探究3D打印技術在土木工程人才培養中的具體應用

楊峰 彭玉龍

[摘 要]隨著信息網絡技術、先進材料技術和數字制造技術的興起和發展，3D打印技術應運而生。將其應用到土木工程人才培養中，不僅豐富了人才培養體系，還促進了該專業的教學改革，激發了學生的學習興趣和創新思維，為傳統的土木工程專業教學帶來了高科技氣息。以土木工程教學現狀為研究的起點，重點探究了其具體應用，希望為土木工程高素質人才培養貢獻一份力量。

[關鍵詞]3D打印技術;土木工程;人才培養;應用

3D打印技術又被稱做增材制造技術，是一種新型的制造技術，以數字模型為基礎，通過將材料進行逐層堆積，創造出實體物品。3D打印技術結合了多種先進技術，如信息網絡技術、數字制造技術、先進材料技術等，通過將這些技術進行科學融合來進行模型建造。將3D打印技術運用到土木工程專業教學中，通過將其與人才培養方案相結合，為該專業教學帶來新的活力。

一、土木工程教學現狀

在土木工程專業教學過程中，部分教師往往受傳統教學理念的影響，在講解建筑結構、建筑設計等課程時，往往采用傳統教具如掛圖、圖片、實物模型等開展教學。這樣的教學方式存在著一定的弊端，主要體現在以下幾點。第一，建筑物往往具有復雜的內部聯系，如果僅用靜態的教具，往往不能展現其內部構造，且教學精度較低，不利于培養學生科學的態度和嚴謹的學習品質;第二，傳統的建筑實物模型往往由于成本較高，導致部分學院在教學中，由于缺乏豐富的建筑實物模型，學生學習和理解難度較高;第三，部分土木工程專業教師仍采用傳統式的教學模式即“灌輸式”教學，不僅導致教與學的分離，還出現了課堂氣氛沉悶、枯燥，學生的學習積極性不高等問題。

二、3D打印技術在土木工程人才培養中的具體應用

土木工程專業人才培養體系包括的方面眾多，如人才培養目標、培養規格、職業能力培養核心課程群等。在人才培養規格方面，又進行了具體的細分，共包括三個部分，分別是人才培養的基本素質、基本知識要求和基本能力要求。對這三個部分進行具體的細分，從而使人才培養方案更科學、更具針對性。如在人才培養基本能力要求方面，其中兩點為：要求學生掌握工程材料、結構分析和設計、地基處理方面的基礎知識，并且具有工程檢測和測驗、施工技術和組織方面的基本技術。為了完成人才培養目標，需要土木工程專業教師轉變傳統的教學理念和方式。將3D打印技術與人才培養方案相結合，通過將其應用到理論教學、實踐教學和綜合教學中，不僅可以推動土木工程專業教學的發展，還能提高人才培養質量，可謂是一舉多得。

1.在理論教學中的應用

土木工程專業是一門獨特的學科，具有較強的理論性和實踐性。教師想要教好這門課程，提高教學有效性，應從該學科特點出發，將理論教學和實踐教學相結合。理論知識是學生學習的基礎，只有掌握了相關的土木工程、巖土工程等相關工程管理和工程造價方面的理論知識，才能為后續實踐奠定扎實的基礎，才能幫助學生構架完善的知識框架體系。因此，如何教好理論知識成為現階段擺在土木工程專業教師面前的重要課題。將3D打印技術應用到理論教學板塊，通過形象、生動的模型，來解決該理論教學中的重難點，體現其內部構造，往往具有事半功倍的教學效果。

2.在實踐教學中的應用

實踐教學是土木工程專業教學中的重要組成部分，其教學質量的高低不僅體現了學校辦學水平、教學特色，還和人才培養效率息息相關。因此，重視實踐教學成為現階段土木工程專業相關教育工作者的共識。在土木工程專業教學中，實踐教學內容包括金工實習、生產實習、畢業實習以及綜合教育實踐等。將3D打印技術融入各實踐教學中，一方面可以提高學生的實習積極性，另一方面有利于提高學生的實踐能力、創新思維和創造能力等綜合素養。在具體實施過程中，土木工程專業教師可從以下幾點著手。第一，深入推進“工學結合”“理實一體”以及“亦工亦學”教學模式的改革，建立以實際項目教學法為驅動，以學生為主體、教師為主導的教學模式。第二，通過課堂和實驗室、理論和模型的有機結合，實現多渠道、立體式教學場景的設置。第三，讓老師和學生熟悉、了解和掌握3D打印技術，能夠合理利用3D打印技術為教學服務。例如利用3D打印技術作為技術交流和技術標編制的重要助手;利用3D技術進行空間模型制作，進而檢查結構柱布置是否合理等。第四，對于土木工程專業部分專業課程模型制作復雜、理論知識較為抽象等問題，任課教師可利用3D打印技術來解決上述問題，如利用該技術制作簡單適合的教學模型，例如梁板柱的連接，工程圖學中的復雜架構、部件等，通過形象、生動的模型，來將這些難懂的知識點進行巧妙化解，來激發學生對3D打印技術的學習興趣，培養其創新思維，促進3D打印技術在建筑行業的廣泛應用。

參考文獻：

張武村.3D打印技術在土木工程中的應用展望[J].建材與裝飾， 2017（27）.

[作者單位]

南通理工學院

（編輯：原琳娜）