“互聯網+”3D打印增材制造技術創新教育平臺的建設與應用

劉衛東　林翠青

摘 要：以互聯網為基礎的第三次工業革命最明顯特征就是信息時代以機器代替人的智力，再次回到多品種小批量的生產，滿足消費群體的個性化需求。作為第三次工業革命的最突出標志，3D打印是蘊含“設計思維”的個性化創造工具。打造虛實結合的教育應用服務創新平臺，可以促進基于學生創新創業思維的學習。

關鍵詞：互聯網+ 增材制造技術 設計思維 創新教育平臺

一、“互聯網+”3D打印增材制造技術創新教育平臺建設的重要意義

隨著工業產業技術水平的提升，要求高等職業教育的培養目標和職教內容提出相應調整和提升，數字技術、信息技術既是調整提升的難點和門檻，也是引領創新的關鍵和核心。對于學生創新思維的培養，要重點突出技術應用，首先要進行教學模式的創新，采用“體系-方向-興趣”的“先知其然，后知其所以然”的培訓模式。學生要在學好傳統專業課程和應用數字技術的基礎上，學會使用3D打印（增材制造）技術這個創新制造工具。認識“互聯網+3D打印”技術在高職教育中的應用是一種物化創新思維和培養學生個性化想象能力的創新工具。 在培訓手段上，建立動手制作、模仿學習與開發相結合的創新教育平臺，讓學生在明確學習目標和結果的情況下，通過實踐和應用引導其對理論知識具有自主學習，不斷追求的興趣和欲望，具有重要意義。

二、“互聯網+”3D打印增材制造技術創新教育平臺的內涵

我國3D打印專業職業教育必須要加速發展、改革、創新，以培養大量的、高素質的3D打印技術應用人才。高職院校培養的機電類專業人才完全可以滿足這三類人才所需掌握的技術技能。因為3D打印行業企業所需人才需要廣泛的知識領域、一專多能，若單純靠高職學院某一專業培養這類人才，很明顯會使培養專業人才的數量遠遠滿足不了行業企業的需求。如果高職院校能改變這種人才培養思路，結合實際情況，借鑒我國著名高校如華中科技大學、清華大學等本科院校成立專門研究3D打印技術機構的經驗，建設一個可以供機電類專業中多個專業學生學習的“互聯網+”增材制造技術平臺，就會改變高職專業教學單一的缺陷，實現教學資源共享，也就勢必能培養出更多的3D打印技術技能型人才，以滿足社會的需要。通過提升“互聯網+”3D打印增材制造技術教學資源的共享能力，建設3D打印網上云教學平臺，實現進行個性化3D打印產品的設計與定制生產。使機電類專業學生提升創新創業能力及就業競爭力，滿足社會對3D打印技能人才的需求。

通過在高等職業學校構建一個集教育教學、技術研究和創業創新多重功能于一體的“3D打印創新實訓室”，可以提升高等職業學校職業化、市場化和專業化的 3D 打印人才培養能力、學術研究能力以及技術成果轉化能力。依托3D打印創新實訓室，營造創新能力強、品質服務優、協作緊密、環境友好的 3D 打印產業科技創新氛圍，最終反哺產業，推動其與傳統產業的融合、優化和升級，如圖1所示。

三、增材制造技術創新教育平臺建設的主要內容

基于“互聯網+”技術的增材制造技術創新教育平臺，結合傳統課堂教學設計、信息技術、專業課程體系構建。在基礎理論課程、專業軟件課程學習的基礎上，以信息技術為創新平臺，完成設計構思、設計產品的三維造型，以虛實結合的創新模式實現學生的個性化能力發展。教師能夠在平臺實現教學活動的組織管理、師生互動交流、學生的教學反饋信息收集等模塊功能;學生能夠在平臺實現產品構思、創新設計與優化、3D打印驗證、互動交流等模塊功能。

在增材制造技術創新教育平臺分配教師、學生賬號，教師登錄平臺的界面主要功能模塊包含如圖2所示的主要欄目：

與教師登錄界面欄目對應，學生登錄平臺的界面功能模塊包含如圖3所示的主要欄目：

四、“互聯網+”3D打印增材制造技術創新教育平臺在高職機電類專業教育中的應用

通過“互聯網+”增材制造技術創新教育平臺和3D打印實訓實習基地的建設，以滿足機電類各專業學生的創新實踐環節條件。機電類專業群學生可利用大數據、互聯網、3D打印等先進信息技術，將具有創造性價值的個性化想法變為實際。

對于機電一體化、模具設計與制造專業、數控技術、機械設計與制造等機電類專業的大學生來說，創意思維能力是在專業學習過程逐漸形成的一種能力。創意抽象作品到實物的形成，需要有專業知識和各類先進專業軟件及設備的支持。如圖4所示的這個“校園立體模型”作品就是在學校專業老師的指導下，我院創新訓練學生團隊完成的一個創意作品。

本訓練項目通過建筑尺寸測量、建模及CAD優化，利用3D打印設備對數據模型工藝參數前處理、成型及后處理等流程實現建筑模型的設計與制造。主要需完成四個方面的工作：一是對校園建筑進行測繪，用AutoCAD軟件繪制建筑平面分布圖;二是用專業UG軟件，按照測繪結果進行校園3D立體建筑物模型繪制;三是根據3D圖進行快速成型（3D打印），完成各立體建筑物的比例模型制作;四是根據建筑平面分布圖，完成校園立體模型的組裝和布局固定。

通過這項實踐訓練，同學們厘清了產品設計與制造的基本流程，進一步加強了專業理論知識、專業軟件、先進制造設備的實踐應用，詮釋了“做中學”的真正含義，在職業能力和職業素質方面得到了較好的鍛煉和提升。

五、結語

加強創新教育，培養大學生的創新能力是建設創新型國家對高等教育提出的新要求。建設一個“互聯網+”3D打印增材制造技術創新教育平臺，融合專業理論、軟件課程的理論知識和實操技能，線上進行師生交流，實物驗證學生產品創新設想。改革機電類專業培養方案，優化課程體系，保證課程體系結構的完整性，著力保障實踐類課程的學時，并促進相關課程之間的相互融通，從而培養學生的專業創新和可持續發展能力。

參考文獻

[1]王光炎.創新創業教育[M].吉林大學出版社.2017.

[2]劉衛東，林翠青，鄧發云.3D打印技術在高職教學中的應用研究[J].科學與財富，2018（6）.