工程训练互联网+3D打印和智能制造教学探索

付大鹏+周威

摘 要 经过近30年的探索和发展，3D打印和智能制造技术成为当今全球最受关注的新兴产业技术之一。工程训练教学中心是各大高校重要的教学实验实训基地，课程建设正向先进制造和智能制造方向发展。在工程训练课程体系中通过互联网技术建立平台，将3D打印和智能制造课程建立起训练模块，为培养高素质创新人才提供保障。

关键词 工程训练教学中心；3D打印；智能制造

中图分类号：G642.0 文献标识码：B

文章编号：1671-489X（2017）12-0052-02

1 前言

国务院印发了经李克强总理签批的《中国制造2025》，部署全面推进实施制造强国战略[1]。这是我国实施制造强国战略第一个十年行动纲领。围绕实现制造强国的战略目标，《中国制造2025》明确了战略任务和重点。高校如何为国家培养具备先进技术和创新能力的人才，成为一个重要研究课题[2]。

以《中国制造2025》纲领为指引，3D打印和智能制造作为新兴先进制造技术，都是我国未来重点发展领域，如何利用互联网+平台结合不同专业大学生专业特色，将它们融入工程训练实训教学体系，保证教学质量，提高大学生创新实践能力，成为工程训练实训面临的重要课题[3]。

根据世界科技的发展趋势和我国教育的发展方向，基于目前的学生状况、工程训练硬件设备状况、工程训练网站状况的特点，东北电力大学建立起一个以工程训练为平台的互联网+3D打印和智能制造教学模块。

2 工程训练3D打印和智能制造课程现状

经过各大高校近十年来不断对工程训练进行资金投入，工程训练教学中心已经发展成校内重要的教学实验实训基地[4]。然而，目前工程训练3D打印和智能制造实训科目多以验证性实验内容为主，实验内容单一，这容易束缚大学生的创新思想；实践教学手段单一，不能反映出它先进制造和智能制造的特点。

3 教学目标

以工程训练教学为平台，在校内开展3D打印和智能制造教学，可以使3D打印技术和智能制造技术实习形成一个以信息化为龙头的学科链，进一步提升学校综合性办学特色，并可以为电气、动力、机械、材料、艺术类等专业的学生提供一个学习先进技术的平台[5]，从而满足企业对大学生在工程技术知识领域的要求。充分发挥工程训练作为理论联系实际的桥梁与纽带作用，培养学生先进的工程意识，全面提高学生的工程素养，通过先进的教学方法增强实践教学效果，激发新一代学生投身科学、工程和设计的热情，造就一批学生工程师。

4 教学模块建设

教学大纲 根据国家教育部工程训练教学大纲，结合东北电力大学专业特点及实际情况，确定不同专业工程训练3D打印和智能制造教学重点，然后拟定教学大纲。大纲见表1。

针对不同专业的学生制订不同的教学方案 非机械类专业如环境等专业学生主要了解3D打印和智能制造的基本概念，几种3D打印和智能制造方法的加工原理及其工艺过程，3D打印和智能制造的典型实例。目的是达到认知的程度，使学生了解3D打印和智能制造的特点及其工艺原理与应用，启发学生工艺创新意识与创新思维的方法。

向电气专业、动力专业、机械专业等工科专业学生比较详细地介绍3D打印和智能制造技术的基本原理、制造工艺过程和应用特点，制造复杂零件的工艺过程和制造方法。要求学生掌握3D打印和智能制造的基本原理，了解3D打印和智能制造过程，了解3D打印和智能制造技术的应用特点，了解典型3D打印和智能制造方法的原理和制造工艺，了解数控加工的编程方法、数控加工设备使用方法。

编写教材 编写适合工程训练特点的3D打印设备和智能设备操作教材，以提高大学生工程实践能力。编写该教材的思路是理论教学内容要精选，注重实际训练，讲求实

用；设备操作思路要清晰并且图文并茂，便于自学。

建立理论试题题库 针对3D打印与智能制造教学模块的实训教学内容，编写实训理论考试题，目的是测试大学生理论基础掌握情况。试题结合工程训练课程各个基础实践模块，紧扣3D打印实训和智能制造中的各个环节，考核题目力求贴近大学生操作实践遇到的问题和解决方法。

课程硬件配备 工程训练中心3D打印和智能制造训练模块硬件包括工业级3D打印机3台、桌面级3D打印机20台、数控机床仿真软件45个节点、数控车床10台、数控铣床3台、五轴联动加工中心1台、三维绘图软件45个节点、三维扫描仪2台、计算机45台。

师资建设 工程训练中心配备教学资历深、实践经验丰富的3D打印和智能制造模块实训教师，教师必须具备3D技术和智能制造技术的理论基础和操作能力，保障3D打印实训教学的有序进行。

建设互联网+教学平台

1）网站中设立专门的教学专区。通过工程训练网站提供课堂使用设备的教学视频，起到帮助学生课前预习和拓展学生视野的作用。所有教学内容和相关教学资料都可以通过这个专区下载，帮助学生在有限时间内完成课程预习、安全教育等工作。通过这个网站专区，完成包括实训指导书和实训理论考试等内容。

2）网站内建立模型图库。大学生可以将自己拍到的相片或者自己画出来的作品上传到网站，建立起一个具有大学生特点的图形库。这个向所有师生开放的图形库建立起后，有专业能力的大学生根据这个图形库选择自己感兴趣的图形，并且设计出三维模型，编写出供3D打印机打印的数据文件，最后上传回网站建立的数据資源库。对于这些踊跃参与上传作品的学生，会有一定的奖励，这会鼓励其继续分享自己的作品。

3）网络监控维护。由于3D打印是逐层打印，分层层厚决定打印的时间及产品质量。分层层厚越小，打印时间越长，打印质量越好；反之，打印时间短，打印质量较差。智能制造设备价格昂贵，使用时必须有人员在场进行监督和维护。根据这些设备操作时间长，无人看管设备运转存在危险性的特点，工程训练中心建设网络监控平台，利用设备上安装的摄像头将加工时的实时画面记录并上传到工程训练中心网络平台，实现远程监控，而设备网络化连接可以实现多台设备资源共享。

建立与3D打印和智能制造相关联的师生创新团队 团队内的学生是由课堂上发现的有创新想法并且想要在工程训练中做出优秀作品的学生。教师会给这些学生技术帮助和一定的设备支持，协助他们实现自己的创意想法。

组织这些大学生积极参加科技赛事，包括3DDS全国3D大赛、全国大学生工程训练综合能力竞赛、全国大学生节能减排社会实践与科技竞赛、挑战杯、互联网+大学生创新创业大赛等，提供给他们更多的锻炼机会。

5 结语

建设3D打印与智能制造实训模块，探索先进制造技术添加入工程训练教学内容中，目的是提高工程训练教学质量，为大学生提供更广阔的实践领域和更多的实践机会。通过对工程训练3D打印和智能制造实训教学模块建设的探索与实践，为其他同类院校工程训练教学提供可以借鉴的做法。

参考文献

[1]杨洋，周亮，李晓春.3D打印训练项目建设的探索与实践[J].山东工业技术，2014（14）：110.

[2]于慧颖.劳技教育教学应引导学生从“动手做”到“动脑做”：兼论“动手能力”是大脑调控下手脑协调动作的创造性实践能力[J].中国教育学刊，2004（12）：25-28.

[3]王金学.工程训练中心建设与教学管理改革探讨[J].实验室科学，2008（4）：1-4.

[4]朱瑞富，孙康宁，贺业建.综合性大学工程训练中心发展模式设计与实践[J].实验技术与管理，2011（4）：85-87，99.

[5]曲广强，关晓辉，王建元，等.基于微信公众平台的教务信息查询系统设计与实现[J].东北电力大学学报，2015（6）：100-105.