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FDM 3D打印技术在“机械设计基础”探究性教学实践中的应用

内容来源:机械设计与制造工程杂志      浏览次数:192      更新时间:2021-09-17

孙建芳,陈泽达,唐邕涛,胡广华,张〓东
(华南理工大学机械与汽车工程学院,广东 广州〓501640)
摘要:为了解决“机械设计基础”课程教学中普遍存在缺少课外拓展知识和缺乏对学生探究问题能力及自主创新能力的培养等问题,进行了基于FDM 3D打印的“机械设计基础”探究性教学模式的设计与实践,探讨了FDM 3D打印示教机的引入、设计、组装和应用,并运用SPSS 22.0软件进行了教学实践实施效果评价。结果表明,该探究性教学实践取得了良好的教学效果,极大地提高了学生的自主创新能力和工程实践能力。
关键词:机械设计基础;熔融沉积成型3D打印;探究性教学实践
中图分类号:TH122;G642〓〓文献标识码:A〓〓文章编号:2095-509X(2021)07-0087-05

教育部高等教育司关于开展新工科研究与实践的通知中指出,当前国家推动创新驱动发展,对工程技术人才提出了更高要求,迫切需要加快工程教育改革创新[1]。熔融沉积成型(fused deposition modeling,FDM) 3D打印技术逐渐进入大学教育并广泛应用于骨科临床教学、解剖学教学和服装设计教学改革中,极大地增强了学生学习的乐趣和自主性[2-6]。探究性教学模式是一种在教学过程中对主要知识点进行自主学习、深入探究并进行小组合作交流的教学模式,更有利于充分发挥学生的主体作用,有利于学生创新思维与创新能力的形成与发展[7]。 “机械设计基础”课程作为机械类和近机械类专业的专业基础课程,具有较强的应用性和实践性,是培养学生综合设计能力、创新能力的重要课程,因此对“机械设计基础”的教学实践提出新的需求,而FDM 3D打印技术的引入为“机械设计基础”探究性教学实践提供了新的思路[8-10]。
本文结合“机械设计基础”教学实践的特点,提出了基于FDM 3D打印的“机械设计基础”探究性教学模式的实施方法与步骤,不仅在“机械设计基础”教学实践中补充和深化现有教学内容,而且引导学生运用所学知识进行3D打印示教机的设计、组装和应用。最后,对基于FDM 3D打印技术的“机械设计基础”探究性教学实施效果进行了评价。

1〓存在问题
目前,“机械设计基础”教学实践中普遍存在的问题:
1)缺少课外拓展知识。
由于受到学时限制, 课堂教学以传授基础知识和基本原理为首要任务, 如在“机械设计基础”课程的传统教学实践中,主要讲授螺纹静连接和V带传动[11],而这些知识不能满足现代机械设计的需求,“机械设计基础”的经典教学内容缺乏引入科技前沿知识、研究热点知识以及与机械设计相关的拓展知识。随着3D打印技术在教育领域的广泛应用,需要在“机械设计基础”教学中引入与3D打印技术相关的机械设计课外拓展知识,以满足学生自主学习的需要。
2)缺乏对学生探究问题能力和自主创新能力的培养。
传统的“机械设计基础”教学中金属实物模型
不便带入教室,学生只能在实验室观摩实物模型,

基金项目:华南理工大学2019年度教研教改重点项目(x2jqY1172080);2018华南理工大学探究式本科教学示范课堂项目(x2jqY1181811)
作者简介:孙建芳(1973—),女,副教授,博士,主要研究方向为机械设计与增材制造,jfsun@scut.edu.cn.

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