基于互联网+3D打印训练创新的教学平台设计

吴长忠 李洁 李中灿 魏修国

摘 要：该训练创新平台以互联网技术与3D打印技术同教学实践相结合为核心，采用Linux操作系统为软件平台。在此基础上对目前高校网络教学现状进行分析，设计了一个基于云计算技术的“互联网+”环境下网络教学平台，展开机械专业课程的教学活动。充分实现优质教育资源的共享，提供个性化、因材施教的高效教学方式，促进教学体系改革。

关键词：互联网+ 3D打印技术 创新教学

中图分类号：G43 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2017）12（c）-0209-02

“互联网+”代表一种先进的生产力，将为改革、创新和发展提供广阔的网络平台。从3D打印技术的特点上看，不论是从互联和集成角度，还是从绿色生产、敏捷制造和泛在制造的角度分析，3D打印都可以与工业智能制造在概念上做到极佳的契合。“互联网+3D打印”不仅是传统教育在工具应用层面的变化，更是对学习者在观念和方式的转变。

1 互联网+3D打印训练创新平台的总体设计

1.1 互联网+3D打印训练创新的教学平台的工作原理

以互联网教学为主，以线下教学为辅，将3D打印技术以一种简便快捷、适用性强的形式引入机械学科的教学。切实提高教育的创新性、高效性和实用性。

1.2 互联网+3D打印教学平台线上教学层的设计

1.2.1 线上教学平台的建设主要分为三个层次

（1）管理层：该层为教师提供一个管理平台，教师可通过该平台完成在线任务布置、发布课程资料、审批学生提交的3D模型、查看学生任务状态、作品评分等任务。

（2）用户层：学生通过软件接受任务、下载资料、提交作业。还给3D打印爱好者提供一个学习交流平台。

（3）数据库：数据库用来存储教师、学生等用户信息，教师上传的3D打印教学文件以及3D打印模型库与案例知识库等，实现平台用户之间的资源共享。

1.2.2 互联网+3D打印创新训练教学平台的功能

系统支持“课程”和“任务”两种模式，支持任务导向的学习模式。教师在完成理论教学后，系统平台定期发布任务，学生自主领取并完成，通过线上沟通、自行探索，自主提交任务并获得评价。

根据教学平台的设计思想，该平台具有以下功能：

（1）用户模块。

能够区分教师和学生，为不同的用户分配不同的权限。能对用户的信息进行存储、管理及加密。用户主要分为未注册用户、注册用户以及系统管理员。未注册用户只能浏览模型库及教学专区的教程。注册用户可以访问平台的每个模块并进行交互，同时平台为注册用户设置系统密码。系统管理员对用户分类及用户信息、权限进行管理，对用户上传的课件、模型进行审核。

（2）3D教学。

分为基础知识专区、机械课程专区、3D模型专区。基础知识专区是对打印机的基本操作及相关原理介绍。机械课程专区是对机械教学内容的在线同步，含有学习课件、视频、测验等教学资源。3D模型专区有不同领域的模型分类，为学生提供多样创新设计模型。网站提供课堂使用设备的课件、教学视频，和相关教学资料都可以通过此专区下载。

（3）创新交流。

此平台学生可组成在线团队或以个人单位进行疑难解答、创新设计、作品展示、团队互动等项目。此外学生可以将自己的创意上传到网站，建立起图形库。有能力的大学生可选择喜欢的图形，设计三维模型，最后上传回网站建立的数据资源库。

（4）3D兴趣部落。

自动更新3D前沿科学技术发展现状。学生可根据兴趣及需要，自主浏览学习，了解前沿的3D科技发展状况，并以此为切入点，进行自主设计创新。

1.2.3 软硬件体系结构设计

（1）兼容常见3D打印系统相结合进行学习与训练。系统应专门针对互联网+3D打印创新实践课程设定便捷的学习功能和教学内容。兼容工程训练中心互联网+3D打印创新创业实验室的3D打印机。

（2）系统能安装在常见网络服务器操作系统环境，windows系统、tomcat环境、Mysql数据库平台、采用J2EE技术Eclipse平台开发优先。操作系统采用Linux，开发语言程序采用JAVA，开发数据库采用Mysql。

（3）动态与静态页面共存。软件具有良好的可使用性、可维护性、可移植性以及可靠的安全性和防黑、防病毒方案。在操作方式、运行环境，以及开发计划等发生变化时，具有良好的适应能力，软件操作界面和流程便于学生容易掌握，软件配备相对应的3D打印教学文件，具有学生进行线上3D创新训练的功能。

（4）最大学生数与学习小组数并发访问时，系统流畅运行对服务器配置要求不超过2核CPU、4GB内存、1T硬盘，对网络带宽要求不超过20Mbps。

1.3 互联网+3D打印教学平台线下教学层的设计

线下教学以讲解基础知识和三维建模软件的使用为主要内容，配合网络教学平台，与3D打印技术实践相融合。线下教学层主要分为三个部分，各部分功能如下：（1）理论课程教学。以机械原理、机械制图等基础知识为基础，讲解3D打印所需的三维软件知识，要求学生能对基本零件进行3D建模。

（2）主题设计课程教学。将3D发展的前沿技术引进课堂，与从事3D打印企业建立联系，现场参观学习，针对市场需求，让学生进行产品的自主设计创新。

（3）团队创新训练。培养以3D打印技术为依托的创新团队。以团队形式进行系列创新训练，开展创客活动，并通过平台分享创新成果。

2 创新训练教学平台的应用

2.1 应用方法

该平台针对不同层次学生的设定相应的教学目标。首先，在线上“机械课程专区”设立不同的年级课程，采用闯关模式，引导学生由浅到深地进行学习。同时，通过线下的初步学习，学生具有扎实的专业理论知识及运用三维建模软件的能力。其次，平台可利用3D打印技术快速成型的特点，定期进行作品打印与展示。借助互联网的开放平台，让学生了解3D打印技术在实际生产中的应用。此外，教学平台要求教师了解前沿的3D打印技术，能对学生创新设计进行指导。

3 结语

互联网+3D打印训练创新教学平台具有开放性、即时性和社群性等鲜明特点，使机械教学不再拘泥于传统的模型、理论教学，具有广泛的实用性及可推广性。同时，以开放合作式的线下教学方式为辅助，鼓励学生拓宽思路、拓展视野，多角度学习，为本学生专业知识的提高及协作能力的培养提供坚实的发展平台。

参考文献

[1] 尚雯.面向大学生创新教育的3D打印教学实验平台研究与应用[J].中国轻工教育，2016（3）：73-75.

[2] 付昱，蒿麗萍.3D打印技术及其对机械教学的启迪[J].内蒙古电大学刊，2015（1）：101-102.

[3] 付大鹏，周威.工程训练互联网+3D打印和智能制造教学探索[J].中国教育技术装备，2017（12）：52-53.

[4] 李任伟，付大鹏.基于工程训练平台的互联网+3D打印和智能制造教学探索[J].南方农机，2017，48（14）：9.