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[摘 要] 中职学校的机械制图课程是一门极具实践性和基础性的专业课，能够对学生的空间思维、绘图能力和创新能力进行有效培养。基于此，首先以提高中职机械制图教学质量为目标，对这门课程的特点进行分析，其次阐述3D打印技术在机械制图教学环节的应用价值，最后论述了基于3D打印技术有效开展机械制图教学的方法。
[关 键 词] 3D打印技术;中职学校;机械制图;实践教学
[中图分类号] G712 [文献标志码] A [文章编号] 2096-0603（2021）25-0170-02
让3D打印技术走进中职学校课堂是教育部的明确要求，更是提高课堂教学先进性和实践性的重要方法。对于工科专业的中职生而言，机械制图是必修课，丰富这门课程的教学手段，可以为提升学生的学习兴趣和质量提供极大帮助。为此，相关教师应该积极推进3D打印技术在中职机械制图教学中的合理应用。
一、机械制图课程教学特点
机械制图属于中职工科专业必修课，学生需要在课上学会机械图样的识读和绘制，掌握三视图、轴测图、装配图、零件图的绘制方法和技巧，并且拥有一定的制图基本知识与投影基础。对于尚未建立空间立体思维或空间想象能力较差的学生来说，这门课程难度颇高。而且，在机械制图教学环节中，教师还需要向学生传授机械原理、测绘经验以及相关工作的国家标准和法规，课程内容十分丰富且学习量巨大，学生往往会面临较大的学习压力。对于大部分中职生来说，他们可以从三维立体图形中抽取出二维投影，但反向想象和绘图并不容易，这也成为机械制图课程的教学难点。为了提高教学质效，教师必须选用更具灵活性、直观性和科学性的教学方法。
二、3D打印技术在机械制图中的应用价值
3D打印技术是一种造物技术，它能够基于逐层打印方式，依托数字模型文件和粉末材料，快速构造物体，将三维设计图纸以实体物品的方式呈现出来。在应用该技术时，必须以打印机为载体。当前，3D打印技术被广泛应用在了海军舰艇、电子行业、医学领域和教育领域当中。以3D打印技术开展机械制图教学极为可行，不仅可以丰富教学手段，引起学生兴趣;更能够为学生提供建模机会和实践平台，让学生的空间想象力得到切实锻炼[1]。基于这种技术，教师可以更加直观而具体地展现机械部件，利用可视化方法帮助学生准确理解机械工作原理和结构，为提升中职生的学习成效奠定基础。
三、基于3D打印技术的中职机械制图教学策略
以往，机械制图课程教师大多会选择利用静态化教具进行讲解、示范和案例展示，但此类教学方法并不能真正引起学生兴趣，也难以保障学生切实掌握机械原理、构造以及绘制方法，更难以培养学生的创新性思维和能力。为了改变这种情况，中职教师需要选择灵活性与实践性更高的教学方法，并着力提升个性化教学水平。在中职机械制图教学当中，融入3D打印技术十分可行，但相关教师需要提高该技术应用的合理性，从而确保技术的价值能够得到充分发挥，真正为提高该门课程教学成效奠定基础。
（一）激发学生的学习兴趣
机械制图课程内容多且学习难度大，致使许多中职生都产生了厌学心理，在这种状态之下提升课程教学质量谈何容易。因此，在应用3D打印技术时，相关教师需要借助该技术充分激发学生的学习兴趣，引导他们主动参与课程教学，让基于3D打印技术的机械制图课程教学质量能够得到提升。虽然大部分中职生都对3D打印技术有所耳闻，但鲜少有学生真正接触过相关设备和技术，更未在学习中使用过这种技术。为此，教师可以利用中职生的好奇心和新奇感，以3D打印技术为基础循序渐进地讲授机械制图课程知识，让学生始终保持充足的学习热情，从而提高教学成效。
在实践工作当中，机械制图教师可以利用3D打印技术，构建完善的课程教学框架，保证3D打印机能够充分融入课堂，为各个教学环节提供辅助。比如，教师可直接引入3D打印技术，让3D打印机走进课堂，让学生通过自主探究和学习掌握这种技术的应用方法，进而让基于3D打印技术的机械制图教学工作事半功倍。为了充分激发学生的学习兴趣，教师可将3D打印技术分别应用在课前准备、课堂教学和课后作业当中，让学生全方位感受3D打印技术的魅力，基于打印出的实物完成知识的学习。
（二）营造三维建模的教学氛围
三维建模是3D打印技术的基础，也是机械制图课程的教学重点。中职生只有具备良好的三维建模能力，能够绘制三维模型，才能将课程知识融会贯通。为此，机械制图教师需要合理构建三维建模学习模式，借助3D打印技术培养中职生的立体思维，以便于深入理解重点知识。比如，利用CAD软件转化三视图，将其变换为可视化实体模型，为实现机械特点的直接观察做好充足准备;利用3D打印机，打印单位建模作品，让中职生基于亲眼所见将机械图形、模型以及实体连接起来，为激发学生学习兴趣、降低教学难度奠定基础。
借助3D打印技术，教师需要中职生的思维转换能力，让他们能够自主完成二维图形与三维实物之间的转换，通过将抽象的知识转化为直观实践，提高学生的理解能力。在教学环节，相关教师需要利用三维软件、多媒体设备以及3D打印机共同构建三维模型教学模式[2]。此时，教师需要基于三维软件完成三维模型设计与制作，引导学生在制作模型的過程中真正地学会读图、识图以及用图，使其能够根据装配图和剖视图设计出符合要求的三维模型;还应该借助三维模型的诞生，帮助中职生掌握3D打印机的使用方法，并且从实物角度出发读取模型的结构信息，让他们能够更加深刻地记忆知识点。 在实践中，教师必须提升中职生的参与感，切忌大包大揽。比如，组织学生基于小学学习模式，自主体验机械模型的设计、绘制（二维图）、建模（三维图）和3D打印成型，让他们能在参与过程中逐步培养工程概念、立体思维和创新意识，从而为提高机械制图教学水平提供保障[3]。此外，教师还需要引导学生基于3D打印技术和打印成型的作品，反推自己的设计缺陷，从而为提升模型设计的科学性和模型转换的正确性奠定基础。当学生设计的三维模型无法被打印时，教师可开展针对性教学，带领他们学习3D打印的STL格式转换方法并开展模型结构设计缺陷分析，通过详细讲解和分析帮助学生了解绘图标准，提高他们的绘图水平;教师还可以打印实物充当教具，从而提高学生的识图能力。
（三）应用STEAM教学模式
对于中职教师而言，在机械制图课程当中应用3D打印技术开展教学，就必须突出3D打印技术的专业性，学生不仅要将3D打印机当成基于三维模型造物的机械，更应该将其当作小型数控机床。即是说，中职生应该深入理解与掌握这种技术原理以及相关机械的使用要点，从而真正地培养和提升他们的创造力、实践力。在教学过程中，教师也应该突出工程和技术教育并强调实践性和实用性。要提升基于3D打印技术的机械制图教学质效，相关教师就必须拥有跨学科教学思维并且选用适宜的教学方法。从这一角度来看，利用3D打印技术开展STEAM教学十分可行，将会为实现多学科融合教学和综合实践提供保障。
以螺纹制图为例，教师可利用3D打印技术设计STEAM教学方案，基于课堂教学全面提升中职生的综合素养。本次教学的目标是，让中职生掌握螺纹的基本知识、基础要素以及规定画法;学会使用绘图软件以及3D打印机绘制螺纹机械图并制造实物;了解螺纹的分类以及原理;学会高效绘制螺纹。在实践中，教师需要基于3D打印技术，引导学生通过实物以及课件中的图片观察螺纹，进而提升他们的学习兴趣，然后再逐步讲述螺纹的规定画法，让学生了解其真实投影与国家绘制标准的差异，从而切实掌握螺纹画法。
（四）强化实践练习与创新
3D打印技术的应用，为中职生提供了实践平台，教师应该借助3D打印技术发挥机械制图课程的实践性。以往，中职教师大多十分重视理论教学，学生掌握了大量的机械制图技巧，也能绘制出符合标准的二维图形，但是却没有将图纸转化为实物的机会，图纸的可用性也无从验证。而3D打印技术的融入，将会为学生提供造物机会，他们能够借助3D打印机将自己的作品制作出来，从而激发他们的学习和创新热情。通过3D打印实践，学生的学习自主性以及主动思考能力将会得到有效培养，当他们着力解决三维模型无法被打印的问题时，将会充分调动所学知识，并在这一过程中将理论与实践相连。而且，依托3D打印实践，能够将学生天马行空的思维转化成实质，这十分有助于提升中职生的创新能力。
在实际作业环节，机械制图教师应该充分放权，给予学生实践自由和机会进而引导他们将自己的创意设计成模型并打印成型。比如，基于3D打印技术开展创新创业教育，引导学生利用机械绘图和建模思维解决现有问题，以机械制图知识助推创新创业。在此环节，教师可面向全班学生布置任务，然后引导学生以小组为单位完成模型的获取、建立和实现。中职生应该基于机械制图的知识点，将任务主体的三视图、装配图和零件图绘制出来，抽取实物信息用于开展创意设计;然后集思广益，进行空间想象与联想、推力测试、计算检验和动画仿真完成模型的建立;再借助3D打印机打印模型获得创意设计实物;最后，教师可组织全班同学共同分析评价设计成果，为学生提供中肯的建议和指导，帮助他们更深入地理解知识、优化模型。
总而言之，机械制图课程教学的实践性、创新性和技术性要求较高，以3D打印技术开展教学能够弥补传统教学方法的不足，为提高教学质量和效率奠定基础。在实践中，教师应该积极构建三维建模学习模式，并为学生提供充足的实践机会;还应该充分发挥实物展示的价值，充分激发学生的学习兴趣;更应该选用多元教学模式，培养学生的创新能力。
参考文献：
[1]王莉霞，彭敏，周磊.双创背景下3D打印技术在机械制图课程教学中的应用研究[J].装备制造技术，2020（9）：106-108.
[2]刘小娟.中职课程教学目标内容合理设定与路径有效选择的探索：以《机械制图》课程教学为例[J].中国培训，2019（10）：46-47.
[3]黃燕.AutoCAD、UG及3D打印技术在“机械制图”课程中的辅助教学研究[J].湖北广播电视大学学报，2019，39（2）：52-56.
编辑 张 慧
[关 键 词] 3D打印技术;中职学校;机械制图;实践教学
[中图分类号] G712 [文献标志码] A [文章编号] 2096-0603（2021）25-0170-02
让3D打印技术走进中职学校课堂是教育部的明确要求，更是提高课堂教学先进性和实践性的重要方法。对于工科专业的中职生而言，机械制图是必修课，丰富这门课程的教学手段，可以为提升学生的学习兴趣和质量提供极大帮助。为此，相关教师应该积极推进3D打印技术在中职机械制图教学中的合理应用。
一、机械制图课程教学特点
机械制图属于中职工科专业必修课，学生需要在课上学会机械图样的识读和绘制，掌握三视图、轴测图、装配图、零件图的绘制方法和技巧，并且拥有一定的制图基本知识与投影基础。对于尚未建立空间立体思维或空间想象能力较差的学生来说，这门课程难度颇高。而且，在机械制图教学环节中，教师还需要向学生传授机械原理、测绘经验以及相关工作的国家标准和法规，课程内容十分丰富且学习量巨大，学生往往会面临较大的学习压力。对于大部分中职生来说，他们可以从三维立体图形中抽取出二维投影，但反向想象和绘图并不容易，这也成为机械制图课程的教学难点。为了提高教学质效，教师必须选用更具灵活性、直观性和科学性的教学方法。
二、3D打印技术在机械制图中的应用价值
3D打印技术是一种造物技术，它能够基于逐层打印方式，依托数字模型文件和粉末材料，快速构造物体，将三维设计图纸以实体物品的方式呈现出来。在应用该技术时，必须以打印机为载体。当前，3D打印技术被广泛应用在了海军舰艇、电子行业、医学领域和教育领域当中。以3D打印技术开展机械制图教学极为可行，不仅可以丰富教学手段，引起学生兴趣;更能够为学生提供建模机会和实践平台，让学生的空间想象力得到切实锻炼[1]。基于这种技术，教师可以更加直观而具体地展现机械部件，利用可视化方法帮助学生准确理解机械工作原理和结构，为提升中职生的学习成效奠定基础。
三、基于3D打印技术的中职机械制图教学策略
以往，机械制图课程教师大多会选择利用静态化教具进行讲解、示范和案例展示，但此类教学方法并不能真正引起学生兴趣，也难以保障学生切实掌握机械原理、构造以及绘制方法，更难以培养学生的创新性思维和能力。为了改变这种情况，中职教师需要选择灵活性与实践性更高的教学方法，并着力提升个性化教学水平。在中职机械制图教学当中，融入3D打印技术十分可行，但相关教师需要提高该技术应用的合理性，从而确保技术的价值能够得到充分发挥，真正为提高该门课程教学成效奠定基础。
（一）激发学生的学习兴趣
机械制图课程内容多且学习难度大，致使许多中职生都产生了厌学心理，在这种状态之下提升课程教学质量谈何容易。因此，在应用3D打印技术时，相关教师需要借助该技术充分激发学生的学习兴趣，引导他们主动参与课程教学，让基于3D打印技术的机械制图课程教学质量能够得到提升。虽然大部分中职生都对3D打印技术有所耳闻，但鲜少有学生真正接触过相关设备和技术，更未在学习中使用过这种技术。为此，教师可以利用中职生的好奇心和新奇感，以3D打印技术为基础循序渐进地讲授机械制图课程知识，让学生始终保持充足的学习热情，从而提高教学成效。
在实践工作当中，机械制图教师可以利用3D打印技术，构建完善的课程教学框架，保证3D打印机能够充分融入课堂，为各个教学环节提供辅助。比如，教师可直接引入3D打印技术，让3D打印机走进课堂，让学生通过自主探究和学习掌握这种技术的应用方法，进而让基于3D打印技术的机械制图教学工作事半功倍。为了充分激发学生的学习兴趣，教师可将3D打印技术分别应用在课前准备、课堂教学和课后作业当中，让学生全方位感受3D打印技术的魅力，基于打印出的实物完成知识的学习。
（二）营造三维建模的教学氛围
三维建模是3D打印技术的基础，也是机械制图课程的教学重点。中职生只有具备良好的三维建模能力，能够绘制三维模型，才能将课程知识融会贯通。为此，机械制图教师需要合理构建三维建模学习模式，借助3D打印技术培养中职生的立体思维，以便于深入理解重点知识。比如，利用CAD软件转化三视图，将其变换为可视化实体模型，为实现机械特点的直接观察做好充足准备;利用3D打印机，打印单位建模作品，让中职生基于亲眼所见将机械图形、模型以及实体连接起来，为激发学生学习兴趣、降低教学难度奠定基础。
借助3D打印技术，教师需要中职生的思维转换能力，让他们能够自主完成二维图形与三维实物之间的转换，通过将抽象的知识转化为直观实践，提高学生的理解能力。在教学环节，相关教师需要利用三维软件、多媒体设备以及3D打印机共同构建三维模型教学模式[2]。此时，教师需要基于三维软件完成三维模型设计与制作，引导学生在制作模型的過程中真正地学会读图、识图以及用图，使其能够根据装配图和剖视图设计出符合要求的三维模型;还应该借助三维模型的诞生，帮助中职生掌握3D打印机的使用方法，并且从实物角度出发读取模型的结构信息，让他们能够更加深刻地记忆知识点。 在实践中，教师必须提升中职生的参与感，切忌大包大揽。比如，组织学生基于小学学习模式，自主体验机械模型的设计、绘制（二维图）、建模（三维图）和3D打印成型，让他们能在参与过程中逐步培养工程概念、立体思维和创新意识，从而为提高机械制图教学水平提供保障[3]。此外，教师还需要引导学生基于3D打印技术和打印成型的作品，反推自己的设计缺陷，从而为提升模型设计的科学性和模型转换的正确性奠定基础。当学生设计的三维模型无法被打印时，教师可开展针对性教学，带领他们学习3D打印的STL格式转换方法并开展模型结构设计缺陷分析，通过详细讲解和分析帮助学生了解绘图标准，提高他们的绘图水平;教师还可以打印实物充当教具，从而提高学生的识图能力。
（三）应用STEAM教学模式
对于中职教师而言，在机械制图课程当中应用3D打印技术开展教学，就必须突出3D打印技术的专业性，学生不仅要将3D打印机当成基于三维模型造物的机械，更应该将其当作小型数控机床。即是说，中职生应该深入理解与掌握这种技术原理以及相关机械的使用要点，从而真正地培养和提升他们的创造力、实践力。在教学过程中，教师也应该突出工程和技术教育并强调实践性和实用性。要提升基于3D打印技术的机械制图教学质效，相关教师就必须拥有跨学科教学思维并且选用适宜的教学方法。从这一角度来看，利用3D打印技术开展STEAM教学十分可行，将会为实现多学科融合教学和综合实践提供保障。
以螺纹制图为例，教师可利用3D打印技术设计STEAM教学方案，基于课堂教学全面提升中职生的综合素养。本次教学的目标是，让中职生掌握螺纹的基本知识、基础要素以及规定画法;学会使用绘图软件以及3D打印机绘制螺纹机械图并制造实物;了解螺纹的分类以及原理;学会高效绘制螺纹。在实践中，教师需要基于3D打印技术，引导学生通过实物以及课件中的图片观察螺纹，进而提升他们的学习兴趣，然后再逐步讲述螺纹的规定画法，让学生了解其真实投影与国家绘制标准的差异，从而切实掌握螺纹画法。
（四）强化实践练习与创新
3D打印技术的应用，为中职生提供了实践平台，教师应该借助3D打印技术发挥机械制图课程的实践性。以往，中职教师大多十分重视理论教学，学生掌握了大量的机械制图技巧，也能绘制出符合标准的二维图形，但是却没有将图纸转化为实物的机会，图纸的可用性也无从验证。而3D打印技术的融入，将会为学生提供造物机会，他们能够借助3D打印机将自己的作品制作出来，从而激发他们的学习和创新热情。通过3D打印实践，学生的学习自主性以及主动思考能力将会得到有效培养，当他们着力解决三维模型无法被打印的问题时，将会充分调动所学知识，并在这一过程中将理论与实践相连。而且，依托3D打印实践，能够将学生天马行空的思维转化成实质，这十分有助于提升中职生的创新能力。
在实际作业环节，机械制图教师应该充分放权，给予学生实践自由和机会进而引导他们将自己的创意设计成模型并打印成型。比如，基于3D打印技术开展创新创业教育，引导学生利用机械绘图和建模思维解决现有问题，以机械制图知识助推创新创业。在此环节，教师可面向全班学生布置任务，然后引导学生以小组为单位完成模型的获取、建立和实现。中职生应该基于机械制图的知识点，将任务主体的三视图、装配图和零件图绘制出来，抽取实物信息用于开展创意设计;然后集思广益，进行空间想象与联想、推力测试、计算检验和动画仿真完成模型的建立;再借助3D打印机打印模型获得创意设计实物;最后，教师可组织全班同学共同分析评价设计成果，为学生提供中肯的建议和指导，帮助他们更深入地理解知识、优化模型。
总而言之，机械制图课程教学的实践性、创新性和技术性要求较高，以3D打印技术开展教学能够弥补传统教学方法的不足，为提高教学质量和效率奠定基础。在实践中，教师应该积极构建三维建模学习模式，并为学生提供充足的实践机会;还应该充分发挥实物展示的价值，充分激发学生的学习兴趣;更应该选用多元教学模式，培养学生的创新能力。
参考文献：
[1]王莉霞，彭敏，周磊.双创背景下3D打印技术在机械制图课程教学中的应用研究[J].装备制造技术，2020（9）：106-108.
[2]刘小娟.中职课程教学目标内容合理设定与路径有效选择的探索：以《机械制图》课程教学为例[J].中国培训，2019（10）：46-47.
[3]黃燕.AutoCAD、UG及3D打印技术在“机械制图”课程中的辅助教学研究[J].湖北广播电视大学学报，2019，39（2）：52-56.
编辑 张 慧