浅析任务驱动法在数控加工和3D打印教学中的应用

浅析 任务驱动法在数控加工和 3D打印教学中的应用

符雷

（云南工程职业学院 云南 安宁 650304 ）

摘要：本文首先介绍了数控加工技术和3D打印技术的概念，主要分析了两种加工技术的使用范围和不同点，以及在不同领域的应用。文章紧接着阐述了任务驱动法，其主要讲解了任务驱动法的定义，分析在高等职业院校教学过程中使用任务驱动法的关键点。最后讨论了任务驱动法在数控加工和3D打印技术教学中的应用方法。

关键词：任务驱动法；数控加工技术；3D打印技术；职业教育

引言

随着我国经济与社会的快速发展，数控加工技术和3D打印技术有着更为广泛的应用，改善着当前不同行业的发展方向。但是学校培养的数控技术和3D打印技术的学生和企业需要的员工在专业素质上往往存在一定的差距，分析当前数控加工和3D打印在云南省部分高校和企业的运用情况，受云南支柱产业的影响，3D打印技术目前主要在高等院校和少部分企业中使用，企业注重按市场需求进行生产销售，但在学校教育中的发展运用还不够成熟；数控加工技术的教学不论在企业生产中，还是在高校教育中，都得到了广泛的运用。为了更好的提高学生对相关技术的学习效果，增强学生的就业竞争力，本文提出了任务驱动法进行项目式教学，通过走访昆明义齿加工有限公司、家红齿科、昆明机床厂、云南机床厂等企业调研，以及云南各高校对增材及减材制造技术在课堂中的应用情况，并通过实际教学效果对比，总结了以任务驱动法进行项目式教学在教学中的应用方法。具体如下：

1数控加工技术和3D打印技术介绍

3D打印即快速成型技术，是当代一种新型的增材制造技术，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，通常是采用数字技术材料打印机来实现，常在模具制造、工业设计等领域被用于制造模型，后逐渐用于一些产品的直接制造，已经有使用这种技术打印而成的零部件。该技术在珠宝、鞋类、工业设计、建筑、工程和施工（AEC）、汽车、航空航天、牙科和医疗产业、教育、地理信息系统、土木工程、军工以及其他领域都有所应用。

而数控技术是使用数字化信息，按给定的工作程序、运动轨迹和速度，对控制对象进行控制的一种技术，文中特指在数控机床上进行零件加工的一种工艺方法，其实质是数控机床按照事先编制好的加工程序，对零件进行自动加工的工艺过程，用数字信息控制零件和刀具位移的机械加工方法。它是解决零件品种多变、形状复杂、精度高等问题和实现高效化和自动化加工的有效途径。

2任务驱动法

任务驱动法则是建立在教学理论的新型教学防范，用不断的问题激发学习者的学习动机以及兴趣，充分发挥学生的学习能动性。在逐渐完成教师布置的学习任务过程中，学生的解决问题的能力、分析问题的能力以及将理论知识转化为实践的能力得到了提升。

在数控加工技术和3D打印技术教学过程中，任务驱动教学可以让学生们知道接下来某一步学习任务，在老师的指导下，进一步掌握数控编程技术、伺服系统的控制原理以及3D打印原理等，课程主要采取“以实体建模为基础、以创新设计为导向”的方式，引导学生进一步掌握CAD、CAM等工程软件的应用能力，并通过数控机床进行加工和3D打印机进行打印，在完成课堂任务的同时，掌握增材制造和减材制造的方法，能够灵活选择。

3任务驱动法在数控加工技术和3D打印技术教学中的应用

3.1科学制定人才培养方案

任务驱动法需要重视 3D打印技术与数控技术核心课程在人才培养方案里的课程设置及学时分配。要求教师走访企业并分析企业对于数控加工技术和3D打印技术的岗位要求，在遵循学生认知规律的前提下，及时调整课程的开课顺序及课时安排，优化实验与理论课时的配比，尽可能让学生能够随着课程的开展掌握相关专业技能，最终达到企业岗位要求。科学制定人才培养方案需要根据开课学年、课时设置以及考核形式进行调整，根据企业典型工作任务分析，调整3D打印技术课程与数控技术课程的课时设置以及考核形式，以过程考核与任务工单考核为主，强调学生的动手操作能力。

教师们需要联系技术之间的关联性，开展教学设计，通过典型工作任务分析，进一步优化教学内容及课堂气氛，让学生可以在学习过程中清晰的认识到技术的关键点，掌握不同加工方式的技术要点，有效观摩减材制造及增材制造的加工过程。鼓励学生分析3D打印技术课程与数控技术之间的工艺特点，进一步挖掘出不同加工技术在机械设计制造中的应用范围。

3.2教学设计

教学设计是教学实施前重要的一步，需要根据企业典型工作任务制定教学内容。将学科知识划分为不同的教学情境，将教学情境细分为典型工作任务，模拟企业项目开展教学，深化学生专业技能水平，达到企业用工的岗位要求。项目式教学需要制定必要的教学文本来指导教学，例如实训指导书、教学实施方案、学生学习指南、典型教学案例、任务工单与考核表、教学质量分析表等教学文本。教学设计要遵循学生的认知规律，应到学生掌握专业技能的同时，激发学生的创新意识。

3.3教学实施

以任务驱动法进行项目式教学，教学实施过程中，教师应该参照企业在实际生产过程中针对项目内容采取的解决方案，按照工艺规程给学生进行示范，强调技术关键点，根据教学条件进行单人练习或分组练习，每一个项目教学完成，应该用新的任务工单对学生进行考核，掌握教学情况，以便教学改进。同时注重学生专业知识的系统化，必要时绘制专业知识树，引导学生将知识点进行梳理，将零散的知识点汇众深化。例如：通过一个典型机构的设计作为教学案例，让学生感受从设计到加工再到成品的整个过程，把《机械制图》、《机械制图与CAD》、《机械制造基础》、《互换性与测量》、《机械设计基础》、《数控加工工艺与编程》、《3D打印》等课程的理论知识，真正转换成自己的专业能力，提升学生的就业竞争力^[6]。

不仅如此，通过设置典型教学案例，鼓励学生们用学到的专业知识来解决实际问题，提高学生对知识点的实际使用能力。在任务驱动法的基础上，以小组教学的形式进行工业产品数字化创新设计与制造比赛，学生可以选择数控加工或3D打印或者两者交替进行，完成产品的制作，教师进行小组考核，达到以赛促学，以赛促教的效果，培养学生的创新思维，增强竞争意识。

4 结束语

综上所述，任务驱动法的应用可以以国家高等职业教育方针政策为导向，以学校的专业人才培养模式和课程建设为依托，以专业核心课程为基础，结合现代企业新型制造技术的发展和推广，探索运用数控加工和3D打印的关联性和教学技巧，让学生通过项目式教学直观的认识增材与减材制造，激发学生的创新思维，实现课堂的翻转，并对教学效果进行研究，探索增材与减材制造结合翻转课堂在高职教育专业人才培养过程中的发展应用。

参考文献

[1]杨兴.数控加工在机械加工技术中的应用[J].冶金管理,2020(11):98+156.

[2]朱辉,高增光.提升机械数控加工技术水平的策略[J].农家参谋,2020(12):109.

[3]何光春.《数控加工技术》课程项目化教学研究与实践[J].内燃机与配件,2019(15):254-255.

[4]闫华军,马世博,刘玉忠,等.任务驱动法在数控加工技术教学中的应用[J].中国多媒体与网络教学学报(上旬刊),2019(03):158-159.

[5]郎雪南,王斌全.3D打印教学在耳鼻咽喉-头颈外科轮回见习中的应用效果[J].护理研究,2018,32(16):2647-2649.

[6]陆辉.任务驱动法在“零件快速成型——3D打印”教学中的实践[J].职业,2014(17):113.

[7]谢暴,杜兰萍,刘艳华.校企合作模式下基于工作过程的学习情境设计——以《模具数控加工技术》课程为例[J].职业技术教育,2011,32(02):63-65.

项目名称：增材制造与减材制造在实践教学中的应用探索

项目编号：2020J0918