| 标题 | 信息化背景下3D技术在机械教学中的应用 |
| 范文 | 孙辉 [摘 要] 信息化条件下，3D技术的发展和成熟为3D技术应用于机械领域的教学创造了良好的技术条件，在当前的机械教学中，3D技术因其直观性、灵活性、真实还原等特点在教育工作中越来越受到广大机械技术人员的青睐。 [关 键 词] 信息化；3D技术；机械教学 [中图分类号] G712 [文献标志码] A [文章编号] 2096-0603（2018）33-0177-01 3D打印技术即快速成型技术的一种，它是一种以数字模型 文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。将3D技术运用到机械教学中，能在课堂中快速地制造出相应的机械模具，对解决部分学生空间想象力问题，帮助学生理解机械部件构造，理解部件的工作原理具有很大的推动作用。内容将重点分析3D技术在机械设计、运用等方面的应用及教学意义。 一、3D技术在制图教学方面的应用 在机械类专业课程教材中，机械制图作为重要的基础课程教材，教学内容和目标主要是培养学生独立看图、绘图的能力，在這一教学过程中，教师要重点培养学生的空间转换思维和空间想象能力。传统的机械制图教学中，由于设备技术有限，教师只能通过摆模型、挂模型图甚至是手绘模型的形式进行教学。这一教学方式对学生的空间想象能力有较高要求，无形中提高了教学门槛，降低了课堂教学效率。同时，这类教学办法还存在不够灵活、连贯性差的缺点，例如，在对相关组合机械的讲解中，挂图和手绘的教学形式无法完成机械的组合、拆卸过程，甚至无法达到立体环视的效果，课堂中单凭教师口头讲解，难免晦涩难懂，直接导致学生对该门课程产生恐惧感，慢慢失去学习兴趣。 3D技术可以通过实体建模功能，很快地解决上述教学问题。比如，空间三维实体截交、相贯内容，作为机械制图中的教学难点，讲解起来比较困难。如果学生缺乏必要的空间想象能力，仅依靠平面图像和教师的口述很难入门。在学习此部分内容时，可以引入三维建模训练。通过3D建模技术分析各类空间实体截交模型，学生既可以快速掌握截交、相贯的概念，也可以直观地了解截交线、相贯线的形式，加深学生的印象。 二、3D技术在设计教学方面的应用 传统的机械设计教学和实践通常都使用的是2D的设计方案，由于我们所处的空间是三维的，因此，用一个或者多个2D投影图来表达机械设计中的3D机械是不完整的。随着3D技术的发展应用，在机械设计教学中，跳过2D步骤，直接进行3D设计已经成为机械设计教学界的普遍观点。 在信息化时代，为培养学生三维设计的能力，我们把UG软件引入到机械设计课程中。在机械设计课程设计阶段，要求学生设计一个减速箱。采用二维设计，结构变动较大时则不得不重新设计和绘图，这往往需要耗费大量时间。而采用UG软件只需要修改零件的某个或某几个参数即可完成整体修改。UG不仅能完成三维造型，而且能完成三维造型产品的渲染，从而使设计出的产品外观更符合实际。同时，UG软件简单方便的操作，灵活的装配过程，能大大加深学生对装配体的理解，并加强了空间的概念。 三、3D技术在机械原理分析课程教学中的应用 机械原理是机械教学的重要内容，旨在解释机械的工作原理，使学生在了解基本的机械原理的同时，能针对简单的机械系统及其部分结构进行分析和设计，针对简单机械进行机构运动简图设计。 在机械课堂中阐释机械原理时，传统的教学方法只能从结构分析和理论分析的层面上进行讲解，机械真实的工作状态很难详细地展示给所有学生。利用3D技术进行机械动态模拟，将其制作成动画形式，供学生了解、学习。在动画形式中，教师能透过机械外壳，将机械内部的运作状态展示出来，并逐一进行分解讲解，机械内部原理将一览无余，对帮助学生理解机械原理起到巨大的辅助作用。 四、3D技术在机械操作规程教学中的应用 机械操作和维修是机械教学中的重要部分，也是机械教学学以致用最关键的部分。传统教学中，机械操作通常是由教师亲身示范，学生没有参与其中，教学效果往往不理想。部分学院采取教师指导，学生直接动手参与的教学方案，但这一方案危险系数较高、成本投入较大、耗时长，实际应用推广中阻力较大。如今3D技术的引进，恰好能解决这一教学难题。 比如，在“发动机拆装”这一最为基础的机械操作教学中，过去教学步骤如下：（1）教师进行关键步骤和注意事项的讲解；（2）教师亲自示范，向学生演示操作过程，并进一步强调注意事项；（3）教师在旁边观察监督，由学生自己动手操作。 在上述过程中，由于教学环境的限制，通常很难让所有的学生同时清楚地看到教师的操作步骤，但如果将学生进行分组，逐一向各组学生进行讲解，又会耗费大量时间。这样的教学步骤通常结果是只有部分“好运”的学生能真正学习和掌握课堂内容。 在3D机械教学中，教师可以在课前利用UG软件完成发动机的建模，然后利用3DMAX进行发动机拆装动画的制作。这样教师在课堂上可以将制作好的拆装动画展示给学生看，甚至可以将课件提前发送至学习群，让学生能在课前揣摩具体操作，熟悉注意事项，使学生直观地看到拆装过程，然后再进行实训，从而提高教学效果和效率。 综上所述，3D技术是信息化时代的重要产物，它的出现必然将影响和改变未来机械行业的发展，技术学院在机械教学中应接受3D技术，早日将3D技术融入教学，不仅是为了提高课堂教学效果，也是为了学生在未来行业竞争中占得先机。 参考文献： [1]王茜菊.3D打印技术在机械课程教学中的应用探究[J]. 科技经济导刊，2018，26（5）：20-21. [2]赵紫悦.3D打印技术在机械识图教学中的应用[J].职业教育（中旬刊），2018，17（4）：71-75. [3]李志勇.将3D打印技术融入机械教学的探索[J].职业，2017（6）：116-117. |
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