吳長(zhǎng)忠 李潔 李中燦 魏修國(guó)

摘 要：該訓(xùn)練創(chuàng)新平臺(tái)以互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與3D打印技術(shù)同教學(xué)實(shí)踐相結(jié)合為核心，采用Linux操作系統(tǒng)為軟件平臺(tái)。在此基礎(chǔ)上對(duì)目前高校網(wǎng)絡(luò)教學(xué)現(xiàn)狀進(jìn)行分析，設(shè)計(jì)了一個(gè)基于云計(jì)算技術(shù)的“互聯(lián)網(wǎng)+”環(huán)境下網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)，展開機(jī)械專業(yè)課程的教學(xué)活動(dòng)。充分實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)教育資源的共享，提供個(gè)性化、因材施教的高效教學(xué)方式，促進(jìn)教學(xué)體系改革。

關(guān)鍵詞：互聯(lián)網(wǎng)+ 3D打印技術(shù) 創(chuàng)新教學(xué)

中圖分類號(hào)：G43 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2017）12（c）-0209-02

“互聯(lián)網(wǎng)+”代表一種先進(jìn)的生產(chǎn)力，將為改革、創(chuàng)新和發(fā)展提供廣闊的網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)。從3D打印技術(shù)的特點(diǎn)上看，不論是從互聯(lián)和集成角度，還是從綠色生產(chǎn)、敏捷制造和泛在制造的角度分析，3D打印都可以與工業(yè)智能制造在概念上做到極佳的契合。“互聯(lián)網(wǎng)+3D打印”不僅是傳統(tǒng)教育在工具應(yīng)用層面的變化，更是對(duì)學(xué)習(xí)者在觀念和方式的轉(zhuǎn)變。

1 互聯(lián)網(wǎng)+3D打印訓(xùn)練創(chuàng)新平臺(tái)的總體設(shè)計(jì)

1.1 互聯(lián)網(wǎng)+3D打印訓(xùn)練創(chuàng)新的教學(xué)平臺(tái)的工作原理

以互聯(lián)網(wǎng)教學(xué)為主，以線下教學(xué)為輔，將3D打印技術(shù)以一種簡(jiǎn)便快捷、適用性強(qiáng)的形式引入機(jī)械學(xué)科的教學(xué)。切實(shí)提高教育的創(chuàng)新性、高效性和實(shí)用性。

1.2 互聯(lián)網(wǎng)+3D打印教學(xué)平臺(tái)線上教學(xué)層的設(shè)計(jì)

1.2.1 線上教學(xué)平臺(tái)的建設(shè)主要分為三個(gè)層次

（1）管理層：該層為教師提供一個(gè)管理平臺(tái)，教師可通過該平臺(tái)完成在線任務(wù)布置、發(fā)布課程資料、審批學(xué)生提交的3D模型、查看學(xué)生任務(wù)狀態(tài)、作品評(píng)分等任務(wù)。

（2）用戶層：學(xué)生通過軟件接受任務(wù)、下載資料、提交作業(yè)。還給3D打印愛好者提供一個(gè)學(xué)習(xí)交流平臺(tái)。

（3）數(shù)據(jù)庫(kù)：數(shù)據(jù)庫(kù)用來(lái)存儲(chǔ)教師、學(xué)生等用戶信息，教師上傳的3D打印教學(xué)文件以及3D打印模型庫(kù)與案例知識(shí)庫(kù)等，實(shí)現(xiàn)平臺(tái)用戶之間的資源共享。

1.2.2 互聯(lián)網(wǎng)+3D打印創(chuàng)新訓(xùn)練教學(xué)平臺(tái)的功能

系統(tǒng)支持“課程”和“任務(wù)”兩種模式，支持任務(wù)導(dǎo)向的學(xué)習(xí)模式。教師在完成理論教學(xué)后，系統(tǒng)平臺(tái)定期發(fā)布任務(wù)，學(xué)生自主領(lǐng)取并完成，通過線上溝通、自行探索，自主提交任務(wù)并獲得評(píng)價(jià)。

根據(jù)教學(xué)平臺(tái)的設(shè)計(jì)思想，該平臺(tái)具有以下功能：

（1）用戶模塊。

能夠區(qū)分教師和學(xué)生，為不同的用戶分配不同的權(quán)限。能對(duì)用戶的信息進(jìn)行存儲(chǔ)、管理及加密。用戶主要分為未注冊(cè)用戶、注冊(cè)用戶以及系統(tǒng)管理員。未注冊(cè)用戶只能瀏覽模型庫(kù)及教學(xué)專區(qū)的教程。注冊(cè)用戶可以訪問平臺(tái)的每個(gè)模塊并進(jìn)行交互，同時(shí)平臺(tái)為注冊(cè)用戶設(shè)置系統(tǒng)密碼。系統(tǒng)管理員對(duì)用戶分類及用戶信息、權(quán)限進(jìn)行管理，對(duì)用戶上傳的課件、模型進(jìn)行審核。

（2）3D教學(xué)。

分為基礎(chǔ)知識(shí)專區(qū)、機(jī)械課程專區(qū)、3D模型專區(qū)?；A(chǔ)知識(shí)專區(qū)是對(duì)打印機(jī)的基本操作及相關(guān)原理介紹。機(jī)械課程專區(qū)是對(duì)機(jī)械教學(xué)內(nèi)容的在線同步，含有學(xué)習(xí)課件、視頻、測(cè)驗(yàn)等教學(xué)資源。3D模型專區(qū)有不同領(lǐng)域的模型分類，為學(xué)生提供多樣創(chuàng)新設(shè)計(jì)模型。網(wǎng)站提供課堂使用設(shè)備的課件、教學(xué)視頻，和相關(guān)教學(xué)資料都可以通過此專區(qū)下載。

（3）創(chuàng)新交流。

此平臺(tái)學(xué)生可組成在線團(tuán)隊(duì)或以個(gè)人單位進(jìn)行疑難解答、創(chuàng)新設(shè)計(jì)、作品展示、團(tuán)隊(duì)互動(dòng)等項(xiàng)目。此外學(xué)生可以將自己的創(chuàng)意上傳到網(wǎng)站，建立起圖形庫(kù)。有能力的大學(xué)生可選擇喜歡的圖形，設(shè)計(jì)三維模型，最后上傳回網(wǎng)站建立的數(shù)據(jù)資源庫(kù)。

（4）3D興趣部落。

自動(dòng)更新3D前沿科學(xué)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀。學(xué)生可根據(jù)興趣及需要，自主瀏覽學(xué)習(xí)，了解前沿的3D科技發(fā)展?fàn)顩r，并以此為切入點(diǎn)，進(jìn)行自主設(shè)計(jì)創(chuàng)新。

1.2.3 軟硬件體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

（1）兼容常見3D打印系統(tǒng)相結(jié)合進(jìn)行學(xué)習(xí)與訓(xùn)練。系統(tǒng)應(yīng)專門針對(duì)互聯(lián)網(wǎng)+3D打印創(chuàng)新實(shí)踐課程設(shè)定便捷的學(xué)習(xí)功能和教學(xué)內(nèi)容。兼容工程訓(xùn)練中心互聯(lián)網(wǎng)+3D打印創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實(shí)驗(yàn)室的3D打印機(jī)。

（2）系統(tǒng)能安裝在常見網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器操作系統(tǒng)環(huán)境，windows系統(tǒng)、tomcat環(huán)境、Mysql數(shù)據(jù)庫(kù)平臺(tái)、采用J2EE技術(shù)Eclipse平臺(tái)開發(fā)優(yōu)先。操作系統(tǒng)采用Linux，開發(fā)語(yǔ)言程序采用JAVA，開發(fā)數(shù)據(jù)庫(kù)采用Mysql。

（3）動(dòng)態(tài)與靜態(tài)頁(yè)面共存。軟件具有良好的可使用性、可維護(hù)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、運(yùn)行環(huán)境，以及開發(fā)計(jì)劃等發(fā)生變化時(shí)，具有良好的適應(yīng)能力，軟件操作界面和流程便于學(xué)生容易掌握，軟件配備相對(duì)應(yīng)的3D打印教學(xué)文件，具有學(xué)生進(jìn)行線上3D創(chuàng)新訓(xùn)練的功能。

（4）最大學(xué)生數(shù)與學(xué)習(xí)小組數(shù)并發(fā)訪問時(shí)，系統(tǒng)流暢運(yùn)行對(duì)服務(wù)器配置要求不超過2核CPU、4GB內(nèi)存、1T硬盤，對(duì)網(wǎng)絡(luò)帶寬要求不超過20Mbps。

1.3 互聯(lián)網(wǎng)+3D打印教學(xué)平臺(tái)線下教學(xué)層的設(shè)計(jì)

線下教學(xué)以講解基礎(chǔ)知識(shí)和三維建模軟件的使用為主要內(nèi)容，配合網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)，與3D打印技術(shù)實(shí)踐相融合。線下教學(xué)層主要分為三個(gè)部分，各部分功能如下：（1）理論課程教學(xué)。以機(jī)械原理、機(jī)械制圖等基礎(chǔ)知識(shí)為基礎(chǔ)，講解3D打印所需的三維軟件知識(shí)，要求學(xué)生能對(duì)基本零件進(jìn)行3D建模。

（2）主題設(shè)計(jì)課程教學(xué)。將3D發(fā)展的前沿技術(shù)引進(jìn)課堂，與從事3D打印企業(yè)建立聯(lián)系，現(xiàn)場(chǎng)參觀學(xué)習(xí)，針對(duì)市場(chǎng)需求，讓學(xué)生進(jìn)行產(chǎn)品的自主設(shè)計(jì)創(chuàng)新。

（3）團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新訓(xùn)練。培養(yǎng)以3D打印技術(shù)為依托的創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)。以團(tuán)隊(duì)形式進(jìn)行系列創(chuàng)新訓(xùn)練，開展創(chuàng)客活動(dòng)，并通過平臺(tái)分享創(chuàng)新成果。

2 創(chuàng)新訓(xùn)練教學(xué)平臺(tái)的應(yīng)用

2.1 應(yīng)用方法

該平臺(tái)針對(duì)不同層次學(xué)生的設(shè)定相應(yīng)的教學(xué)目標(biāo)。首先，在線上“機(jī)械課程專區(qū)”設(shè)立不同的年級(jí)課程，采用闖關(guān)模式，引導(dǎo)學(xué)生由淺到深地進(jìn)行學(xué)習(xí)。同時(shí)，通過線下的初步學(xué)習(xí)，學(xué)生具有扎實(shí)的專業(yè)理論知識(shí)及運(yùn)用三維建模軟件的能力。其次，平臺(tái)可利用3D打印技術(shù)快速成型的特點(diǎn)，定期進(jìn)行作品打印與展示。借助互聯(lián)網(wǎng)的開放平臺(tái)，讓學(xué)生了解3D打印技術(shù)在實(shí)際生產(chǎn)中的應(yīng)用。此外，教學(xué)平臺(tái)要求教師了解前沿的3D打印技術(shù)，能對(duì)學(xué)生創(chuàng)新設(shè)計(jì)進(jìn)行指導(dǎo)。

3 結(jié)語(yǔ)

互聯(lián)網(wǎng)+3D打印訓(xùn)練創(chuàng)新教學(xué)平臺(tái)具有開放性、即時(shí)性和社群性等鮮明特點(diǎn)，使機(jī)械教學(xué)不再拘泥于傳統(tǒng)的模型、理論教學(xué)，具有廣泛的實(shí)用性及可推廣性。同時(shí)，以開放合作式的線下教學(xué)方式為輔助，鼓勵(lì)學(xué)生拓寬思路、拓展視野，多角度學(xué)習(xí)，為本學(xué)生專業(yè)知識(shí)的提高及協(xié)作能力的培養(yǎng)提供堅(jiān)實(shí)的發(fā)展平臺(tái)。

參考文獻(xiàn)

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