課時(shí)教學(xué)，學(xué)生可以自主設(shè)計(jì)制作使用3D打印技術(shù)制作的發(fā)條汽車(chē)模型、升降臺(tái)模型、以及腳踏式垃圾桶等，完成學(xué)業(yè)的學(xué)生能夠利用3D打印制作純機(jī)械運(yùn)動(dòng)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的機(jī)械模型。將3D打印融入《機(jī)械基礎(chǔ)》課堂中后，大大提升了學(xué)生動(dòng)手能力，記憶能力，模仿能力，學(xué)會(huì)如何學(xué)以致用。圖4-14某學(xué)生評(píng)價(jià)對(duì)比圖學(xué)生能力目標(biāo)的培養(yǎng)更為明確。學(xué)生在基于3D打印的《機(jī)械基礎(chǔ)》課堂中，更能培養(yǎng)自身的能力