《齿轮螺旋机构测绘与3D打印》教学设计（杭建卫、邱良）.docx

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1、零部件测绘与3D打印教学项目设计文本形式公开课地点湖州信息工程学院教学项目设计名称齿轮螺旋机构测绘与3D打印教师团队单位2017年12月齿轮螺旋机构测绘与3D打印教学项目设计一、项目定位零件测绘与3D打印技术是以零件测绘、数字建模与3D打印技术为核心,其中基于逆向工程的3D打印技术实践教学已成为培养中职学生适应现代化设计与制造工程领域的重要手段，例如在企业中，对已有的旧设备配件、破损零件、替换零件进行修配、替换、更新时,经常需要使用手工测量工具对实物零件进行现场测绘，继而用三维建模软件进行实体建模，然后利用新的制造手段3D打印技术将破损零件制作完成，使设备正常运作。本项目将对学生掌握基本逆向工

2、程与快速成型技术，促进学生对先进制造技术的认识，培养学生先进制造与设计的应用和创新能力具有积极的作用。本项目选用一个常规的齿轮传动机构齿轮螺旋机构，齿轮螺旋部分机构由机座、输入齿轮轴、输出齿轮轴、端盖、标准件等零件组成，齿轮为标准直齿圆柱齿轮。本项目主要通过测绘零件、绘制二维零件图、绘制装配图、三维建模、输出图纸及3D打印及装配调试等任务环节，通过师生“一体化互动形式”进行项目实施，过程中通过任务执行的形式“做中学、学中做”结合工量具的使用、软件的绘制、设备的操作、动态的评价，使项目教学真正做到了“学用一致”。二、项目教学目标（一）学情分析本项目的教学对象是中职机电专业一、二年级的学生，该学生

3、已经学习过机械制图、机械基础、机械CAD等专业课程，具有一定的专业理论知识和实践基础，已经掌握基本的操作技能。大部分学生学习基础较为薄弱，在知识的理解、技术的掌握和学习的方法、兴趣上存在着一定的差异，学习能力和主动性缺乏、学习目标不明确、学习持续时间不长，缺乏归纳分析能力，但学生思维活跃，对新事物比较感兴趣，喜欢动手实践，喜欢鼓励性评价，能较好地完成任务。（二）教学资源分析该项目教学在零部件测绘与3D打印实训室进行，配有不少于20套零部件测绘平台、10台3D打印设备等，如图1所示，将教室分为生产加工区、测绘实训区和培训区，将生产、教学与实训融合一体。开展理实一体化教学。展示区教学培训区展示区Q

4、QQQd0QGCa图1零部件测绘与3D打印实训室布局图项目的选用与依据，我们将以近年来中职学校专业课教师技能竞赛零部件测绘与3D打印技术赛项内容进行教学，本项目选用2017年湖州市中职学校专业课教师技能竞赛零部件测绘与3D打印技术赛项。（三）教学目标设定综合以上学情分析和教学资源分析，根据“以就业为根本，以能力为基础,以创新为动力”的指导思想，以职业标准和教学大纲为依据，设计本项目的教学目标如表1所示：三维目标内容预期效果知识与技能目标1 .掌握数齿轮螺旋机构的机座、输出齿轮轴、输入齿轮轴、端盖、等零件测绘并利用软件绘制零件图；2 .能够根据装配示意图，绘制齿轮螺旋机构的装配图；3 .利用软件

5、进行要求零件的三维建模并3D打印及装配调试。完全达标学生比率为80%；部分达标学生比率为15%；基本达标学生比率为5%o过程与方法目标1 .学会通过多种途径和手段收集各种信息，运用所学的专业知识和技能对信息进行整理、分析及处理；2 .学会使用信息资源制定工作计划，能独立使用各种媒介完成学习任务，养成手脑并用、主动探究的“做中学，学中做”的学习习惯；3 .适应团队工作，与成员之间能够进行协调与沟通，能处理工作中的突发问题，会编写工作结果并进行评价和反思工作过程。完全达标学生比率为80%；部分达标学生比率为10%；基本达标学生比率为10%c情感态度价值观1 .小组成员互相协作学习，学会交流，学会合

6、作，学会创新，增强团队意识；2 .评价分步跟进，引导学生手脑并用、主动参与、促进思维、优化学法、提高兴趣、养成“思而行”的习惯，形成乐思、乐做、乐学的专业素养。完全达标学生比率为90%；部分达标学生比率为5%；基本达标学生比率为5%。三、项目教学内容(一)教学内容设计1. 了解齿轮螺旋机构实物的构造，如图2、3所示。图2齿轮螺旋机构装配体（部分）机座端盖输出齿轮轴输入齿轮轴图3齿轮螺旋机构部分零件2. 了解齿轮螺旋机构技术说明：齿轮螺旋部分机构由机座、输入齿轮轴、输出齿轮轴、端盖、标准件等零件组成，齿轮为标准直齿圆柱齿轮，其装配示意图及其零件信息如图4所示。（二）教学重点和难点教学重点：轮螺旋

7、机构的机座、输出齿轮轴、输入齿轮轴、端盖、等零件的测绘与二维零件图绘制装配示意图，绘制齿轮螺旋机构的装配图教学难点：三维建模、3D打印及装配调试四、项目教学组织与实施（一）教法学法设计落实“做中学，学中做”的职业教育理念，倡导学生为主体，教师为主导,学生在教师的指导下亲自处理一个项目的全过程，在这一过程中通过明确的任务驱动学生稳步前进，在教法上按照“理实一体化”的教学模式，具体主要采用以下教法和学法：1 .教法设计任务驱动法：通过明确学习任务、分析任务、解决任务的过程中做中学，在看、说、做、比中完成任务。引导文教学法：借助这种方法学生愿意更多的尝试自己的行为和行动方式，以便可以获得自己的经验以

8、及在学习过程中找到解决问题的适当方法。实物教学法：在学习情境的教学中，均采用零件实物、标准工量具进行拆装与测绘，以通用性软件与设备进行绘制、造型及打印，让学生在一个系统真实的工作流程中学习相关的技能、知识与方法。2 .学法设计小组合作法：每一个任务的学习和评价按小组形式进行，学生小组通过集体讨论、分工协作，体验并完成任务，提高了学生的学习兴趣、积极性，培养了学生的团队精神、自主学习能力，学生的创新能力也得到了进一步提高。全班20人共分成十组，各组选择组织能力相对较强的同学作为组长，各组承担一些学习任务，在课前或课内，通过多种途径合作完成，培养学生团队合作、探究问题、努力创新的能力，让学生在竞争

9、中良性成长。角色扮演法：在每一个学习情境的教学中，让每个小组成员扮演测绘人员、软件造型师、设备使用员等不同岗位角色，并在各个角色之间轮换，互相协作,最终共同完成工作任务。培养了学生独立分析问题、解决问题的能力、与人交流合作的能力，学生综合素质得到增强。学案指导：学生课内学习只是学习的一部分，要有效学习，学生的课前课后的指导是教师应花大量时间关注的，课前分组准备的成功与否关系到了整个课内教学。所以本节课采用了学案指导、课前开展研究型学习活动。（二）思维导图齿轮螺旋机构零部件测绘与3D打印零部件测绘与3D打印一体化实训室（软件、3D打印机等平台）图6：思维导图（三）零部件测绘与3D打印一体化实施总

10、路径设计:零件测绘与制图模块（根据机构项目零件）预置机构拆卸零件零件测绘数据校对与标准图纸（获得标准要求）标准校对装配图绘制与明细参数设置（明确装配要求）标准化图纸输出（4个零件图、装配图）虚拟打印3D打印与装配调试模块（产品打印、安装调试）装配进行产品安装调试检测产品任务评价预置产品零部件11（派）好习惯”的养成实训报告形式改革点产品测绘设计、3D打印与安装调试运行一体化任务实施路径图7：教学流程设计图（四）教学过程设计（工作任务流程一体化）教学环节教学内容教师活动学生活动设计意图1.新课导入23分钟插入一个工艺品的3D打印视频视频引入：通过播放3D打印技术视频，提出以下3个问题：1 .从视

11、频中，看到什么？2 .这是什么样的技术，有什么作用？3 .我们怎么去掌握应用？从而引出本项目一一齿轮螺旋机构的测绘与3D打印建题境出打技导新创问情引3D印术入课论考讨思吸引学生注意力，激发学生兴趣，把学生思维引向学习内容，为营造灵活有序的课堂学习氛围打下良好基础2.零部件测绘、制图任务一：零件测绘与制图测量齿轮螺旋机构的机座、输出齿轮轴、输入齿轮轴、端盖、等4个零件；用赛场提供的绘图软件，绘制齿轮螺旋机构的机座、输出齿轮轴、输入齿轮轴、端盖共4个零件的二维零件图;分组：3人一组在测量平台完成减速器中间轴的零件测量与零件图绘制辅助工量具：测量平台、游标卡尺0T50m11A4型号草图纸纸、2B铅笔

12、、小刀、橡皮要求：正确使用游标卡尺进行零件的尺寸数据测绘；手工（软件）完成零件图绘制预置问题：量具使用的合理性；零件测量的准确性问题处理：掌握量具的使用；零件测量尺寸取值。评价：零件测绘与制图模块评价表务、求、时析确导任分要明实指根据任务计划设计任务步骤实施任女士成记录与评价让学生掌握零件测绘能力，正确使用工量具，并且掌握二维软件的应用任务二：绘制装配图根据装配示意图，绘制齿轮螺旋机构的装区进行辅助工量具：电脑、CAD软件、打印机或传输数据线要求：正确标注主要的四类尺寸、正确引出零件序号、按装配示意图绘制并填写明细表预置问题：各视图应清楚表达齿轮螺旋机构的装配关系和运动原理、标注主要四类尺寸带

13、动输出齿轮轴正常运转，无干涉或卡顿现象、整个机构装配后，机座与端盖能够平稳放置评价：装配图绘制模块评价表的正确性问题处理：所有零件装配后，输入齿轮轴能配图。分组：3人一组（共2组）在电脑软件绘图任务分析、要求明确、实时指导让学生在掌握零部根据任件测绘能务计划力的基础设计任上，明确务步骤机构组合实施任的结构，攵士分、兀掌握装配成记录图绘制的与评价技能，了解机构运作原理任务三：三维建模根据已绘制的零件图，利用提供的设计软件绘制齿轮螺旋机构的损坏零件-输入齿轮轴的三维模型图。分组：4人一组（共2组）在电脑软件绘图区进行辅助工量具：电脑、CADCAM软件、打印机或传输数据线要求：1.零件的三维模型特征

14、完整。2.零件的三维模型尺寸正确。预置问题：软件使用中绘制命令的合理使用问题，模型特征和尺寸的正确性。问题处理：分析零件模型的特征，使用对应命令造型，零件图识图保证正确性评价：三维建模模型评价表任务分析、要求明确、实时指导根据任务计划设计任务步骤实施任A?c分、兀成记录与评价主要掌握3D打印零件的三维造型技术，熟练应用软件完成产品造型。3.制定计划、做出决定40分钟任务四：输出图纸虚拟打印4个零件图、装配图为PDF格式文档。要求：1 .正确选择虚拟打印机。2 .按1:1出图比例选择图幅大小。3 .单色打印。4 .将打印边界设置为“0”。5 .以装配简图中的各零件名称命名各零件的PDF文件名,以

15、“装配图”命名装配图的PDF文件名，保存到“图样”文件夹中。务、求、时析确导任分要明实指任划任骤任完录价描计计步版、记评根务设务实务成与掌握标准化图纸的生成步骤4.实施计划、检查控制80分钟任务五：3D打印及装配调试利用提供的3D打印设备，打印输入齿轮轴，并将损坏的齿轮轴替换，完成齿轮螺旋机构（部分）的装配。要求：分组：3人一组（共2组）在零件装配区进行减速器输出轴的装配，减速器安装运行辅助工量具：3D打印设备、装配使用的工具要求：1.打印产品完整性。2.产品表面光洁度。3.装配精度及运动顺畅。预置问题：打印产品的完整情况、装配后运动的顺畅性问题处理：设置合理的打印参数、产品打印完成后进行修正

16、。评价：3D打印与装配调试模块评价表师回导教巡指小组合作进行掌握3D打印设备的使用，完成零件打印，掌握零部件安装步骤，并进行调试。5.评价反馈15分钟对学生进行评价反馈通过小组成员间完成自评和互评。见附表二。对小组工作过程进行全面的评价。教师反馈本次任务中各小组的完成情况。师查，小本教活和写生绩核价教检评并结次学动填学成考表完务进评互并本习，教反息生任，自，结学况录的信学成后行和评总次情记师馈养成手脑并用，主动探究的“做中学，学中做”的学习习惯，加强团队的协调与沟通能力，培养自我检查、自我反思的能力五、项目教学考核与评价项目教学考核与评价包括“学生对教师教学的考核与评价”、“教师对学生学习的考

17、核与评价”以及“项目教学效果的总体评价”三部分，实现教师教、学生学和教学效果的全面评价。“学生对教师教学的考核与评价”可以增加教师的“服务”意识，让学生说出自己的想法和看法，让教师看到自己的不足之处，提高教师的教育教学水平。”教师对学生学习的考核与评价”是教师通过对学生的学习目标完成情况进行全面的评价，结合工作流程记录单、自评和互评表和学业评价表，给出每个学生的本项目总评成绩。“项目教学效果的总体评价”会从不同角度得到反馈，促使教师及时改进策略，制定整改措施，完善教学设计方案，进一步提高教学质量。(一)课堂教学反馈设计学生对教师教学的考核与评价采用课堂教学反馈的形式，如表3所示：表3：课堂教学

18、反馈表序号反馈项目1你是否知道本项目的学习内容是否2你是否对本项目感兴趣是否3你是否对老师创设的情境感兴趣是否4老师是否提示我们去发现问题、解决问题是否5老师是否经常性的来指导每组的学习状况是否6老师是否对每一组成员平等对待是否7老师是否耐心回答学生的问题是否8老师对你的提示你是否有所启发是否9老师教的方法你是否理解是否10全班在整个项目实践中的纪律情况如何好中差11在本项目学习中，你认为难点是：你是如何突破的：12你对本次项目掌握程度如何好中差（二）学生学习评价设计教师对学生的学习评价，采用学生自评、互评（占40%）和教师评价（占60%）相结合，教师评价的学业评价表如表4所示：表明学业评价表

19、小组任务名称序号项目考核内容及要求配分评分标准扣分内容评分1任务准备检查工具、资料是否准备齐全5工具准备（3分）资料准备（2分）2零部件测绘零件拆装、工具使用、测绘结果20能正确使用工量具、记录检测结果3:维嘲图绘制、三维建模二维软件、装配图绘制、建模软件的使用30制图国家标准、图纸的正确性（15分）装配图标准要求、建模模型的特征、尺寸（15分）43D打印与装配调试打印设备的使用30设备的正确使用（5分）打印产品的完整性（20分）产品表面的光洁度（5分）装配过程的工艺、合理性5装配精度与运行顺畅5安全文明生产应符合国家安全文明生产的有关规定5违反安全文明生产有关规定不得分6实操过程记录填写清晰

20、、准确5填写不准确不得分指导教师建议总分（三）教学效果总评设计教学效果总体评价是指对学生的学习效果进行统计，通过计算达标人数比率来衡量整体项目教学效果，评价设计见表5所示：表5：教学效果统汁表六、项目教学反思在齿轮螺旋机构零部件测绘与3D打印的教学过程中，以学习任务为载体,按照“理实一体化”的教学模式，让学生在“做中学，学中做”的过程中完成教学目标。大多数学生能完成本项目的教学目标，学习积极性、能动性得到了加强。个别学生由于基础较为薄弱，对主动学习适应性差，未能按照要求完成全部的学习内容，特别在测绘正确性、软件绘制的标准、3D打印的产品时，还是存第17页共29页在目标不明确，过程不标准等情况。

21、在今后的教学中我会更加关注这些学生学习能力的培养，全面培养学生的综合职业能力。附表一：任务模块评价表附表二：学生自评、互评表项目评价内容自评互评满意（5分）一般（3分）较差（0分）满意（5分）一般（3分）较差（0分）职业素养考核项目安全、责任意识工作与学习态度团队合作沟通意识工装佩戴及仪表仪容7S完成及保持情况专业能力考核按时按要求保质保量完成工作独立工作的能力查阅相关专业知识能力操作动手能力合格成功率实施反馈能力持续改进能力指导他人工作的能力接受他人帮助的态度展示自我作品的能力过程语言表达能力专业技术管理能力小计小组评价合理化建议合分折百值组长签名姓名指导教师备注附件：学材设计学习项目：齿轮

22、螺旋机构零部件测绘与3D打印一、项目引入（一）项目来源通过通过播放3D打印技术视频，提出以下3个问题：问题一：从视频中，看到什么？问题二：这是什么样的技术，有什么作用？问题三：我们怎么去掌握应用？（二）项目名称1. 了解齿轮螺旋机构实物的构造，如图2、3所示。图2齿轮螺旋机构装配体（部分）机座输出齿轮轴端盖输入齿轮轴图3齿轮螺旋机构部分零件2. 了解齿轮螺旋机构技术说明：齿轮螺旋部分机构由机座、输入齿轮轴、输出齿轮轴、端盖、标准件等零件组成，齿轮为标准直齿圆柱齿轮，其装配示意图及其零件信息如图4所示。（二）教学重点和难点教学重点：轮螺旋机构的机座、输出齿轮轴、输入齿轮轴、端盖、等零件的测绘与二

23、维零件图绘制装配示意图，绘制齿轮螺旋机构的装配图教学难点：三维建模、3D打印及装配调试二、项目实施任务一：零件测绘与制图学生分组测量齿轮螺旋机构的机座、输出齿轮轴、输入齿轮轴、端盖、等4个零件；用提供的绘图软件，绘制齿轮螺旋机构的机座、输出齿轮轴、输入齿轮轴、端盖共4个零件的二维零件图。要求：1 .按下表要求设置图层及其属性（图层底色为黑色）。名称颜色线宽轮廓线白色0.50虚线洋红0.25细线青色0.25中心线红色0.25剖面线黄色0.25标注青色0.25文字层绿色0.252 .设置文字样式和标注样式，应满足机械制图国家标准要求，建议字体为isocp.shx,宽度因子为0.7o3 .选择合适比

24、例、标准图幅。4 .表达方案合理，视图绘制正确。5 ,尺寸标注正确、齐全、清晰。6 .根据给出各零件的精度要求，在相应的零件图上标注尺寸公差、几何公差、表面粗糙度等几何精度要求；未给出的可查阅相关设计手册。7 .其余技术要求内容基本符合零件工作要求。8 .正确填写标题栏。9 .文件保存为DWG格式，并分别以装配简图中的零件名称命名，保存到子文件夹“图样”内。任务二：绘制装配图根据装配示意图，绘制齿轮螺旋机构的装配图。要求：1 .各视图应清楚表达齿轮螺旋机构的装配关系和运动原理。2 .装配图的图号为：CHJS-OO3 .正确标注主要的四类尺寸。4 .正确引出零件序号。5 .按装配示意图绘制并填写

25、明细表，尤其是代号；6 .写出如下技术要求：所有零件装配后，输入齿轮轴能带动输出齿轮轴正常运转，无干涉或卡顿现象。整个机构装配后，机座与端盖能够平稳放置。7 .文件保存为DWG格式，并以“装配图”命名，保存到“图样”文件夹中。任务三：三维建模学生根据已绘制的零件图，利用提供的设计软件绘制齿轮螺旋机构的损坏零件-输入齿轮轴的三维模型图。要求：1.零件的三维模型特征完整。8 .零件的三维模型尺寸正确。3.文件保存为Z3格式文件，并以装配简图中的零件名称命名，保存到“建模”文件夹中。任务四：输出图纸虚拟打印4个零件图、装配图为PDF格式文档。要求：1.正确选择虚拟打印机。2 .按1:1出图比例选择图

26、幅大小。3 .单色打印。4,将打印边界设置为“0”。5.以装配简图中的各零件名称命名各零件的PDF文件名，以“装配图”命名装配图的PDF文件名，保存到“图样”文件夹中。任务五：3D打印及装配调试利用提供的3D打印设备，打印输入齿轮轴，并将损坏的齿轮轴替换，完成齿轮螺旋机构(部分)的装配。要求：1.打印产品完整性。2 .产品表面光洁度。3 .装配精度及运动顺畅。(三)制定流程图1.小组讨论制定流程图2.小组上台展示（五）任务模块评价表零件测绘与制图模块评分表零件项目名称序号评分项目评分要点配分自评分总评分1零件测绘正确使用游标卡尺、千分尺等测量工具，最多扣15分。测绘项目内容完整性，少测一箱扣2

27、分,最多扣20分。根据与标准值得校对，偏离一项，扣2分，最多扣15分。502绘制二维零件图根据零件测绘绘制零件内容，少绘制项扣1分，最多扣20分根据测绘结果，标注尺寸要求，少标注一项扣1分，最多扣20分。绘制命令的正确使用，最多扣5分。图纸的布局与美观性，最多扣5分。50模块总分(100)班级：姓名：学号：自检人签字：总评人签字：装配图绘制模块评分表零件项目名称序号评分项目评分要点配分自评分总评分1绘制装配图形正确使用二维绘制软件，最多扣10分。根据要求绘制标准装配图纸，少绘一项扣2分，最多扣35分。装配图纸绘制的合理与美观，最多扣5分。502明细表填写根据装配图纸的要求，正确制定明细表内容，

28、最多扣10分根据零件要求，正确填写明细表内容,最多扣30分。明细表制定的合理性最多扣10分。50模块总分（100）班级：姓名：学号：自检人签字：总评人签字：三维建模模块评分表零件项目名称序号评分项目评分要点配分自评分总评分1模型特征正确使用建模软件完成零件特征的建模，最多扣40分。正确使用软件命令，最多扣5分。502模型尺寸使用建模软件完成零件的建模，保证尺寸的正确性，最多扣50分。90模块总分（100）班级：姓名：学号：自检人签字：总评人签字：3D打印与装配调试模块评分表零件项目名称序号评分项目评分要点配分自评分总评分13D打印零件3D打印产品的完整性，最多扣40分。产品打印表面的光洁度，最

29、多扣10分。安装过程中的安全文明操作，最多扣10分。602零件的调试运行检测工量具选用的合理性，调试方法正确性，最多扣30分根据要求检测机构运行的灵活性，最多扣5分。安装工艺的合理性，最多扣5分。40模块总分（100）班级：姓名：学号：自检人签字：总评人签字：零部件测绘与3D打印综合评价表小组任务名称序号项目考核内容及要求配分评分标准扣分内容评分1任务准备检查工具、资料是否准备齐全5工具准备（3分）资料准备（2分）2零部件测绘零件拆装、工具使用、测绘结果20能正确使用工量具、记录检测结果3二维零件图绘制、三维建模二维软件、装配图绘制、建模软件的使用30制图国家标准、图纸的正确性（15分）装配图

30、标准要求、建模模型的特征、尺寸（15分）43D打印与装配调试打印设备的使用30设备的正确使用（5分）打印产品的完整性（20分）产品表面的光洁度（5分）装配过程的工艺、合理性5装配精度与运行顺畅5安全文明生产应符合国家安全文明生产的有关规定5违反安全文明生产有关规定不得分6实操过程记录填写清晰、准确5填写不准确不得分指导教师建议总分（六）评价反馈学生自评、互评表项目评价内容自评互评满意（5分）一般（3分）较差（0分）满意（5分）一般（3分）较差（0分）职业素养考核项目安全、责任意识工作与学习态度团队合作沟通意识工装佩戴及仪表仪容7S完成及保持情况专业能力考核按时按要求保质保量完成工作独立工作的能力查阅相关专业知识能力操作动手能力合格成功率实施反馈能力持续改进能力指导他人工作的能力接受他人帮助的态度展示自我作品的能力过程语言表达能力专业技术管理能力小计小组评价合理化建议合分折百值组长签名姓名指导教师备注