3D打印技术在中职教育改革背景下的应用

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  【摘要】近年来,3D打印技术的迅速发展引起了社会特别是制造业的广泛关注,其应用领域越来越广。本文对3D打印技术在职业教育中的应用问题,针对中等职业教育的现状分析了职业教育课程改革的必要性,阐明了3D打印技术与中等职业教育相结合的重大意义。
  【关键词】3D打印技术 中等职业教育 应用
  3D 打印技术又称快速成型技术或添加型制造技术,它是将计算机的三维模型数据通过配套设备将纳米材料分层叠加,像打印机一样“打印”输出形成实物产品。经过近20多年的快速发展,这种将产品制造与互联网数字化设计相结合的3D 打印技术,除了在工业制造等领域得到广泛的应用以外,对于中等职业教育课程改革中所提倡的理实一体化教学更是锦上添花。以下介绍该技术在中等职业教育课程改革中应用的几点思考。
  一、中等职业教育改革的背景
  一直以来,传统的中等职业教育的课程设置和教学内容照搬照抄了高等教育的相应课程设置及内容,并没有考虑到中等职业教育对象的特点和就业方向的特点,片面地把一些晦涩难懂的甚至于我们的大学生都不容易掌握的知识强加给我们的中专生。这类学生本来就底子薄弱,对学习的兴趣不高,上课打瞌睡,这就导致了教师难教、学生难懂的恶性循环。
  中职教育是国家教育体系的重要组成部分, 在“大力发展职业教育培养高素质劳动者”的全国职业教育工作会议上, 温家宝总理强调:“ 中国特色的职业教育, 必须服务于社会主义现代化建设, 着力培养适应经济社会发展需要的高素质劳动者和技能型人才,必须满足城乡居民对职业教育的多样化需求,为他们的就业、创业和成才创造条件,必须与社会主义市场经济相适应, 实行政府主导、面向市场、多元办学的机制,必须与生产劳动和社会实践紧密结合, 实行灵活多样的人才培养模式, 逐步形成完备的现代职业教育体系。”这为我国的职教发展改革指明了方向。
  随着中国社会经济的快速发展,社会和企业对人才的需求已经从过去的一味追求高学历变为知识、技能相结合,尤其是对技能的要求越来越高,强调实际动手能力的培养。因此,职业学校的教育改革势在必行,教育的投资也越来越大。
  二、3D 打印技术的职业教育应用
  职业教育发展到今天,我们也一直在改革,比如德国的双元制、理实一体化、项目化教学、任务单驱动法等。但不管是哪一种教学方法,都离不开“实践”二字,否则就是纯粹的理论教学。实践学习的环节对于我们的学生来说,能够更好地理解相关的知识和进入职业角色。事实上,目前的职业教育,并不能完全达到将学校教学与企业实践的融合。
  3D 打印技术的出现,我认为不仅对工业的发展起到了革命性的作用,而且对我们的中职教育教学改革也具有重要的意义。
  3D 打印技术可以根据课程的要求打印出各种教学模型。例如,一个内部结构比较复杂的几何体,已知其中的两个投影视图,要求补画第三投影视图。这样的题型,在没有一定的制图知识功底和良好的空间想象能力,是比较困难的。但是,利用3D 打印技术就可以为我们直接打印模型,在打印的过程中来实现我们的教育教学。这样的过程,把图形变成了实物,再把实物变为题目中的第三视图,学生看懂了,老师也轻松了。
  这样的技术完美地解决了课堂上只能靠视频、图片等介质才能讲清楚的问题。也有些课程有现成的模型,但是题目是多种多样的,模型却变不了。3D 打印技术可以直接通过计算机的模型数据打印出所需要的模型,快捷、方便。
  三、3D 打印技术可能产生的问题
  一种新技术的发展与壮大,需要一个过程,3D 打印技术亦是如此。目前,该技术涉及与职业教育相结合的例子在国内几乎还没有,这就需要我们不断地去摸索适用于教育教学的各类3D 打印机。但是,教育用3D 打印机的发展仍然会受到很多方面的制约:
  首先是成本方面,3D 打印技术还在进一步的完善过程中,其3D 打印机的造价还比较昂贵,这对该技术的进一步发展带来了困难。
  其次是打印材料方面,3D 打印机的基本原理是快速成型技术,其打印材料多采用纳米材料,市场价格比较高,选择的局限性大,且成型产品的物理性能较差,安全方面有待提高。这势必会影响到学校决策层是否会选择使用3D 打印机为教育教学服务。
  第三是技术方面,3D 打印机尺寸规格还没有相应的标准,为了配合课堂教学,灵巧、轻便应成为主流。同时打印的速度也是制约与课堂教学相结合的因素之一,打印塑料制品大约要10个小时,而打印金属制品大约要100个小时,这就无法实现课堂的实时教学工作。
  对于上述问题,3D 打印技术与职业教育结合的发展方向是低成本、高效率。
  四、结语
  3D 打印技术的发展前景是美好的,职业教育的发展道路是曲折的,而3D 打印技术是否能够与职业教育实现真正的融合,如何真正地实现广泛应用,从根本上改变理论与实践相脱节的现状,实现实践-理论-实践的认知过程,还有很长的路要走。但不容置疑的是,3D 打印技术在中等职业教育中的应用会越来越多,这必将使我国的中等职业教育更上一层楼。
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