“互聯(lián)網(wǎng)+”3D打印增材制造技術(shù)創(chuàng)新教育平臺的建設(shè)與應(yīng)用

劉衛(wèi)東　林翠青

摘 要：以互聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)的第三次工業(yè)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(chǎn)，滿足消費群體的個性化需求。作為第三次工業(yè)革命的最突出標志，3D打印是蘊含“設(shè)計思維”的個性化創(chuàng)造工具。打造虛實結(jié)合的教育應(yīng)用服務(wù)創(chuàng)新平臺，可以促進基于學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)思維的學(xué)習(xí)。

關(guān)鍵詞：互聯(lián)網(wǎng)+ 增材制造技術(shù) 設(shè)計思維 創(chuàng)新教育平臺

一、“互聯(lián)網(wǎng)+”3D打印增材制造技術(shù)創(chuàng)新教育平臺建設(shè)的重要意義

隨著工業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)水平的提升，要求高等職業(yè)教育的培養(yǎng)目標和職教內(nèi)容提出相應(yīng)調(diào)整和提升，數(shù)字技術(shù)、信息技術(shù)既是調(diào)整提升的難點和門檻，也是引領(lǐng)創(chuàng)新的關(guān)鍵和核心。對于學(xué)生創(chuàng)新思維的培養(yǎng)，要重點突出技術(shù)應(yīng)用，首先要進行教學(xué)模式的創(chuàng)新，采用“體系-方向-興趣”的“先知其然，后知其所以然”的培訓(xùn)模式。學(xué)生要在學(xué)好傳統(tǒng)專業(yè)課程和應(yīng)用數(shù)字技術(shù)的基礎(chǔ)上，學(xué)會使用3D打?。ㄔ霾闹圃欤┘夹g(shù)這個創(chuàng)新制造工具。認識“互聯(lián)網(wǎng)+3D打印”技術(shù)在高職教育中的應(yīng)用是一種物化創(chuàng)新思維和培養(yǎng)學(xué)生個性化想象能力的創(chuàng)新工具。 在培訓(xùn)手段上，建立動手制作、模仿學(xué)習(xí)與開發(fā)相結(jié)合的創(chuàng)新教育平臺，讓學(xué)生在明確學(xué)習(xí)目標和結(jié)果的情況下，通過實踐和應(yīng)用引導(dǎo)其對理論知識具有自主學(xué)習(xí)，不斷追求的興趣和欲望，具有重要意義。

二、“互聯(lián)網(wǎng)+”3D打印增材制造技術(shù)創(chuàng)新教育平臺的內(nèi)涵

我國3D打印專業(yè)職業(yè)教育必須要加速發(fā)展、改革、創(chuàng)新，以培養(yǎng)大量的、高素質(zhì)的3D打印技術(shù)應(yīng)用人才。高職院校培養(yǎng)的機電類專業(yè)人才完全可以滿足這三類人才所需掌握的技術(shù)技能。因為3D打印行業(yè)企業(yè)所需人才需要廣泛的知識領(lǐng)域、一專多能，若單純靠高職學(xué)院某一專業(yè)培養(yǎng)這類人才，很明顯會使培養(yǎng)專業(yè)人才的數(shù)量遠遠滿足不了行業(yè)企業(yè)的需求。如果高職院校能改變這種人才培養(yǎng)思路，結(jié)合實際情況，借鑒我國著名高校如華中科技大學(xué)、清華大學(xué)等本科院校成立專門研究3D打印技術(shù)機構(gòu)的經(jīng)驗，建設(shè)一個可以供機電類專業(yè)中多個專業(yè)學(xué)生學(xué)習(xí)的“互聯(lián)網(wǎng)+”增材制造技術(shù)平臺，就會改變高職專業(yè)教學(xué)單一的缺陷，實現(xiàn)教學(xué)資源共享，也就勢必能培養(yǎng)出更多的3D打印技術(shù)技能型人才，以滿足社會的需要。通過提升“互聯(lián)網(wǎng)+”3D打印增材制造技術(shù)教學(xué)資源的共享能力，建設(shè)3D打印網(wǎng)上云教學(xué)平臺，實現(xiàn)進行個性化3D打印產(chǎn)品的設(shè)計與定制生產(chǎn)。使機電類專業(yè)學(xué)生提升創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力及就業(yè)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(yè)學(xué)校構(gòu)建一個集教育教學(xué)、技術(shù)研究和創(chuàng)業(yè)創(chuàng)新多重功能于一體的“3D打印創(chuàng)新實訓(xùn)室”，可以提升高等職業(yè)學(xué)校職業(yè)化、市場化和專業(yè)化的 3D 打印人才培養(yǎng)能力、學(xué)術(shù)研究能力以及技術(shù)成果轉(zhuǎn)化能力。依托3D打印創(chuàng)新實訓(xùn)室，營造創(chuàng)新能力強、品質(zhì)服務(wù)優(yōu)、協(xié)作緊密、環(huán)境友好的 3D 打印產(chǎn)業(yè)科技創(chuàng)新氛圍，最終反哺產(chǎn)業(yè)，推動其與傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的融合、優(yōu)化和升級，如圖1所示。

三、增材制造技術(shù)創(chuàng)新教育平臺建設(shè)的主要內(nèi)容

基于“互聯(lián)網(wǎng)+”技術(shù)的增材制造技術(shù)創(chuàng)新教育平臺，結(jié)合傳統(tǒng)課堂教學(xué)設(shè)計、信息技術(shù)、專業(yè)課程體系構(gòu)建。在基礎(chǔ)理論課程、專業(yè)軟件課程學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上，以信息技術(shù)為創(chuàng)新平臺，完成設(shè)計構(gòu)思、設(shè)計產(chǎn)品的三維造型，以虛實結(jié)合的創(chuàng)新模式實現(xiàn)學(xué)生的個性化能力發(fā)展。教師能夠在平臺實現(xiàn)教學(xué)活動的組織管理、師生互動交流、學(xué)生的教學(xué)反饋信息收集等模塊功能;學(xué)生能夠在平臺實現(xiàn)產(chǎn)品構(gòu)思、創(chuàng)新設(shè)計與優(yōu)化、3D打印驗證、互動交流等模塊功能。

在增材制造技術(shù)創(chuàng)新教育平臺分配教師、學(xué)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(yīng)，學(xué)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(lián)網(wǎng)+”3D打印增材制造技術(shù)創(chuàng)新教育平臺在高職機電類專業(yè)教育中的應(yīng)用

通過“互聯(lián)網(wǎng)+”增材制造技術(shù)創(chuàng)新教育平臺和3D打印實訓(xùn)實習(xí)基地的建設(shè)，以滿足機電類各專業(yè)學(xué)生的創(chuàng)新實踐環(huán)節(jié)條件。機電類專業(yè)群學(xué)生可利用大數(shù)據(jù)、互聯(lián)網(wǎng)、3D打印等先進信息技術(shù)，將具有創(chuàng)造性價值的個性化想法變?yōu)閷嶋H。

對于機電一體化、模具設(shè)計與制造專業(yè)、數(shù)控技術(shù)、機械設(shè)計與制造等機電類專業(yè)的大學(xué)生來說，創(chuàng)意思維能力是在專業(yè)學(xué)習(xí)過程逐漸形成的一種能力。創(chuàng)意抽象作品到實物的形成，需要有專業(yè)知識和各類先進專業(yè)軟件及設(shè)備的支持。如圖4所示的這個“校園立體模型”作品就是在學(xué)校專業(yè)老師的指導(dǎo)下，我院創(chuàng)新訓(xùn)練學(xué)生團隊完成的一個創(chuàng)意作品。

本訓(xùn)練項目通過建筑尺寸測量、建模及CAD優(yōu)化，利用3D打印設(shè)備對數(shù)據(jù)模型工藝參數(shù)前處理、成型及后處理等流程實現(xiàn)建筑模型的設(shè)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(yè)UG軟件，按照測繪結(jié)果進行校園3D立體建筑物模型繪制;三是根據(jù)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(jù)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(xùn)練，同學(xué)們厘清了產(chǎn)品設(shè)計與制造的基本流程，進一步加強了專業(yè)理論知識、專業(yè)軟件、先進制造設(shè)備的實踐應(yīng)用，詮釋了“做中學(xué)”的真正含義，在職業(yè)能力和職業(yè)素質(zhì)方面得到了較好的鍛煉和提升。

五、結(jié)語

加強創(chuàng)新教育，培養(yǎng)大學(xué)生的創(chuàng)新能力是建設(shè)創(chuàng)新型國家對高等教育提出的新要求。建設(shè)一個“互聯(lián)網(wǎng)+”3D打印增材制造技術(shù)創(chuàng)新教育平臺，融合專業(yè)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(xué)生產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)想。改革機電類專業(yè)培養(yǎng)方案，優(yōu)化課程體系，保證課程體系結(jié)構(gòu)的完整性，著力保障實踐類課程的學(xué)時，并促進相關(guān)課程之間的相互融通，從而培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)創(chuàng)新和可持續(xù)發(fā)展能力。

參考文獻

[1]王光炎.創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育[M].吉林大學(xué)出版社.2017.

[2]劉衛(wèi)東，林翠青，鄧發(fā)云.3D打印技術(shù)在高職教學(xué)中的應(yīng)用研究[J].科學(xué)與財富，2018（6）.