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3D打印在UG课程教学中的应用

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林俊生

[摘 ? ? ? ? ? 要] ?近年来，关于3D打印技术在教育领域运用的新闻越来越多。随着智能制造的进一步发展成熟，新的信息技术、控制技术、材料技术等不断被广泛应用到制造领域，3D打印技术也将在教育领域发挥积极的作用，3D打印走进教育行业成为一种常态，各技工院校也相继开设3D打印课程。

[关 ? ?键 ? 词] ?3D打印;UG课程;技校学生

[中图分类号] ?G712 ? ? ? ? ? ? ? ? [文献标志码] ?A ? ? ? ? ? ?[文章编号] ?2096-0603（2018）25-0176-01

一、概述

（一）什么是3D打印

3D打印技术，是以计算机三维设计模型为蓝本，通过软件分层离散和数控成型系统，利用激光束、热熔喷嘴等方式将金属粉末、陶瓷粉末、塑料、细胞组织等特殊材料进行逐层堆积黏结，最终叠加成型，制造出实体产品。

（二）什么是UG

UG是Unigraphics的缩写，这是一个交互式CAD/CAM（计算机辅助设计与计算机辅助制造）系统，它功能强大，可以轻松实现各种复杂实体及造型的建构。

二、技校学生的特点

技工院校大部分学生初中阶段学习成绩不好，受到学校和老师的关注少，他们的共同特点是：（1）智商较高，好奇心强，接受新生事物能力强。（2）很多人都有一技之长。（3）自信又脆弱，敏感而自私。（4）往往具有成年人很难理解的古怪爱好。（5）比较了解中国社会的主流思想和价值观，且价值观更加现实。（6）市场消费观念强烈，但名利作用被过分强化。

三、UG课程的教学

UG软件是集成CAD/CAM/CAE的大型软件，涵盖了工业制造从产品设计到生产的全套开发流程，功能非常强大，应用非常广泛。根据学生的特点并结合我校的实际情况，为更好地培养实用型和具有一定专业技术和技能的学生，在第二学年第二学期开设本课程。

（一）常用的UG教学方法

UG课程是一门偏重于实践的课程，特别强调培养学生的动手能力。由于技工院校学生素质不高，自觉能力和自控能力较低，通常采用的教学方法是：先由老师来讲解功能指令、按钮的使用;然后给出一个实例，并将实例操作示范一遍;最后学生模仿老师的操作步骤将老师给定的例子练习一遍。这种方法学生大多能模仿完成给定的实例，但要独立去完成其他造型时会显得无从下手。

（二）学生对于UG的应用能力低下

在多年的本课程教学过程中发现，大部分学生在开始学习UG课程时信心很足、很感兴趣，随着学习深入、难度提高又缺少课后练习拓展，导致应用能力低下，主要体现在：（1）在教学过程中软件命令的讲解篇幅较大，学生不能够理解;（2）教学针对实例对象，学生在课堂上只练习教学上的实例拓展应用少，在独立面对其他实例时感觉无从下手;（3）学生只在课堂上进行学习和练习，课后使用软件少，由于学生自觉性差，对于像UG这种实操性强的课程，不加以练习很容易遗忘。

四、3D打印诱导教学

在UG课程的教学中，讲究“学”和“做”相结合，因为本课程是第二学年第二学期的课程，学生学习了机械制图和AutoCAD等课程后有一定的读图绘图能力。采用诱导教学能改变教师为主导的灌输式教学，以学生为主体，使学生能积极思考，改被动为主动，充分调动学习热情和积极性。

教学过程中通过展示3D打印好的产品（该产品为“阿里”造型盒，内宿学生用来装肥皂），激发学生的兴趣，引导学生去思考产品是由哪些功能指令做出的造型、如何导出造型并完成3D打印。

造型盒的制作过程：打开UGNX7.5软件进入草图状态绘制“阿里”平面图形（如图2）;完成草图绘制进行拉伸，设置拉伸参数，完成“阿里”造型（如圖3）;对“阿里”造型进行抽壳设置并完成造型盒的制作（如图4）;导出“阿里”造型盒，导出格式为stl（如图5）;打开Cura切片软件对“阿里”造型盒进行参数设置（如图6）;参数设置完成后导出处理文件;打开3D打印机进行打印机操作、参数设置、打印完成产品。

通过“阿里”造型盒的制作，学生可以较快地掌握圆弧相切约束、剪切在草图绘制中的实际运用，拉伸功能参数的设置，抽壳功能设置实体功能的运用，导出造型格式等UG功能指令的运用。

UG教学大多是在机房完成上机作业，每个学生思路和操作不一样，完成作业的时间也不相同，因此，布置课堂练习题目针对性强，突出所讲指令的常规功能，与所讲指令和实例相似的应用，以达到巩固的目的，同时也侧重于所讲指令扩展功能的运用，这样更有利于充分发挥学生的创造能力，激发学生的想象力。

五、结语

通过教学实践表明，3D打印运用在UG课程教学中，能充分调动学生学习的积极性，让学生在创新能力和动手实践能力上得到训练，将学生的创意、想象变为现实，将极大地提高学生动手和动脑的能力;对学生知识的传授由传统教学方法变为学生能力的培养，极大地激发学生的兴趣，使得对知识的掌握更牢固。

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