浅谈3D技术在中职机械教育中的实施
论文摘要：随着3D技术在机械领域中的不断发展，3D技术已经越来越受到广大机械领域技术人员的青睐。在我国不管政府还是民间企业开始逐渐加大了对机械3D技术的支持。而随着职业技术教育的不断发展和进步，教学手段的不断创新，3D技术已经在各级学校中广泛使用。职业学校有着与企业的紧密联系，目前企业已经在各种领域中开始并广泛使用3D技术设计、仿真、加工等。应该说3D技术以其鲜明的特点，丰富的教学资源，形象生动的情景教学能够充分调动出学生的学习积极性，提高学生的自我设计创新能力，和自主的学习能力。相信不久的将来随着3D技术的不断发展，3D技术将成为必不可少的技能和成为现代化的技术基础要求。
论文关键词：3D技术, 中职机械类，教育实施
本文重点阐述了针对传统的机械课程的教学模式和多媒体课件中存在的问题，通过pro/e这一款3D设计软件作为例子，根据实际情况引入到中职教育的课程教学中，解决中职学生的学习基础较差，空间想象能力不足的问题，有效的提高学生理解机械教学内容，大幅度提高教学效率，为学生接轨企业打好良好的基础。
一、 机械类学科的教学现状模式及发展状况
中职机械类课程是工程技术类等相关专业的相当重要的技术基础课程，其主要任务是培养学生掌握机械技术的基本知识和基本技能，初步具有分析机械功能、动作及使用一般机械的能力，为学生今后解决生产实际问题和继续学习打下基础，因此如何有效教学，提高课堂教学效率是非常重要的。机械类学科要求学生具有空间逻辑思维能力和空间构型能力。很多学生从机械制图开始就缺乏空间想象能力，对机械类学科学习很吃力，甚至于讨厌学习机械类课程，尽管通过现在课程改革已经优化了课程教学内容，实物、模型、多媒体教学等等也被充分的应用在课堂上，但是仍存在较多的缺陷，一方面学生会觉得多媒体教学信息量太多，教师一般像走马观花一样介绍一下，节奏较快，很多教学内容在屏幕上停留的时间非常短，并不能让学生在短时间内掌握知识点；而实物、模型虽然能够在课堂上直接的给予学生直观的记忆，但是由于实物、模型等数量有限，且不容易携带等等缺点，显然不足以满足现有的教学要求。
而将3D技术运用于机械类的教学过程和实践性的环节，能够直接在课堂中直接建立三维模型，进行虚拟装配，或者进一步使用三维动画演示和运动特性分析，甚至可以运用3D打印技术迅速可以将课堂设计产品及时打印出实物，真正达到“所见即所得”。由此能够大幅度提高学生的学习兴趣，激发学生的创新意识，全面提高学生的设计能力。
二、 努力进行教学改革，全面建立3D设计能力培养模式
学习的认知规律是一个循序渐进的过程，机械类的教学更是如此，传统的教学方法无法对于图形的演变或机构的工作过程进行直观化，一般教师在课堂上很难通过语言形象的表达出来，影响了学生学习机械类课程的兴趣。
例如我们在机械课程设计中，需要学生对齿轮减速器进行设计，由于学生仅仅是在理论上了解了齿轮减速的结构、原理；而对减速器的设计、制造、安装、调试、使用和维护等工艺过程缺乏实际的感性认识．致使对大量的工艺问题缺乏认真的考虑。因此在真正是设计中很多学生只会依葫芦画瓢，而没有真正掌握设计的理念。很多学生通过课程设计，对于课程设计的认识始终只停留在二维图纸上．并不能很好地了解结构设计对整机性能的影响以及单个零件与整机之问的关联关系，再加上缺乏直观的认识和理解，往往对于结构设计是否合理也不得而知．难以激发学生更高一级思维和创造欲望，也不能最大限度地提高学生的实际设计能力和创造性设计能力。而我们通过3D设计能够解决很多的问题，确确实实地把提高学生的设计能力作为主要的教学目标，动用一切的方式和手段使得学生的学习能力有了大幅度的提高。下图一是目前根据使用书本与模型计算相结合的模式，在设计过程中，学生通过大量的计算获得数据，并在图纸上作出装配图，而在几周课程设计结束后大量的学生仍然处于对减速器一知半解的地步上。而图二是利用Pro/ENGINEER的实体造型功能快速有效的帮助学生形象直观地理解减速器内部结构等难点。只需要造型出实体，就可以利用Pro/ENGINEER软件，动态地看到减速器的内部运动方式．这样就可以使学生很快理解和掌握设计的理念，使学生的想象能力和思维转换能力显著增强。
三、注重在实践性教学环节中应用3D工程软件
加强实践是环节是中职院校机械专业的关键，在机械类专业中，从基础课机械制图开始就把培养学生的实践和动手能力作为首要目标来完成。不管是机械设计专业、模具专业还是数控技术专业都是要求学生首先提出可行性分析，然后拟定设计方案，通过计算确定尺寸，然后利用Pro/ENGINEER三维设计软件对设计的零件造型，完成之后装配、干涉检验。在这一过程中学生可以很清晰的看到结构的可行性，尺寸的合理性，运动能否实现性等等。Pro/ENGINEER有着自顶向下的设计方式和强大的参数化功能，修改参数就能完成整体的修改。
此外。学生还可以应用Pro/E的机械运动分析功能，直观地观察各零件的运动状态，制作模拟动画，使得设计过程与学生脑海的影像更加符合。使学生从感性上能够更加深入地理解设计的内涵和本质．能够更好地增强学生的设计想象力。这一点是传统的二维设计所没有的特点，通过3D设计学生可以大幅度提高设计速度，让学生从2D设计进入3D设计的理解得到进一步的加深。
随着3D技术的进一步深化，3D打印技术将进一步深化教学改革，明确教学的目的就是要让学生在实践中掌握知识点，使学生切实体会到一种全新的设计方法和工作乐趣．激发出强烈的学习愿望，从而强化了学生的创新兴趣和创新意识。3D打印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。图三和图四就是利用3D打印技术进行教学的模式。
通过以上说明，我们可以看出在国家大力发展技工院校的大背景下，3D技术对于职业院校机械类专业教学改革有着巨大的推动作用，也是本次国示范教学改革的重要核心技术和内容，通过借鉴德国职业院校和新加坡职业院校的先进经验，大力推广和普及3D技术，一方面可以大大提高学生的学习效果，另一方面结合一些真实的设备实训环境可以帮助学校培养出企业真正需要的技术人员，应用3D技术在教学中将是职业院校教学改革的一大举措，也是对职业院校教学模式和教学内容创新的一次探索，对于推进我国的机械类专业有着积极的作用。
可以预测在不久的将来，3D技术将引领和推动机械类职业教育的新进程！
参考文献：
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