3D打印技術融入應用型本科教育的新探究

蘆欣 衛(wèi)麗華

摘 要 應用型本科教育的核心是實踐教學，實踐教學的本質(zhì)是掌握并能運用新知識、新技術探索新領域。本文以南通理工學院的實際教學為例，將現(xiàn)今的高新制造技術——3D打印技術與已有的專業(yè)學科相結合，探索應用型本科教育實踐教學的新模式。

關鍵詞 應用型本科教育 3D打印技術 實踐教學

中圖分類號：G642 文獻標識碼：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdkx.2018.02.029

Abstract The core of applied undergraduate education is practice teaching， the essence of practice teaching is to master and apply new knowledge and technology to explore new fields. In this paper， take the actual teaching of Nantong Polytechnic College as an example， the current high-tech manufacturing technology--3D printing technology will be combined with the existing of professional disciplines， exploring a new mode of practical teaching of applied undergraduate education.

Keywords Applied Undergraduate Education；3D Printing Technology；Practical Teaching

1 3D打印的興起和發(fā)展

3D打印（3D Printers）是媒體對這種新技術的俗稱，工業(yè)上叫疾速原型制造（Rapid Prototyping Manufacturing），而行業(yè)內(nèi)部一種更規(guī)范的專業(yè)叫法——增材制造（Additive Manufacturing）。這項技術誕生于上世紀 80 年代中后期，是依據(jù)材料逐層堆積法的一種高新制造技術，被認為是近30年來制造領域的一項重大成果。其發(fā)展簡史如圖1。

3D打印技術已經(jīng)應用于科研、醫(yī)療、航空航天、食品加工、藝術創(chuàng)作、建筑設計、汽車制造等諸多領域，它的出現(xiàn)正在逐步改變?nèi)藗兩a(chǎn)和生活的原有方式。3D打印的成長在2012年得到了大力助推，時任美國總統(tǒng)的奧巴馬在一次國情咨文演講中強調(diào)了3D打印技術的重要性，希望它將成為令美國制造業(yè)重新煥發(fā)出活力的重要推動力。近些年也有許多知名的評論員認為，3D打印是一項具有顛覆性的技術變革，它或?qū)⑾破稹暗谌喂I(yè)革命”。[1]

由于3D打印技術是一項集CAD、機械工程、逆向工程、分層制造技術、材料學等學科技術于一身，能夠根據(jù)用戶需要快速、直接、準確地將描繪思維轉(zhuǎn)變?yōu)閷嶓w原型的高新制造技術，因此，它的發(fā)展需要更多有專業(yè)知識，有創(chuàng)新意識、有市場眼光、有執(zhí)著精神的人去投入，去實踐、去探究。

2 應用型本科教育的發(fā)展需要什么

上世紀80年代，我國施行改革開放的經(jīng)濟政策，經(jīng)濟得到了快速發(fā)展，百姓的生活也得到了極大的豐富，物資上的富足更增加了人們對文化和精神的追求，對教育的需求也急劇增大。就高等教育而言，1998年全國高等教育毛入學率為9.8%，2002年為15%，從2002年起我國進入國際公認的高等教育大眾化教育階段。教育部袁部長在一次會議上指出——2015年是我國《教育改革發(fā)展中長規(guī)劃》實施五周年，第三方對中國教育發(fā)展的評估結論是：中國教育發(fā)展總體水平已進入世界中上行列。到2020年我國高等教育毛入學率要提高到50%，這樣我國高等教育的普及就大大延伸了。[2]

經(jīng)濟的發(fā)展決定了教育的發(fā)展，也推動了教育的發(fā)展；反過來，教育的發(fā)展可以拉動經(jīng)濟的發(fā)展，也是經(jīng)濟發(fā)展的重要保證。隨著高等教育進入以結構調(diào)整、質(zhì)量提升為核心的內(nèi)涵式發(fā)展階段，一種嶄新的教育類型——應用型本科教育應運而生：以本科教育為主，面向區(qū)域經(jīng)濟社會，以應用型專業(yè)教育為基礎，以社會人才需求為導向，培養(yǎng)高層次應用型人才。[3]應用型本科教育對于滿足中國經(jīng)濟社會發(fā)展，推進中國高等教育大眾化進程起到了積極的促進作用。簡要說應用型本科教育的發(fā)展需要什么呢？

（1）需要有國家政策的肯定與支持。早在“十二五”規(guī)劃開啟年的時候，我國的教育發(fā)展規(guī)劃就確定了進一步優(yōu)化教育結構。優(yōu)化普通教育和職業(yè)教育結構，增加應用型、技能型、復合型緊缺人才培養(yǎng)規(guī)模，支持中高等職業(yè)教育和應用型本科教育發(fā)展。優(yōu)化公辦和民辦教育結構，用政策促進形成公辦和民辦協(xié)調(diào)發(fā)展的教育格局。[4]

（2）需要有一批高素質(zhì)，懂技術，善講解，能實踐，會指導的“雙師型”骨干教師。教育學生，培養(yǎng)人才離不開老師的辛勤工作，自古就有“名師出高徒”的說法，現(xiàn)如今要想培養(yǎng)出能適應社會及地方經(jīng)濟快速發(fā)展的高技能應用型人才，就必須先有一批理論知識過硬、分析解決問題思路獨特、項目實踐經(jīng)驗豐富、善于講解會指導的英才融入現(xiàn)有的教師隊伍。這些高技能型骨干教師會帶動其他年輕教師逐步提高實踐教學能力，為培養(yǎng)應用型人才做好充分準備。

（3）需要有一套正確的、嚴謹?shù)摹⑼暾娜瞬排囵B(yǎng)方案和管理方法。將實踐教學作為核心的教學模式，提高現(xiàn)有的教學手段和教學方法，加大加強校外實習基地建設，進一步調(diào)整和完善教學計劃，逐步減少理論課學時的比重，加強培養(yǎng)學生動腦思考、動手實踐、不斷總結、勇于攀登的學習理念，建立健全實踐教學的專項考核機制，明確考核標準和考核辦法。

（4）需要將專業(yè)知識與新技術融為一體。將新技術、新技能傳授給正在學習，正在成長的學生，讓他們結合已學的專業(yè)基礎知識，通過思考、設計、模擬測試、最終解決實際問題。只有將專業(yè)知識和高新技術有機的結合在一起，做到有知識，懂技術，會運用、能創(chuàng)造才能成為國家和社會所急需的高素質(zhì)應用型創(chuàng)新人才。

3 借助3D打印技術探究應用本科教育實踐教學新模式

南通理工學院是一所全日制民辦應用型本科高校，其辦學宗旨是培養(yǎng)社會所需的高技能應用型人才，這需要首先找到正確的方向，掌握當今社會各行各業(yè)的最新動態(tài)。就拿制造業(yè)來說，我國在2015年2月由工信部、國家發(fā)改委和財政部聯(lián)合出臺了《國家增材制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展推進計劃（2015—2016）》，同年5月由國務院下發(fā)了文件：《中國制造2025》，這些政策的出臺說明了國家對未來制造業(yè)所用新技術的高度重視，在當前的大發(fā)展、促增長、求創(chuàng)新的形勢下，我們要把3D打印技術這項新技術努力學好，認真研究，不僅要將這項技術迅速推廣，更要與所學專業(yè)相結合，利用這項新技術為制造業(yè)的發(fā)展做出新的貢獻。

為了更好更快地讓老師和學生接觸并了解這項高新制造技術，學校在2015年9月成立了南通理工學院3D打印技術研究所。目的在于讓實踐教學變成現(xiàn)實體驗，學校為積極培養(yǎng)3D打印方向的專門人才，主要從以下七個方面開展實踐教學：

（1）購進大量先進設備。實踐教學的基礎就是要有先進的的硬件設備，這些設備可以作為實際操作的對象，也是進行基礎和特色研究的必備設施環(huán)境。為真正實現(xiàn)學習與應用一體化，學校先后購進了百余臺先進的3D打印設備，既有用于普通教學實踐的桌面機，又有用于科研及提供第三方服務的工業(yè)級的高精端設備。

（2）開辦3D打印精英項目班。近幾年3D打印產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，對3D打印技術人才的需求旺盛，為實現(xiàn)高質(zhì)量就業(yè)、創(chuàng)業(yè)，為主動適應南通乃至長三角區(qū)域經(jīng)濟社會對人才需求的多層次、多元化及學生個性發(fā)展的需要，根據(jù)學生的興趣特長及所學專業(yè)，實施因材施教、分類培養(yǎng)，啟動并實施 “精英人才培養(yǎng)計劃”。 2015年11月，學校通過面試遴選，選取了40名學生組建了“3D打印技術精英項目班”，這為學生個性化發(fā)展及特色發(fā)展搭建了平臺，為學生成長為高素質(zhì)應用人才奠定了基礎。

（3）邀請知名人士進行報告講學，傳授知識。學校先后邀請多位專家、學者、教授到校做科技講座。南京師范大學江蘇省三維打印裝備與制造重點實驗室主任，楊繼全教授作“3D打印技術及其發(fā)展”專題講座；國家“千人計劃”、博士生導師、中科院蘇州納米技術與納米仿生研究所研究員謝永林來校做“噴墨打印技術及應用”的科技講座；南京航空航天大學教授、江蘇省產(chǎn)業(yè)技術研究院精密與微細制造技術研究所副所長田宗軍為我校師生作“3D打印技術及其在航空航天領域的應用”為主題的科技講座。老師和同學們聽后都受益匪淺，對這項有些“神奇”的技術充滿了好奇，更希望能親身、親手感受一下三維物體具體的呈現(xiàn)過程。

（4）校校聯(lián)合，互幫互助；校企合作，真抓實干。2015年12月，學校與南京師范大學江蘇省三維打印裝備與制造重點實驗室、南京三維打印學會簽署了“3D打印教育與技術合作”協(xié)議；2016年9月，學校與中科院蘇州納米技術與納米仿生研究所及南通銳發(fā)打印科技有限公司簽訂“校企研”3D打印技術合作協(xié)議。

這些合作協(xié)議的簽署將推動我校在3D打印技術研究領域的發(fā)展，為培養(yǎng)行業(yè)、企業(yè)所需的3D打印技術應用型技術人才，更好地服務地方經(jīng)濟發(fā)展打下堅實的基礎。

（5）師生共赴211高校、上市企業(yè)實踐學習。2016年暑假，南通理工6名專業(yè)老師帶領40名精英班同學共赴南京師范大學江蘇省三維打印裝備與制造重點實驗室進行暑期實踐學習，在短短的兩周，同學們來到南京寶巖自動化有限公司，并深入到生產(chǎn)第一線，真正做了一名生產(chǎn)技術工作者。同年10月，學校6名精英班學生前往杭州先臨三維科技股份有限公司培訓SLA激光光固化設備和Magics軟件的使用。幾名同學最大的收獲是對于3D打印技術的認識和操作技能由桌面級提升至工業(yè)級設備，擴大了學生的專業(yè)知識面，并提升了專業(yè)技術水平，同時也為學校3D打印技術研究所今后對外工業(yè)服務打下了堅實的基礎。

（6）積極參加各種比賽。2016年2月，三名學生組隊參加了第二屆全國大學生3D打印大賽，經(jīng)過3個多月的模型設計、打印、Dreamore平臺進行眾籌，最終以637元，支持率103次眾籌成功。同年5月，南通理工成功舉辦了“第一屆3D打印創(chuàng)意大賽”。無論國賽還是校賽都可促進交流、取長補短，更重要的是激發(fā)學生的創(chuàng)造力，培養(yǎng)大學生成為設計師、開發(fā)者，達到“以賽促教、以賽促用、以賽促新”的目的。

（7）成立南通理工學院3D打印體驗中心。3D打印體驗中心的主要功能是教育培訓與應用開發(fā)服務。面向有需求的企業(yè)、創(chuàng)客提供場地、設備和技術服務等。學校培養(yǎng)的精英班的同學們都參與到中心的基礎工作中，他們在這里的講解讓更多的人了解3D打印知識，展示3D打印的魅力，普及推廣3D打印創(chuàng)新應用，讓3D打印真正走進千家萬戶。

4 結束語

高等教育不僅僅是關于高深學問的探究，也要進行實用學問的探究。[4]大學應為學習者搭建一座橋梁，構建一個平臺，讓他們能較快地接觸到新知識、新技術，將新技術融入到普通高等教育教學中，通過生動具體的實踐教學，最終掌握并運用新技術解決新問題，這就是高素質(zhì)應用型人才培養(yǎng)的最高目標。

參考文獻

[1] 黃健，姜山.3D打印技術將掀起“第三次工業(yè)革命”[J].新材料產(chǎn)業(yè)，2013（1）：62-67.

[2] 袁貴仁.到2020年高等教育毛入學率要提高到50%[R].http：//news.youth.cn/gn/201603/t20160310_7728898.htm，2016.3.

[3] 張漢靜.應用型本科教育應堅持“四個突出”[N].光明日報，2015-11-10.

[4] 姜運生.地方院校應用型本科人才培養(yǎng)模式研究與實踐[D].吉林：東北師范大學，2006.11.