案例教学在3D打印工艺教学中的应用策略研究.pdf

237第 37 卷第 4 期 2024 年 2 月Vol.37 No.4February 2024艺术科技0 前言增材制造术语（GB/T35351-2017）将增材制造定义为“以三维模型数据为基础，通过材料堆积的方式制造零件或实物的工艺”。增材制造亦称 3D 打印，其工艺流程包括 3D 建模、切片路径规划、打印和打印零件的后处理。通过学习 3D 打印工艺课程，学生可以掌握 3D 打印技术的基本原理、应用领域和项目管理等方面的知识，为从事 3D 打印相关行业奠定基础。1 案例教学在 3D 打印工艺教学中应用的意义与原则1.1 意义1.1.1 提高学生的实践操作能力案例教学法通过提供具体的案例，让学生在实际操作中掌握 3D 打印技术。在案例教学过程中，学生可以亲自动手操作增材制造设备，了解不同材料的性能，从而提高自己的实践操作能力。1.1.2 培养学生的创新思维和问题解决能力案例教学法鼓励学生进行讨论和分析，引导他们从不同角度思考问题。在案例讨论过程中，学生可以借鉴他人的经验和教训，培养创新思维和问题解决能力。1.1.3 增强学生的团队协作能力案例教学通常以小组形式进行，学生需要与组内成员共同完成案例分析和讨论。在这个过程中，学生能够学会倾听他人意见、表达自己的观点，从而提高团队协作能力。1.1.4 激发学生的学习兴趣案例教学法通过生动、具体的案例，使抽象的3D 打印技术变得更加形象、直观。这种教学方法可以激发学生的学习兴趣，使他们更愿意投入 3D 打印工艺课程的学习中。同时，要求学生将所学理论知识与实际操作相结合，从而培养他们的理论联系实际能力。通过案例教学，学生可以更好地了解 3D 打印技术在实际应用中的意义和价值1。1.2 原则1.2.1 针对性与实用性原则一方面，教师在选择案例时，应确保案例与课程内容紧密相关，具有针对性。案例应涵盖 3D 打印工艺的基本原理、设备操作、材料选择、建模技巧等方面的知识，以便学生能够全面了解 3D 打印技术。另一方面，案例应来源于实际生产或生活，能够帮助学生了解 3D 打印技术在实际应用中的意义和价值。同时，教师还应引导学生将所学知识运用到实际操作中，提高他们的实践能力。1.2.2 启发性与互动性原则教师在组织学生展开案例讨论时，应注重启发案例教学在3D 打印工艺教学中的应用策略研究侯娟（上海理工大学，上海 200093）摘要：目的：文章旨在探讨案例教学在 3D 打印工艺教学中的应用，以提高学生的实践能力、问题分析与解决能力，培养高质量复合型人才。方法：首先，结合实际情况，明确在 3D 打印课程中应用案例教学的现实意义；其次，阐述在 3D 打印课程中应用案例教学的基本原则；最后，提出具体的案例教学应用策略，如选择合适的案例、引导学生提前阅读案例、组织课堂讨论和互动、结合理论知识和实践操作等。结果：将案例教学应用于 3D 打印课程中，可以使学生在学习理论的基础上，更好地将知识应用于实际操作中。通过分析与解决实际问题，提高学生的实践能力、问题分析与解决能力。此外，案例教学还有助于培养学生的创新意识，使他们在面对复杂问题时能够提出创新的解决方案。同时，校企合作和实践教学平台的搭建，使学生能够更好地了解行业动态，提前适应职场环境。结论：将案例教学应用于 3D 打印课程中，有助于提高学生的实践能力、问题分析与解决能力，培养高质量复合型人才。因此，教育部门、高职教育机构以及教师应充分认识案例教学的重要性，积极探索其在 3D 打印课程中的实际应用策略。通过改革教学模式、创新教学方法、搭建实践教学平台等措施，使 3D 打印课程更加贴近行业和社会发展的需求，为我国增材制造产业培养更多优秀人才。关键词：案例教学；3D 打印工艺教学；应用策略中图分类号：G642文献标识码：A文章编号：1004-9436（2024）04-0237-03238文艺教研性。教师应引导学生从不同角度思考问题，激发他们的创新思维。同时，教师还应引导学生借鉴他人的经验，提高自身的问题解决能力。教师在组织学生展开案例讨论时，还应注重互动性。教师应鼓励学生积极参与讨论，表达自己的观点和看法。同时，教师应引导学生倾听他人的意见，学会与他人合作。1.2.3 安全性与个性化原则教师在开展案例教学时，应注重安全性。教师应向学生介绍 3D 打印设备的安全操作规程，提醒学生注意安全。3D 打印涉及较复杂的原材料处理，尤其是对金属粉末的处理。同时，教师还应检查设备的安全性能，确保学生在实际操作时的安全2。2 案例教学在 3D 打印工艺教学中的应用策略2.1 选择合适的案例教师在选择案例时，应充分考虑教学目标、教学内容以及学生的实际情况，挑选具有代表性和实用性的案例。第一，应以教学目标为依据。例如，如果教学目标是让学生了解 3D 打印的基本原理，则可以选择一些具有代表性的案例，FDM、SLA 是 3D 打印技术的常见应用案例。第二，充分考虑教学内容。例如，在讲解 3D 打印的工艺流程时，可以选择一些具有典型性的案例，让学生了解不同工艺流程在 3D 打印中的应用优缺点。可以选择一两个具有代表性的构件，结合构件的设计特点和使用要求，让学生思考选择哪一种 3D 打印工艺，并展开小组讨论。第三，充分考虑学生的实际情况。例如，针对初学者，可以选择一些简单易懂、操作性强的案例，让学生能够快速上手，掌握 3D 打印的基本操作。而针对有一定基础的学生，可以选择一些具有挑战性的案例，激发他们深入探究 3D 打印技术的兴趣。第四，代表性和实用性相结合。代表性意味着案例要涵盖 3D 打印技术的主要应用领域，如航空航天、汽车制造、生物医学等；实用性则要求案例贴近学生的实际需求，使他们能够将所学知识运用到实际工作中，提高解决问题的能力。第五，关注行业动态和前沿技术。例如，SLM 辅助设计新型液压阀块、3DP 砂型（芯）打印、SLS 打印曲轴铸模，为学生的职业发展打下基础3。第六，在案例设计中融入思政教学内容，结合3D 打印技术在航空航天等高端领域的应用，以及当前 3D 打印材料和设备的国内外发展差距，对学生开展思政教育，激发学生的学习热情和专业自豪感，引导学生树立远大目标，用所学知识解决重大关键技术难题。2.2 引导学生提前阅读案例在 3D 打印工艺教学中，为了优化课堂讨论效果，教师应提前将案例材料提供给学生，并指导学生进行阅读。这样可以让学生在课堂讨论前对案例有一定的了解和思考，为课堂讨论做好充分的准备。以“SLM技术在航空发动机中的应用”为例，学生须提前阅读案例，了解其背景。随着航空领域对更高性能和减重设计的需求不断增长，航空发动机关键零部件的设计和制造变得越来越复杂。传统的设计方法往往需要经过多次试验和修改，耗时长、成本高，并且经常受限于制造水平，需要牺牲一定的设计功能。而采用 SLM（SelectiveLaserMelting，选择性激光熔化）技术进行3D 打印，几乎可以实现设计自由，打破传统制造的瓶颈，并且可以实现产品的一体化制造和减重，降低成本。SLM 技术是一种先进的 3D 打印技术，它使用激光作为热源，按照数字化的三维模型逐层扫描并熔化金属材料，最终形成三维实体。采用 SLM 技术，可以快速制造出具有复杂结构和内部通道的航空发动机零件，而且制造过程不需要模具，大大减少了生产周期和成本。在这个案例中，学生需要了解 SLM 技术的工作原理，掌握 SLM 技术的设计和制造过程，了解 SLM 技术在复杂零件设计中的应用，并分析 SLM技术对航空领域减重设计和制造的影响。通过提前阅读案例，学生可以在课堂讨论中更好地了解 SLM 技术在未来高端制造和设计中的应用优势4。2.3 组织课堂讨论和互动在 3D 打印工艺课程课堂教学中，教师应组织学生展开案例讨论，鼓励学生积极参与，表达自己的观点和看法。同时，教师应引导学生对不同的观点进行思考和探讨，营造良好的互动氛围。以“3DP 砂型（芯）打印”为例梳理课堂讨论与互动流程。第一，课堂导入。教师简要介绍 3DP 砂型（芯）打印的背景和重要性，激发学生的兴趣。同时，引导学生思考 3DP 砂型（芯）打印与其他增材制造技术（例如激光增材、电弧增材和等离子增材）的优239第 37 卷第 4 期 2024 年 2 月Vol.37 No.4February 2024艺术科技缺点。对比激光增材、电弧增材和等离子增材，3DP不需要能量源，成型尺寸大、成型速度快、设备成本低。与传统铸造相比，3DP 打印砂型（芯）能简化流程、降低能耗、缩短周期、改善工艺。第二，让学生分组展开讨论。将学生分成若干小组，每组学生讨论 3DP 砂型（芯）打印的原理、工艺流程、优点和应用领域。鼓励学生表达自己的观点和看法，并选择生活和生产中的合适案例，对 3DP 砂型工艺应用进行讨论。第三，教师点评。选派每组学生代表汇报本组的讨论成果，鼓励学生提问、发表意见，形成良好的互动氛围。教师适时解答学生的疑问，引导学生深入思考。第四，深入分析。引入相关视频教学案例，介绍其在 3DP 砂型（芯）打印领域的核心技术 PCM 无模铸型及其应用。例如，广东峰华卓立是全球 3DP 工程领域知名厂商，拥有相关专利 100 余项、生产高精 3DP 砂型（芯）打印机、提供复杂零部件的快速铸造服务。其核心技术 PCM 无模铸型由清华大学颜永年团队研发，在泵阀、航天、军工、新能源汽车等多领域得到应用。学生分组讨论该案例中的关键成功因素，如专利技术、产学研合作等。第五，总结与拓展。教师总结本次课堂讨论的主要观点和成果。鼓励学生针对本次讨论的内容进行深入思考，如探讨 3DP 砂型（芯）打印在新能源汽车、航空航天等领域的应用前景。通过课堂讨论与互动，教师可以引导学生深入了解 3DP 砂型（芯）打印的原理、工艺和应用，培养学生的思考能力和创新能力。同时，课堂讨论与互动也有助于增强学生的团队合作意识和沟通能力5。2.4 结合理论知识和实践操作在案例教学中，将 3D 打印工艺的理论知识与实际操作相结合非常重要，这不仅可以加深学生对理论的理解，还能提高他们解决实际问题的能力。通过使用高性能的激光选区熔化（SLM）技术，如德国EOS、美国 3DSystems 和国内的铂力特、湖南华曙等先进设备，学生可以学习如何运用前沿技术快速制造高品质的复杂零件。同时，通过案例教学，学生可以详细了解 SLM 工艺流程，包括前端的设计和准备工作、中端的打印和粉末铺粉过程、后端的表面处理和热处理等。每一个阶段都是实际操作的重要环节，通过理论学习和现场观摩，学生可以更好地了解和掌握整个 SLM 打印过程。SLM 技术的优势，如无模铸型、一体成型、设备自动化水平高、生成周期短，为传统金属加工业带来了变革。通过案例教学，学生不仅能学习这些技术的原理，还能了解到它们在实际生产中的应用和对环境的影响。由此可见，案例教学是连接 3D 打印工艺理论知识与实际操作的重要桥梁，通过具体案例分析，学生可以在实践中深化对 3D 打印技术的了解与应用。这样的教学方法有助于培养符合现代化工业需求的高技能人才，促进绿色铸造生产政策的实施，推动铸造行业的可持续发展。2.5 多元化评价方式第一，理论知识考核。通过书面考试，如选择题、简答题等，考核学生对 3DP 技术、SLM 技术、SLS 技术等基本理论知识的掌握程度。第二，实际操作考核。通过观察学生在实际操作过程中的表现，如操作熟练度、解决问题的能力、团队协作能力等，评估学生的实际操作能力。第三，创新思维考核。鼓励学生在实际操作中提出创新性的想法，教师可以观察学生的创新思维表现，如是否能提出新的设计思路、是否能优化工艺流程等。第四，作品质量评价。对学生作品进行质量评价，如选择较简单易操作的 FDM 工艺，让学生完成从设计、制作到处理的全过程，并对学生作品进行评价。第五，自我评价和同伴评价。鼓励学生进行自我评价，反思自己在学习过程中的优点和不足，同时也可以让学生互评，从不同角度了解学生的学习效果。第六，教师评价。教师可以根据学生的表现，及时提供反馈和建议，以帮助学生了解自己的优缺点，进一步提高自己的能力。通过以上多元化的评价方式，教师可以更全面地了解学生的学习效果，激发学生的学习兴趣和动力，有利于培养学生的创新思维和实践能力。3 结语案例教学法在 3D 打印工艺课程教学中的应用具有重要意义。教师应充分利用案例教学法，提高学生的实践操作能力、创新思维、问题解决能力、团队协作能力和理论联系实际能力，为培养具有实际应用能力的 3D 打印技术人才奠定基础。在具体实施过程中，要遵循基本原则，充分发挥案例教（下转第 252 页）252文艺教研而丰富教学内容与地点则有利于提高学生的学习积极性，引导学生高效完成语文知识的学习。第一，日常生活现象容易激发学生的好奇心，在进行语文教学时，可以构建相应生活场景，让学生感受其中的情感变化和情感冲突，迎合情感教育理念，丰富学生感知5。第二，可以适当拓展教师的教学内容与地点，举办相关活动，让学生在大自然和生活场所中观察不同的人事物，观察与记录其中的内容，并抒发对相应现象和风景的感悟。开展多样的教学活动，能够丰富学生的情感认知，是锻炼学生情感表达能力的关键。同时，在不同的地点，学生能够获得更真实的情感体验，这些都是课本中的文字无法带给学生的。这样的教学活动和教学内容，能够弥补教师教学的不足，加强情感教育在语文教学中的渗透。从情感本身出发，真实的场景会给学生带来极大的冲击，学生下意识的行为和动作能够映射学生心理，促进师生互相了解、相互尊重，也为师生的高效沟通奠定了基础。这样的教学形式和教学方法更符合实际，相应的情感变化能够加深学生对情感的认识，对学生的情感表达、阅读创作水平的提升具有积极的影响。3.5明确学生的教学主体地位，引导学生正确感受与认识情感明确学生的教学主体地位，引导学生正确感受与认识情感也是情感教育渗透的关键。目前，在中职院校的语文教学中，教师与学生之间的教学地位的转变面临较大阻力，学生以往的学习观念与目前的教学理念相悖，突然的位置转变会给学生造成不同程度的学习困难。因此，教师需要细心引导，培养学生独立学习的意识，让学生独立进行学习规划，对自己形成客观的认知，了解自己的学习基础和学习能力，为成为更好的自己而努力。教师则需要默默鼓励和支持学生，不断优化学生的学习体验，让学生在自主学习中把握文章的情感表达和情感寄托，为学生语文成绩的提高奠定坚实基础6。除此之外，对于实施的教学策略，教师和学生需要积极配合。教师要根据情感教育内容进行深造和进修，了解与掌握情感教育的核心，令其与日常的教学模式相匹配，更好地发挥情感教育的优势作用。学生则要跟随教师的脚步进行系统学习，掌握语文教学规律，认识到自己在学习中的不足，明确并逐步达成自己的学习目标。这样的学习态度与方法，不仅可以提升学生学习的自信心，还能提高学生语文知识学习和情感表达分析的效率。4 结语引导学生加强对文章背景的探究，把握文章深意；调动学生文章朗读的情感，善于使用多媒体等教学工具；创新教师的教学方法，达到情感教学的目的；丰富教学的内容与地点，提高学生的学习积极性；明确学生的教学主体地位，引导学生正确感受与认识情感等措施的应用可以有效提高中职语文教学中情感教育的渗透率。学生的情感感悟与表达可以靠后天培养，教师需要迎合目前的教学方针与教学理念，将情感教育渗透到日常教学中，鼓励学生正视情感、梳理情感和明确情感，这既有助于提高学生的语文成绩，又能为后续学生的阅读与写作奠定坚实的基础。参考文献：1 李莉莉.情感教育在语文教学中的有效渗透J.文学教育，2020（4）：186.2郑丽.浸润无声：审美教育和情感在中职语文教学中的有效渗透 J.现代职业教育，2020（8）：68-69.3 王希钰.情感教育在中职语文教学中的渗透策略J.内蒙古教育，2020（5）：64-65.4 王慧玲.小学语文教学中渗透情感教育的有效策略J.求知导刊，2019（51）：8-9.5 郭彦.情感教育在中职语文教学中的渗透J.西部素质教育，2019，5（4）：222.6 陈丽霞.融入情感教育，让语文教学更灵性：小学语文教学中有效渗透情感教育的策略J.小学生作文辅导（读写双赢），2018（4）：55.作者简介：易诗雨（1990），女，重庆人，硕士，讲师，研究方向：中职语文教育。（上接第239页）学法的优势。本文提出的策略能够让学生更好地掌握 3D 打印技术，为将来的工作和生活打下坚实的基础。参考文献：1 曹素红.核心素养视阈下3D打印课程教学改革探究J.中国现代教育装备，2023（1）：169-171，178.2 陈冲锋.3D 打印技术及应用型人才培养的研究J.产业科技创新，2022，4（6）：114-116.3 吕方方.高职学校“3D 打印”课程与教学现状的调研与分析 J.内江科技，2022，43（11）：80-82.4 张李超，郭强强.基于虚拟现实的 3D 打印课程沉浸式教学方法研究 J.科教导刊，2022（24）：128-130.5 周大帅，刘永志，郭灝，等.基于 OBE 理念的课程整合优化：以“3D 打印技术”课程为例 J.装备制造技术，2022（8）：216-219.作者简介：侯娟（1983），女，安徽淮南人，博士，副教授，研究方向：增材制造。