3D打印技術(shù)在教育行業(yè)的應(yīng)用發(fā)展前景研究*

邱望潔，李昊陽(yáng)

（1.教育部教育裝備研究與發(fā)展中心 信息中心，北京100080；2.北京航空航天大學(xué) 數(shù)學(xué)與系統(tǒng)科學(xué)學(xué)院，北京100191）

3D打印技術(shù)在教育行業(yè)的應(yīng)用發(fā)展前景研究*

邱望潔1，李昊陽(yáng)2

（1.教育部教育裝備研究與發(fā)展中心 信息中心，北京100080；2.北京航空航天大學(xué) 數(shù)學(xué)與系統(tǒng)科學(xué)學(xué)院，北京100191）

3D打印技術(shù)被稱為“具有工業(yè)革命意義的制造技術(shù)”，是《中國(guó)制造2025》突破發(fā)展的重點(diǎn)領(lǐng)域。該技術(shù)在教育行業(yè)的應(yīng)用已嶄露頭角。然而3D打印作為創(chuàng)新技術(shù)如何與教學(xué)活動(dòng)有機(jī)融合一直以來(lái)困擾著該項(xiàng)技術(shù)在教育領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，缺乏行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)與應(yīng)用規(guī)范、缺乏面向不同教育階段的分層課程、缺乏硬件環(huán)境配備條件成為三大亟待解決的問(wèn)題，本文給出了解決3D打印技術(shù)教育行業(yè)應(yīng)用的具體方法。

3D打?。粯?biāo)準(zhǔn)；教學(xué)應(yīng)用；云平臺(tái)

一、引言

3D打印技術(shù)作為一項(xiàng)對(duì)傳統(tǒng)制造業(yè)具有顛覆意義的技術(shù)，近年來(lái)在世界范圍內(nèi)受到廣泛關(guān)注，其主要生成流程包括兩大步驟：基于計(jì)算機(jī)輔助軟件設(shè)計(jì)立體模型，并通過(guò)3D打印機(jī)基于熔融、光固化等工藝逐層打印成品。[1]近年來(lái)，作為“增材制造”的主要實(shí)現(xiàn)形式，3D打印技術(shù)受到了我國(guó)政府的高度重視。進(jìn)一步地，針對(duì)3D打印等新型數(shù)字化制造技術(shù)的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化，我國(guó)政府出臺(tái)了《國(guó)家增材制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展推進(jìn)計(jì)劃（2015-2016）》。此計(jì)劃將3D打印技術(shù)發(fā)展規(guī)劃提高到了國(guó)家戰(zhàn)略發(fā)展的高度，不僅強(qiáng)調(diào)了3D打印教育的推廣和普及，更強(qiáng)調(diào)了3D打印技術(shù)人才的培養(yǎng)。隨后，在中國(guó)政府實(shí)施制造強(qiáng)國(guó)戰(zhàn)略第一個(gè)十年的行動(dòng)綱領(lǐng)《中國(guó)制造2025》中，3D打印被列為突破發(fā)展的重點(diǎn)領(lǐng)域。更為引人注目的是在國(guó)務(wù)院關(guān)于3D打印增材制造的專題講座后，李克強(qiáng)總理表示要在國(guó)內(nèi)多個(gè)重點(diǎn)行業(yè)加速3D打印的裝備和運(yùn)用。

在教育行業(yè)發(fā)展領(lǐng)域中，3D打印技術(shù)的相關(guān)應(yīng)用已經(jīng)逐步引起國(guó)內(nèi)外政府以及相關(guān)組織的高度重視?，F(xiàn)階段，針對(duì)3D打印教育價(jià)值的一系列探索性研究以及實(shí)踐工作正在逐步開(kāi)展中，并已取得了一些基礎(chǔ)成果。國(guó)內(nèi)，上海、青島等教育發(fā)展先進(jìn)地區(qū)已經(jīng)成功地將3D打印引入基礎(chǔ)教育領(lǐng)域。目前，上述先進(jìn)地區(qū)通常在青少年活動(dòng)中心配備3D打印機(jī)和掃描儀，同時(shí)定期邀請(qǐng)技術(shù)專家開(kāi)設(shè)包括CAD建模和3D打印機(jī)操作實(shí)踐等相關(guān)課程，最終以指導(dǎo)學(xué)生打印出自己設(shè)計(jì)的產(chǎn)品為基礎(chǔ)教育階段的教育實(shí)踐目標(biāo)。國(guó)外，在“人類學(xué)習(xí)可以通過(guò)制造和分享過(guò)程產(chǎn)生”的理念下，英國(guó)教育部與英國(guó)物理學(xué)會(huì)、英國(guó)全國(guó)數(shù)學(xué)教學(xué)創(chuàng)優(yōu)中心和3D打印機(jī)廠商協(xié)調(diào)合作，進(jìn)一步保障使用3D技術(shù)的學(xué)?？梢缘玫搅己玫睦碚撝笇?dǎo)及技術(shù)支持。另外，為培養(yǎng)高中生的工程技術(shù)能力并激發(fā)學(xué)生對(duì)工程、設(shè)計(jì)、制造和科學(xué)相關(guān)課程的興趣，美國(guó)以項(xiàng)目推進(jìn)形式在高中大力推廣3D打印機(jī)，例如，美國(guó)國(guó)防高級(jí)研究計(jì)劃局制作實(shí)驗(yàn)和拓展項(xiàng)目等。不僅如此，作為預(yù)測(cè)影響全球教育領(lǐng)域的教學(xué)、學(xué)習(xí)和創(chuàng)造性探究新興技術(shù)的權(quán)威報(bào)告，新媒體聯(lián)盟地平線報(bào)告在基礎(chǔ)教育、高等教育和圖書館教育的三個(gè)版本中，連續(xù)兩年將教育應(yīng)用中主流技術(shù)的重要進(jìn)展聚焦到3D打印上。

3D打印技術(shù)涵蓋包括信息技術(shù)、機(jī)械加工技術(shù)和新材料技術(shù)等多個(gè)學(xué)科領(lǐng)域的先進(jìn)技術(shù)。在日常教育場(chǎng)景中，3D打印主要體現(xiàn)出以下三方面教育特性：其一，便于塑造可重用的多態(tài)教育對(duì)象，且可快速打印用于教學(xué)輔助的模型、標(biāo)本等教具；其二，作為蘊(yùn)涵“設(shè)計(jì)思維”的個(gè)性化創(chuàng)造工具，可以滿足不同教育層次的學(xué)習(xí)者以專業(yè)制造水平實(shí)現(xiàn)個(gè)性化創(chuàng)意設(shè)計(jì)的產(chǎn)品化需求；其三，便于打造虛實(shí)結(jié)合的教育創(chuàng)新應(yīng)用平臺(tái)，并可以基于3D打印技術(shù)建立創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室和創(chuàng)客空間，實(shí)現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)和智能制造技術(shù)的協(xié)同創(chuàng)新。盡管目前3D打印技術(shù)在教育行業(yè)的創(chuàng)新性應(yīng)用蓬勃發(fā)展，但是3D打印作為教育裝備用于教育實(shí)踐活動(dòng)開(kāi)展尚存在幾點(diǎn)無(wú)法回避的關(guān)鍵性問(wèn)題：

（1）3D打印作為教育領(lǐng)域的一種新技術(shù)，其教育行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)尚未建立，目前教育行業(yè)流通的3D打印機(jī)質(zhì)量參差不齊，導(dǎo)致3D打印教學(xué)實(shí)踐活動(dòng)的質(zhì)量、安全和教育適用性等方面無(wú)法保障；

（2）3D打印技術(shù)與教育理論嚴(yán)重脫節(jié)，包括教學(xué)案例、教學(xué)模型庫(kù)在內(nèi)的教育資源缺乏，如何體系化地借助3D打印技術(shù)輔助基礎(chǔ)教育、高等教育和職業(yè)教育的教育實(shí)踐活動(dòng)成為關(guān)鍵性問(wèn)題；

（3）3D打印軟件環(huán)境和硬件環(huán)境的配備費(fèi)用均較高，具體地說(shuō)，3D打印機(jī)和專業(yè)的三維建模軟件價(jià)格都比較高而且對(duì)使用場(chǎng)地要求較高，從而導(dǎo)致僅有少部分重點(diǎn)學(xué)校有能力配備，無(wú)法滿足教育均衡發(fā)展的需求。

二、3D打印行業(yè)應(yīng)用的突破途徑

本文重點(diǎn)圍繞上述關(guān)鍵性問(wèn)題，提出解決方案，主要包含以下三條突破途徑：

（1）研究并起草3D打印技術(shù)的教育行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范

3D打印系統(tǒng)按功能分為五大模塊，即三維模型獲取模塊、三維模型處理模塊、三維模塊分層模塊、三維模型打印模塊和三維模型后處理模塊，依托多個(gè)學(xué)科領(lǐng)域的尖端技術(shù)，包括信息技術(shù)、機(jī)械制造技術(shù)和材料技術(shù)。技術(shù)歸根到底服務(wù)于教育，3D打印技術(shù)涉及制定相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)，其意義在于通過(guò)對(duì)技術(shù)的規(guī)范化提升產(chǎn)品質(zhì)量，保障教學(xué)活動(dòng)參與者的人身安全，提升3D打印的教育適用性。

（2）從教育理論出發(fā)面向不同教育階段系統(tǒng)化建立3D打印的教學(xué)應(yīng)用體系架構(gòu)

對(duì)于不同教育階段的學(xué)生，3D打印技術(shù)具有不同的內(nèi)涵和外延。對(duì)于基礎(chǔ)教育來(lái)說(shuō)，3D打印作為認(rèn)知工具，用于快速制造與課程配套的模型；對(duì)于高等教育，3D打印作為創(chuàng)新平臺(tái)，用于快速實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新性的設(shè)計(jì)思想；對(duì)于職業(yè)教育，3D打印作為教學(xué)目標(biāo)和學(xué)習(xí)內(nèi)容，形成了面向中國(guó)制造2025的職業(yè)技能知識(shí)體系。因此，要將3D打印技術(shù)深度融合于不同教育階段的教學(xué)實(shí)踐活動(dòng)中，必須探索3D打印技術(shù)和教育理論的契合點(diǎn)，系統(tǒng)化地建立面向基礎(chǔ)教育、高等教育和職業(yè)教育的個(gè)性化教學(xué)應(yīng)用體系架構(gòu)，涵蓋3D打印的核心課程、資源庫(kù)、教材、實(shí)訓(xùn)資源等。

（3）基于互聯(lián)網(wǎng)建立3D打印的服務(wù)云平臺(tái)

3D打印作為新技術(shù)在教育領(lǐng)域的應(yīng)用案例均取得了有目共睹的效果，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，極大地發(fā)掘了學(xué)生的創(chuàng)造力。然而，3D打印技術(shù)在國(guó)內(nèi)學(xué)校的普及程度還不夠高，該技術(shù)無(wú)法普惠于全國(guó)所有學(xué)生。因此，為實(shí)現(xiàn)3D打印技術(shù)在教育領(lǐng)域的均衡化發(fā)展，實(shí)現(xiàn)資源共享和資源整合，本項(xiàng)目將基于互聯(lián)網(wǎng)建立3D打印的服務(wù)云平臺(tái)架構(gòu)。該平臺(tái)可整合市場(chǎng)上的3D打印機(jī)資源、設(shè)計(jì)資源和材料資源。學(xué)生可以通過(guò)云平臺(tái)選擇3D打印的材料、3D模型和3D打印機(jī)提供商，實(shí)現(xiàn)個(gè)性化產(chǎn)品的遠(yuǎn)程打印。[2]

三、3D教育行業(yè)應(yīng)用突破的具體路線

1.研究并起草3D打印技術(shù)的教育行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范的具體路線

3D打印技術(shù)以多個(gè)學(xué)科領(lǐng)域的先進(jìn)技術(shù)為依托，其中最根本的三個(gè)方面為信息技術(shù)、精密機(jī)械技術(shù)和材料科學(xué)。在信息技術(shù)方面，需要實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的先進(jìn)設(shè)計(jì)軟件和數(shù)字化工具，以輔助設(shè)計(jì)人員完成對(duì)產(chǎn)品三維數(shù)字模型的制作，并根據(jù)模型完成打印工序的自動(dòng)分析以及打印器材走向的自動(dòng)控制。在精密機(jī)械技術(shù)方面，基于“每次的疊加”的加工方式，3D打印技術(shù)必須通過(guò)對(duì)打印設(shè)備的穩(wěn)定性和精準(zhǔn)程度的高要求，從而滿足對(duì)打印產(chǎn)品進(jìn)行高精度實(shí)現(xiàn)的生產(chǎn)要求。在材料科學(xué)方面，3D打印技術(shù)對(duì)打印原材料有以下兩點(diǎn)特殊要求：首先，材料需要具有可液化、粉末化以及絲化的特性；其次，在打印進(jìn)程完成后，經(jīng)過(guò)以上三態(tài)變化后的材料能夠重新結(jié)合在一起。

3D打印技術(shù)在教育領(lǐng)域的應(yīng)用成效取決于能否通過(guò)對(duì)技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化保障使用者的安全，提高教育適用性。從安全角度，打印材料的選擇和精密機(jī)械技術(shù)中的溫控系統(tǒng)設(shè)計(jì)尤為關(guān)鍵。首先，3D打印材料包括石膏材料、工程塑料、光敏樹(shù)脂、尼龍、金屬、石蠟、橡膠、生物材料等，不同材料具備差異化的物理和化學(xué)屬性。我們應(yīng)當(dāng)對(duì)材料進(jìn)行分類研究，針對(duì)各個(gè)學(xué)段標(biāo)定適用材料范圍，在杜絕有毒有害材料對(duì)學(xué)生健康侵害的前提下，選擇滿足課程仿真模擬需求的新材料。其次，3D打印溫控系統(tǒng)工作溫度達(dá)到200-300攝氏度，我們應(yīng)當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)化3D打印機(jī)的安全防護(hù)系統(tǒng)，以避免學(xué)生被燙傷。

另一方面，從教育適用性角度，信息技術(shù)中3D建模軟件、精密機(jī)械技術(shù)中的工藝技術(shù)和步進(jìn)電機(jī)系統(tǒng)直接影響教學(xué)質(zhì)量。首先，3D建模軟件種類繁多，繁簡(jiǎn)不一，如Autocad、3DSMAX等，我們應(yīng)當(dāng)針對(duì)各個(gè)學(xué)段，按照認(rèn)知規(guī)律標(biāo)定3D建模軟件的適用范圍。其次，3D打印的工藝技術(shù)呈多樣化發(fā)展，包括分層實(shí)體制造工藝、光固化工藝、熔融擠出工藝和激光燒結(jié)技術(shù)。鑒于不同工藝的生產(chǎn)成本、工藝精細(xì)度不同，我們應(yīng)當(dāng)針對(duì)各個(gè)學(xué)段與課程設(shè)置的需求，標(biāo)定工藝技術(shù)的適用范圍。最后，由于步進(jìn)電機(jī)系統(tǒng)影響3D打印的速度，為保證教育實(shí)踐活動(dòng)的實(shí)時(shí)性和高效性，我們應(yīng)當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)化步進(jìn)電機(jī)及其控制系統(tǒng)的相關(guān)參數(shù)，保證其在穩(wěn)定的前提下，盡可能提高打印效率。

2.建立教學(xué)應(yīng)用體系架構(gòu)的具體路線

建立3D打印教學(xué)應(yīng)用體系的前提是研究3D打印和教學(xué)之間的關(guān)系，用以指導(dǎo)在教學(xué)實(shí)踐過(guò)程中3D打印的教學(xué)輔助功能。教育學(xué)家曾經(jīng)深入研究教學(xué)媒體在教學(xué)實(shí)踐活動(dòng)中的效果，并提出了經(jīng)典的 “經(jīng)驗(yàn)之塔”模型。在該模型中，學(xué)者總結(jié)出了學(xué)生獲得經(jīng)驗(yàn)的三大途徑，分別為細(xì)致觀察、具體操作和邏輯抽象。在基于3D打印的教學(xué)實(shí)踐活動(dòng)中，學(xué)生通過(guò)3D打印模型感知提升細(xì)致觀察的能力；通過(guò)3D打印上機(jī)實(shí)操提高具體操作的能力；通過(guò)3D打印編程提高邏輯抽象的能力。以教育理論為出發(fā)點(diǎn)，3D打印技術(shù)提供了多個(gè)維度的教學(xué)輔助功能。由此，形成了支撐3D打印技術(shù)教育價(jià)值的理論依據(jù)和建立3D打印的教學(xué)應(yīng)用體系架構(gòu)的理論基礎(chǔ)。

面向基礎(chǔ)教育，3D打印主要作為認(rèn)知工具，輔助學(xué)生對(duì)知識(shí)體系的感知和驗(yàn)證。在一些教學(xué)實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目中，學(xué)生通過(guò)3D打印技術(shù)實(shí)現(xiàn)自己的奇思妙想，構(gòu)建了感性認(rèn)知到科學(xué)認(rèn)知的有效過(guò)渡途徑。以小學(xué)物理課為例，學(xué)生為認(rèn)知力學(xué)原理，分組設(shè)計(jì)了多種基于不同力學(xué)結(jié)構(gòu)的橋梁模型，并通過(guò) 3D打印機(jī)生成PVC塑料實(shí)物模型，在此基礎(chǔ)上對(duì)實(shí)物模型進(jìn)行力學(xué)測(cè)試，歸納總結(jié)力學(xué)規(guī)律。由此可見(jiàn)，我們有必要建立以課堂認(rèn)知和中小學(xué)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室為核心的教學(xué)應(yīng)用體系。[3]

面向高等教育，3D打印技術(shù)作為創(chuàng)新平臺(tái)，大幅提升了科研效率。3D打印機(jī)已逐步在國(guó)內(nèi)高校普及應(yīng)用，特別在航空設(shè)計(jì)、醫(yī)學(xué)、建筑、機(jī)械制造等專業(yè)領(lǐng)域大放異彩。高校學(xué)生利用3D打印技術(shù)跨越了理論到實(shí)踐的鴻溝，在不借助模具的情況下快速實(shí)現(xiàn)并驗(yàn)證自身的科研成果。在航空航天專業(yè)，3D打印機(jī)能夠打印具有特殊功能與性能的飛行器核心部件；在醫(yī)學(xué)專業(yè)，3D打印機(jī)能夠高度還原人類骨骼特性，打印替代器官；在機(jī)械制造專業(yè)，3D打印為學(xué)生提供三維設(shè)計(jì)建模和成型平臺(tái)，使學(xué)生可以多方位評(píng)估自己的設(shè)計(jì)方案。高等教育中，3D打印和學(xué)科結(jié)合的案例不勝枚舉。因此，我們應(yīng)當(dāng)以實(shí)際應(yīng)用為出發(fā)點(diǎn)，結(jié)合高校課程設(shè)置，標(biāo)定以“創(chuàng)客”為核心的3D打印的教學(xué)應(yīng)用體系。[4]

面向職業(yè)教育，3D打印技術(shù)是一項(xiàng)符合國(guó)家重大需求的專業(yè)技能。在我國(guó)職業(yè)教育課程體系發(fā)展過(guò)程中，3D打印技術(shù)相關(guān)課程體系正處于形成并完善的過(guò)程中，該課程體系主要以3D打印的設(shè)計(jì)課程、建模課程、編程過(guò)程和操作課程為學(xué)習(xí)內(nèi)容，以培養(yǎng)掌握材料科學(xué)、光電技術(shù)、機(jī)械技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和數(shù)控技術(shù)的新型專業(yè)人才為教學(xué)目標(biāo)。隨著中國(guó)制造2025工程的深入推進(jìn)和智能制造技術(shù)的不斷發(fā)展，未來(lái)3D打印的專業(yè)技術(shù)人才缺口龐大。因此，我們應(yīng)當(dāng)建立3D打印的職業(yè)技能培養(yǎng)應(yīng)用體系。

3.基于互聯(lián)網(wǎng)建立3D打印的服務(wù)云平臺(tái)的具體路線

本文從云平臺(tái)的數(shù)據(jù)庫(kù)、工作流程、體系結(jié)構(gòu)和功能四個(gè)方面建立3D打印的服務(wù)云平臺(tái)架構(gòu)。

其一，云平臺(tái)包含四大核心數(shù)據(jù)庫(kù)，即用戶數(shù)據(jù)庫(kù)、打印機(jī)數(shù)據(jù)庫(kù)、模型設(shè)計(jì)庫(kù)和材料庫(kù)。云平臺(tái)旨在整合3D打印的優(yōu)質(zhì)社會(huì)資源為教育實(shí)踐活動(dòng)服務(wù)，其中，用戶數(shù)據(jù)庫(kù)包括注冊(cè)成云平臺(tái)的師生，打印機(jī)數(shù)據(jù)庫(kù)包括通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)連接到云平臺(tái)的各種不同技術(shù)特征的3D打印機(jī)，模型設(shè)計(jì)庫(kù)包括社會(huì)上優(yōu)秀設(shè)計(jì)者上傳的3D模型，而材料庫(kù)包括所有可以用于3D打印的材料。上述四大數(shù)據(jù)庫(kù)均處于實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)的數(shù)據(jù)更替中。

其二，云平臺(tái)的工作流程總結(jié)如下：教師或者學(xué)生用戶通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)登錄平臺(tái)，注冊(cè)成為有效用戶，進(jìn)入用戶數(shù)據(jù)庫(kù)；提交3D打印任務(wù)申請(qǐng)；用戶選定3D模型，可自行設(shè)計(jì)上傳，亦可選取模型設(shè)計(jì)庫(kù)中的3D模型，部分自行上傳的優(yōu)秀3D模型被收錄在模型設(shè)計(jì)庫(kù)中；用戶從材料庫(kù)中選定3D打印材料；用戶確定3D打印工藝技術(shù)，并據(jù)此從3D打印機(jī)數(shù)據(jù)庫(kù)中選擇用于本次打印的3D打印設(shè)備，由此云平臺(tái)生成一個(gè)3D打印任務(wù)，該任務(wù)標(biāo)明任務(wù)申請(qǐng)人、待打印的3D模型信息、材料及材料提供商、3D打印機(jī)及3D打印機(jī)提供商等數(shù)據(jù)；3D打印材料供應(yīng)商將材料通過(guò)物流發(fā)送給3D打印機(jī)提供商，3D打印機(jī)提供商則使用該材料完全按照3D打印任務(wù)打印3D模型，并通過(guò)物流發(fā)送給任務(wù)申請(qǐng)人。

其三，云平臺(tái)體系采用分布式組件結(jié)構(gòu)，分為線下物理層、數(shù)據(jù)庫(kù)層、線上應(yīng)用邏輯層和網(wǎng)絡(luò)層。第一層：線下物理層，包括所有連接到云平臺(tái)的3D打印設(shè)備；第二層：數(shù)據(jù)庫(kù)層，包括用戶數(shù)據(jù)庫(kù)、打印機(jī)數(shù)據(jù)庫(kù)、模型設(shè)計(jì)庫(kù)和材料庫(kù)，支持用戶間交流的數(shù)據(jù)通信服務(wù)；第三層：線上應(yīng)用邏輯層，處理任務(wù)請(qǐng)求，并將任務(wù)發(fā)送給任務(wù)參與者；第四層，網(wǎng)絡(luò)層，用于和客戶端實(shí)時(shí)通信；第五層，用戶層，為任務(wù)參與者提供基于瀏覽器的管理功能。

其四，云平臺(tái)的功能包括3D打印學(xué)習(xí)中心、技術(shù)研究、服務(wù)系統(tǒng)工具集、遠(yuǎn)程制造服務(wù)、3D打印交流中心和用戶管理。其中，3D打印學(xué)習(xí)中心主要功能是提供給用戶一個(gè)學(xué)習(xí)3D打印基本技術(shù)和了解前沿技術(shù)的平臺(tái)，具體包括基礎(chǔ)知識(shí)、開(kāi)發(fā)工具推薦、3D打印模型制作技巧和典型案例4部分；技術(shù)研究提供最新技術(shù)成果及難題，由專業(yè)人員將近期有關(guān)3D打印方面的技術(shù)現(xiàn)狀、技術(shù)進(jìn)展、技術(shù)突破以及3D打印存在的難題和不足發(fā)布在平臺(tái)上；服務(wù)系統(tǒng)工具集包括在線設(shè)計(jì)工具、在線動(dòng)態(tài)預(yù)覽、工藝篩選器、材料篩選器；遠(yuǎn)程制造服務(wù)包括制造任務(wù)管理、制造資源管理和制造過(guò)程管理；3D打印交流中心分為意見(jiàn)與技術(shù)難題反饋、硬件討論區(qū)和軟件討論區(qū)等板塊；用戶管理主要包括用戶信息及任務(wù)狀態(tài)監(jiān)控。

四、小結(jié)

面向3D打印技術(shù)在教育行業(yè)應(yīng)用的關(guān)鍵性問(wèn)題，本文針對(duì)性地提出了突破途徑，通過(guò)建立3D打印教育行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范，保障教學(xué)應(yīng)用的安全性和適用性；通過(guò)建立面向基礎(chǔ)教育、職業(yè)教育和高等教的教學(xué)應(yīng)用體系，增加教學(xué)應(yīng)用的針對(duì)性和高效性；基于互聯(lián)網(wǎng)建立3D打印的服務(wù)云平臺(tái)，提高教學(xué)應(yīng)用的普及性和多樣性。希望通過(guò)上述方法，最終順利完成我國(guó)政府關(guān)于3D打印教育推廣和普及以及3D打印技術(shù)人才培養(yǎng)的任務(wù)。

[1]李青,王青.3D打印:一種新興的學(xué)習(xí)技術(shù)[J].遠(yuǎn)程教育雜志,2013(4):29-35.

[2]劉雪梅,黃劍鋒.面向教育的3D打印及其網(wǎng)絡(luò)化交流平臺(tái)的研究[J].中國(guó)工程機(jī)械學(xué)報(bào),2015(1):82-87.

[3]孫江山,吳永和,任友群.3D打印教育創(chuàng)新:創(chuàng)客空間、創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室和STEAM[J].現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育研究,2015 (4):96-103.

[4]王美,王良輝,劉中曉,陳淵淵.基于3D打印技術(shù)的特色課程研究——以“3D打印創(chuàng)意工作室”課程為例[J].現(xiàn)代教育技術(shù),2015(8):120-126.

（編輯：王天鵬）

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1673-8454（2017）05-0011-04

2014年度教育部教育裝備研究與發(fā)展中心基本科研業(yè)務(wù)經(jīng)費(fèi)支持項(xiàng)目 “教育裝備公共服務(wù)平臺(tái)若干子平臺(tái)研發(fā)”（科06-2014）。