3D打印技術(shù)融入應(yīng)用型本科教育的新探究

蘆欣 衛(wèi)麗華

摘 要 應(yīng)用型本科教育的核心是實(shí)踐教學(xué)，實(shí)踐教學(xué)的本質(zhì)是掌握并能運(yùn)用新知識(shí)、新技術(shù)探索新領(lǐng)域。本文以南通理工學(xué)院的實(shí)際教學(xué)為例，將現(xiàn)今的高新制造技術(shù)——3D打印技術(shù)與已有的專業(yè)學(xué)科相結(jié)合，探索應(yīng)用型本科教育實(shí)踐教學(xué)的新模式。

關(guān)鍵詞 應(yīng)用型本科教育 3D打印技術(shù) 實(shí)踐教學(xué)

中圖分類號(hào)：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)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?。?D Printers）是媒體對這種新技術(shù)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(xiàng)技術(shù)誕生于上世紀(jì) 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(shù)，被認(rèn)為是近30年來制造領(lǐng)域的一項(xiàng)重大成果。其發(fā)展簡史如圖1。

3D打印技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用于科研、醫(yī)療、航空航天、食品加工、藝術(shù)創(chuàng)作、建筑設(shè)計(jì)、汽車制造等諸多領(lǐng)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(shí)任美國總統(tǒng)的奧巴馬在一次國情咨文演講中強(qiáng)調(diào)了3D打印技術(shù)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(dòng)力。近些年也有許多知名的評論員認(rèn)為，3D打印是一項(xiàng)具有顛覆性的技術(shù)變革，它或?qū)⑾破稹暗谌喂I(yè)革命”。[1]

由于3D打印技術(shù)是一項(xiàng)集CAD、機(jī)械工程、逆向工程、分層制造技術(shù)、材料學(xué)等學(xué)科技術(shù)于一身，能夠根據(jù)用戶需要快速、直接、準(zhǔn)確地將描繪思維轉(zhuǎn)變?yōu)閷?shí)體原型的高新制造技術(shù)，因此，它的發(fā)展需要更多有專業(yè)知識(shí)，有創(chuàng)新意識(shí)、有市場眼光、有執(zhí)著精神的人去投入，去實(shí)踐、去探究。

2 應(yīng)用型本科教育的發(fā)展需要什么

上世紀(jì)80年代，我國施行改革開放的經(jīng)濟(jì)政策，經(jīng)濟(jì)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(xué)率為9.8%，2002年為15%，從2002年起我國進(jìn)入國際公認(rèn)的高等教育大眾化教育階段。教育部袁部長在一次會(huì)議上指出——2015年是我國《教育改革發(fā)展中長規(guī)劃》實(shí)施五周年，第三方對中國教育發(fā)展的評估結(jié)論是：中國教育發(fā)展總體水平已進(jìn)入世界中上行列。到2020年我國高等教育毛入學(xué)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(jì)的發(fā)展決定了教育的發(fā)展，也推動(dòng)了教育的發(fā)展；反過來，教育的發(fā)展可以拉動(dòng)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，也是經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要保證。隨著高等教育進(jìn)入以結(jié)構(gòu)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(yīng)用型本科教育應(yīng)運(yùn)而生：以本科教育為主，面向區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會(huì)，以應(yīng)用型專業(yè)教育為基礎(chǔ)，以社會(huì)人才需求為導(dǎo)向，培養(yǎng)高層次應(yīng)用型人才。[3]應(yīng)用型本科教育對于滿足中國經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展，推進(jìn)中國高等教育大眾化進(jìn)程起到了積極的促進(jìn)作用。簡要說應(yīng)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(shí)候，我國的教育發(fā)展規(guī)劃就確定了進(jìn)一步優(yōu)化教育結(jié)構(gòu)。優(yōu)化普通教育和職業(yè)教育結(jié)構(gòu)，增加應(yīng)用型、技能型、復(fù)合型緊缺人才培養(yǎng)規(guī)模，支持中高等職業(yè)教育和應(yīng)用型本科教育發(fā)展。優(yōu)化公辦和民辦教育結(jié)構(gòu)，用政策促進(jìn)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(shù)，善講解，能實(shí)踐，會(huì)指導(dǎo)的“雙師型”骨干教師。教育學(xué)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(yīng)社會(huì)及地方經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的高技能應(yīng)用型人才，就必須先有一批理論知識(shí)過硬、分析解決問題思路獨(dú)特、項(xiàng)目實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)豐富、善于講解會(huì)指導(dǎo)的英才融入現(xiàn)有的教師隊(duì)伍。這些高技能型骨干教師會(huì)帶動(dòng)其他年輕教師逐步提高實(shí)踐教學(xué)能力，為培養(yǎng)應(yīng)用型人才做好充分準(zhǔn)備。

（3）需要有一套正確的、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)?、完整的人才培養(yǎng)方案和管理方法。將實(shí)踐教學(xué)作為核心的教學(xué)模式，提高現(xiàn)有的教學(xué)手段和教學(xué)方法，加大加強(qiáng)校外實(shí)習(xí)基地建設(shè)，進(jìn)一步調(diào)整和完善教學(xué)計(jì)劃，逐步減少理論課學(xué)時(shí)的比重，加強(qiáng)培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)腦思考、動(dòng)手實(shí)踐、不斷總結(jié)、勇于攀登的學(xué)習(xí)理念，建立健全實(shí)踐教學(xué)的專項(xiàng)考核機(jī)制，明確考核標(biāo)準(zhǔn)和考核辦法。

（4）需要將專業(yè)知識(shí)與新技術(shù)融為一體。將新技術(shù)、新技能傳授給正在學(xué)習(xí)，正在成長的學(xué)生，讓他們結(jié)合已學(xué)的專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)，通過思考、設(shè)計(jì)、模擬測試、最終解決實(shí)際問題。只有將專業(yè)知識(shí)和高新技術(shù)有機(jī)的結(jié)合在一起，做到有知識(shí)，懂技術(shù)，會(huì)運(yùn)用、能創(chuàng)造才能成為國家和社會(huì)所急需的高素質(zhì)應(yīng)用型創(chuàng)新人才。

3 借助3D打印技術(shù)探究應(yīng)用本科教育實(shí)踐教學(xué)新模式

南通理工學(xué)院是一所全日制民辦應(yīng)用型本科高校，其辦學(xué)宗旨是培養(yǎng)社會(huì)所需的高技能應(yīng)用型人才，這需要首先找到正確的方向，掌握當(dāng)今社會(huì)各行各業(yè)的最新動(dòng)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(cái)政部聯(lián)合出臺(tái)了《國家增材制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展推進(jìn)計(jì)劃（2015—2016）》，同年5月由國務(wù)院下發(fā)了文件：《中國制造2025》，這些政策的出臺(tái)說明了國家對未來制造業(yè)所用新技術(shù)的高度重視，在當(dāng)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(shù)這項(xiàng)新技術(shù)努力學(xué)好，認(rèn)真研究，不僅要將這項(xiàng)技術(shù)迅速推廣，更要與所學(xué)專業(yè)相結(jié)合，利用這項(xiàng)新技術(shù)為制造業(yè)的發(fā)展做出新的貢獻(xiàn)。

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

（1）購進(jìn)大量先進(jìn)設(shè)備。實(shí)踐教學(xué)的基礎(chǔ)就是要有先進(jìn)的的硬件設(shè)備，這些設(shè)備可以作為實(shí)際操作的對象，也是進(jìn)行基礎(chǔ)和特色研究的必備設(shè)施環(huán)境。為真正實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)與應(yīng)用一體化，學(xué)校先后購進(jìn)了百余臺(tái)先進(jìn)的3D打印設(shè)備，既有用于普通教學(xué)實(shí)踐的桌面機(jī)，又有用于科研及提供第三方服務(wù)的工業(yè)級(jí)的高精端設(shè)備。

（2）開辦3D打印精英項(xiàng)目班。近幾年3D打印產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，對3D打印技術(shù)人才的需求旺盛，為實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量就業(yè)、創(chuàng)業(yè)，為主動(dòng)適應(yīng)南通乃至長三角區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會(huì)對人才需求的多層次、多元化及學(xué)生個(gè)性發(fā)展的需要，根據(jù)學(xué)生的興趣特長及所學(xué)專業(yè)，實(shí)施因材施教、分類培養(yǎng)，啟動(dòng)并實(shí)施 “精英人才培養(yǎng)計(jì)劃”。 2015年11月，學(xué)校通過面試遴選，選取了40名學(xué)生組建了“3D打印技術(shù)精英項(xiàng)目班”，這為學(xué)生個(gè)性化發(fā)展及特色發(fā)展搭建了平臺(tái)，為學(xué)生成長為高素質(zhì)應(yīng)用人才奠定了基礎(chǔ)。

（3）邀請知名人士進(jìn)行報(bào)告講學(xué)，傳授知識(shí)。學(xué)校先后邀請多位專家、學(xué)者、教授到校做科技講座。南京師范大學(xué)江蘇省三維打印裝備與制造重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任，楊繼全教授作“3D打印技術(shù)及其發(fā)展”專題講座；國家“千人計(jì)劃”、博士生導(dǎo)師、中科院蘇州納米技術(shù)與納米仿生研究所研究員謝永林來校做“噴墨打印技術(shù)及應(yīng)用”的科技講座；南京航空航天大學(xué)教授、江蘇省產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究院精密與微細(xì)制造技術(shù)研究所副所長田宗軍為我校師生作“3D打印技術(shù)及其在航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用”為主題的科技講座。老師和同學(xué)們聽后都受益匪淺，對這項(xiàng)有些“神奇”的技術(shù)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(shí)干。2015年12月，學(xué)校與南京師范大學(xué)江蘇省三維打印裝備與制造重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、南京三維打印學(xué)會(huì)簽署了“3D打印教育與技術(shù)合作”協(xié)議；2016年9月，學(xué)校與中科院蘇州納米技術(shù)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(shù)合作協(xié)議。

這些合作協(xié)議的簽署將推動(dòng)我校在3D打印技術(shù)研究領(lǐng)域的發(fā)展，為培養(yǎng)行業(yè)、企業(yè)所需的3D打印技術(shù)應(yīng)用型技術(shù)人才，更好地服務(wù)地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

（5）師生共赴211高校、上市企業(yè)實(shí)踐學(xué)習(xí)。2016年暑假，南通理工6名專業(yè)老師帶領(lǐng)40名精英班同學(xué)共赴南京師范大學(xué)江蘇省三維打印裝備與制造重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行暑期實(shí)踐學(xué)習(xí)，在短短的兩周，同學(xué)們來到南京寶巖自動(dòng)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(shù)工作者。同年10月，學(xué)校6名精英班學(xué)生前往杭州先臨三維科技股份有限公司培訓(xùn)SLA激光光固化設(shè)備和Magics軟件的使用。幾名同學(xué)最大的收獲是對于3D打印技術(shù)的認(rèn)識(shí)和操作技能由桌面級(jí)提升至工業(yè)級(jí)設(shè)備，擴(kuò)大了學(xué)生的專業(yè)知識(shí)面，并提升了專業(yè)技術(shù)水平，同時(shí)也為學(xué)校3D打印技術(shù)研究所今后對外工業(yè)服務(wù)打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

（6）積極參加各種比賽。2016年2月，三名學(xué)生組隊(duì)參加了第二屆全國大學(xué)生3D打印大賽，經(jīng)過3個(gè)多月的模型設(shè)計(jì)、打印、Dreamore平臺(tái)進(jìn)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(jìn)交流、取長補(bǔ)短，更重要的是激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造力，培養(yǎng)大學(xué)生成為設(shè)計(jì)師、開發(fā)者，達(dá)到“以賽促教、以賽促用、以賽促新”的目的。

（7）成立南通理工學(xué)院3D打印體驗(yàn)中心。3D打印體驗(yàn)中心的主要功能是教育培訓(xùn)與應(yīng)用開發(fā)服務(wù)。面向有需求的企業(yè)、創(chuàng)客提供場地、設(shè)備和技術(shù)服務(wù)等。學(xué)校培養(yǎng)的精英班的同學(xué)們都參與到中心的基礎(chǔ)工作中，他們在這里的講解讓更多的人了解3D打印知識(shí)，展示3D打印的魅力，普及推廣3D打印創(chuàng)新應(yīng)用，讓3D打印真正走進(jìn)千家萬戶。

4 結(jié)束語

高等教育不僅僅是關(guān)于高深學(xué)問的探究，也要進(jìn)行實(shí)用學(xué)問的探究。[4]大學(xué)應(yīng)為學(xué)習(xí)者搭建一座橋梁，構(gòu)建一個(gè)平臺(tái)，讓他們能較快地接觸到新知識(shí)、新技術(shù)，將新技術(shù)融入到普通高等教育教學(xué)中，通過生動(dòng)具體的實(shí)踐教學(xué)，最終掌握并運(yùn)用新技術(shù)解決新問題，這就是高素質(zhì)應(yīng)用型人才培養(yǎng)的最高目標(biāo)。

參考文獻(xiàn)

[1] 黃健，姜山.3D打印技術(shù)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(xué)率要提高到50%[R].http：//news.youth.cn/gn/201603/t20160310_7728898.htm，2016.3.

[3] 張漢靜.應(yīng)用型本科教育應(yīng)堅(jiān)持“四個(gè)突出”[N].光明日報(bào)，2015-11-10.

[4] 姜運(yùn)生.地方院校應(yīng)用型本科人才培養(yǎng)模式研究與實(shí)踐[D].吉林：東北師范大學(xué)，2006.11.