3D打印技術與創新創業課程教學初探

毛文武

（上海海洋大學工程學院，上海 201306）

3D打印技術是一種以3D數字模型為基礎，通過逐層打印可粘合的材料方式來快速成型的增材制造技術，近年來，3D打印技術發展非常迅速，對機械裝備、航空航天、建筑工程、海洋科技、醫療康復等行業帶來了深刻的變革，被譽為“第三次工業革命最具標志性的生產工具”[1]，隨著3D打印技術的發展，不少高校紛紛開設了3D打印技術相關課程與傳統技術相比，3D打印技術對大學生創新創業有其獨特的優勢，通過3D打印可將創新創業團隊的創意快速制作模型，有利于實現創新創業產品的個性化、拓展創新思維和想象空間，促進學生創新產品改進和創新能力提高，已日益成為大學生創新創業產品展示的重要工具。2016年9月以來，筆者在上海海洋大學開設了3D打印技術與創新創業課程，對3D打印技術在大學生創新創業領域的教學進行了積極的探索。

1　開設3D打印技術與創新創業課程的意義

近年來，各類大學生創新創業競賽對創新產品實物和樣機展示都提出了明確的要求，2015年3月在全球享有盛譽的3D打印盛會TCT Show+Personalize首次將TCT Inspired Minds大學生3D打印大賽引入中國，并引入“創客”與“眾籌”的概念，旨在激發青年的創造力，培養大學生成為設計師、開發者和企業家。與傳統技術相比，3D打印技術對大學生創新創業有其獨特的優勢，它可將創新創業團隊的創意快速制作模型，已日益成為大學生創新創業產品展示的重要工具。首先，通過3D建模軟件可直接將學生的創新創意構想快速建模，有利于實現大學生創新創業產品的個性化，拓展思維和想象空間；其次，通過3D打印機打印出創新的原型產品，有助于創新團隊改善自己的設計，促進學生創新能力的提高；此外，3D打印模型拓展了人的感覺和知覺，有助于評委更好地理解學生的創新產品[2]。

2　“少而精”的課程教學內容

3D打印技術與創新創業課程為上海海洋大學的創新類綜合教育選修課，總計1學分，16學時，其中講授12學時，上機和實踐4學時。該課程旨在基于3D打印技術在海洋科技、食品加工、醫療衛生、工業設計、建筑工程、航空航天等領域的深入應用開拓學生視野，培養學生個性化的創意理念，激發學生的頭腦風暴和創新思維，以創新的方式實現創意，3D設計和打印出原創性作品，并引入互聯網+眾籌等商業模式和社會價值實現的方式和路徑，推進創意、創新、創業“三創融合”，提高學生的創新創業能力。

3D打印技術與創新創業課程教學內容、教學目標和學時分配如表1所示。該課程主要內容包括：3D打印技術發展現狀和趨勢、3D打印技術在各行業創新創業中的應用、3D打印的基本原理、3D打印材料、3D打印成型工藝、創新產品的CAD建模、3D打印機操作、3D打印原型的后處理、3D打印技術商業模式等。

表13　D打印技術與創新創業課程主要教學內容

33　D打印實驗

在學校創新類課程原則上不開設實驗且本課程總共只有16學時的情況下，針對3D打印技術與創新創業課程的特殊性，本課程安排了3D打印實驗一次，運用工程學院3D打印實驗室的FDM工藝ZT_UP300型3D打印機和HORI3D打印切片軟件，如圖1，讓學生動手將CAD三維模型通過3D打印機打印出來，切身體驗3D打印的全過程。

圖1　基于ZT_UP300型3D打印機和HORI3D打印切片軟件的3D打印實驗

4　基于選課學生特點的創新產品CAD建模訓練

3D打印技術與創新創業課程自2017年3月開始在上海海洋大學作為新開課開設，2017年3月和9月分別開設了1個班（限60人），學生選課積極性很高，每學期課程初選人數都超過200人，選課學生大部分為大三、大四同學。選課的絕大多數學生對3D打印技術興趣濃厚，但每學期有三分之一左右的經濟管理學院、外國語學院、海洋文化與法律學院、信息學院的選課學生無工程圖學和CAD基礎，3D打印創新產品的CAD建模對他們仍有難度。

針對不少選課學生無CAD基礎的特點，3D打印技術與創新創業課程2017年9月對教學內容進行了進一步優化，將CAD三維建模融入到3D打印創新產品設計的全過程，增加了3D建模的上機講授時間和課后輔導時間。不少學生在課后都能自覺留下來上機練習CAD，短短的16學時課程學習后，已能較好的使用AutoCAD三維建模進行3D打印創新作品的設計，如圖2是朝鮮語同學結合她專業特色制作的朝鮮族長鼓的3D模型。

圖2　朝鮮語專業同學的朝鮮族長鼓作品

5　結論

3D打印技術是高校學生創新創業的熱點之一，筆者在上海海洋大學3D打印技術與創新創業課程中，結合3D打印技術和選課學生的特點進行了積極的探索，啟發學生的創新創業思維，取得了較好效果，對其他高校相關課程的開設應該能有一定借鑒。

參考文獻：

[1]楊繼全，鄭 梅，楊建飛，等.3D打印技術導論[M].南京：南京師范大學出版社，2016.

[2]陳繼民.3D打印技術基礎教程[M].北京：國防工業出版社，2016.