科學文化、人文文化與產(chǎn)業(yè)文化的應用探討
——以數(shù)字化設計與3D打印技術教學為例

□周茜/文

本文論述科學文化、人文文化與產(chǎn)業(yè)文化的概念及應用關系，結(jié)合數(shù)字化設計與3D打印技術的課程教學背景，三種文化的融合地在物質(zhì)和精神層面整合的新興文化理念將推動人才培養(yǎng)的發(fā)展。文理融合通過課程交叉知識的建構(gòu)與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)使學科建設與社會發(fā)展同步，培養(yǎng)具有人文素養(yǎng)、藝術設計創(chuàng)造及掌握社會科學的規(guī)律的人才，通過教材、課程、講堂的途徑實現(xiàn)具有創(chuàng)新能力的應用型人才培養(yǎng)的教學目標。隨著數(shù)字化設計和3D打印行業(yè)迅速發(fā)展，國內(nèi)3D打印技術高技能設計人才的缺失和培養(yǎng)體系缺少針對性，需要教學實施理論知識的升級，采用校內(nèi)外雙導師進行多媒體授課，在實驗室現(xiàn)場演示與操作教具相結(jié)合的教學方式，重點體現(xiàn)在“理論教學”+“實踐教學”+“體驗、檢驗式教學”的三環(huán)式課程結(jié)構(gòu)。通過三種文化的教學改革為高校培養(yǎng)具有國際化及創(chuàng)新能力的應用型人才發(fā)揮了重要作用。

1 科學文化、人文文化與產(chǎn)業(yè)文化的概念及應用關系

1.1 概念

科學文化是在進行科學性的實踐活動時形成的，以不同方式改變?nèi)藗冊谏钪械乃季S方法、行為方式、生活方式等?？茖W文化即精神本性的理論表現(xiàn)或理論形態(tài)，科學文化不同于科學知識，它有著科學性和文化性的雙重特性，其實質(zhì)是創(chuàng)新?？茖W文化有著文化的基本屬性，如非自然性、人為性、群體性、創(chuàng)造性、歷史性、行為規(guī)范性等。人文文化是在人類的日常生活和實踐中形成的，人文文化建立在人文學科的基礎上，體現(xiàn)在人文知識，思想，方法，人生價值，人生觀以及人的生活方式。產(chǎn)業(yè)文化隨著教育知識體系的拓展和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的完善，學科體系也趨于復雜和細分。學科構(gòu)成由史、論、方法、應用四個方面構(gòu)成，基本概念和理論體系、研究方法，知識體系和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)應用領域也更為明確和聚焦。

1.2 意義與價值

傳統(tǒng)科學文化強調(diào)知識的重要性，采取分科教學的教學形式，具體教學實踐中卻沒有出現(xiàn)高質(zhì)量的科學教育。人文文化具有靈感因素促進了科學的創(chuàng)造性工作，人文文化的進步依賴于科學的發(fā)展，為科學提供新的思想觀念，新的認識角度，科學技術的進步也促進新的技術與藝術的和諧發(fā)展。科學與人文的融合促進新興學科，交叉學科的興起，豐富知識體系，探究新的領域，具有重要的意義和價值?？茖W技術的進步促進產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，科學與人文的融合帶來新的技術革新和新的靈感，推動文化整體的發(fā)展，促進產(chǎn)業(yè)發(fā)展和社會進步[1]。

1.3 應用關系

科學技術的社會化、科學（和技術）的方法論的發(fā)展變化使得三者可能處于一種新的“整合”之中。但這種整合并不一定意味著“統(tǒng)一”的完成，而當代技術哲學越來越傾向于肯定技術的獨立存在論地位。整合僅僅意味著科學、技術、人文之間聯(lián)系的深化和聯(lián)系形式的變化及發(fā)展，對一些原有界限的消融，但并不取消各自的獨立性[2]?？茖W文化教育和人文文化教育包含知識、思維、方法、原則?？茖W文化教育獲得知識是一元，思維是邏輯，方法是實證。人文文化獲得知識不一定是一元而往往是多元，思維不一定是邏輯而往往是直覺、靈感、感悟、形象，方法不一定是實證而往往是體驗的。科學文化是運用數(shù)學方法和觀察、實驗的方法，在知識層面上具有客觀性，普遍性、系統(tǒng)性、實證性、邏輯性、創(chuàng)新性?？茖W實踐中形成最先進和最重要生產(chǎn)力，它是創(chuàng)新文化的基礎和前提。文化融合作為科學教育改革導向，科學文化從思想、理論和社會實踐需求催生了現(xiàn)代科學教育。科學教育內(nèi)容包括技術教育、科學技術與社會、經(jīng)濟、政治、文化等，體現(xiàn)以人為本、從學生的需要和興趣出發(fā)的教育理念，高等院校應根據(jù)差異性進行不同程度和范圍的綜合能力培養(yǎng)。人文科學、社會科學和自然科學研究的終極目標都是探索本質(zhì)、發(fā)現(xiàn)規(guī)律。文科和理科的差異是明顯的，科學求同，文化存異[3]。

2 以數(shù)字化設計與3D打印技術教學為例的三種文化融合的應用探討

通過研究科學文化、人文文化與產(chǎn)業(yè)文化的應用關系，融合的新興文化理念進行改革。實踐教學是培養(yǎng)學生創(chuàng)新意識和實踐能力的重要平臺，將單一的實踐教學項目和分散的實習模塊串聯(lián)起來，將虛擬的數(shù)字化建模應用于實際的3D打印。加強學生的創(chuàng)新意識、綜合素質(zhì)與實踐能力，更符合企業(yè)對創(chuàng)新人才的要求[4]。

2.1《數(shù)字化設計與3D打印技術》課程教學模式

《數(shù)字化設計與3D打印技術》課程教學，提升文科學生的科學素養(yǎng)，科學知識綜合性并實施理論知識的升級。不求科學知識本身的系統(tǒng)性和科學知識的廣度與深度，著重對學生進行科學本質(zhì)的教育，以提升文科學生的科學素養(yǎng)，教學體系綜合進行解決能力和科學探究能力的培養(yǎng)，多學科知識的綜合運用。課程運用科學的思維方法、行為方式、生活方式實踐知識體系。隨著數(shù)字化設計和3D打印行業(yè)迅速發(fā)展，國內(nèi)3D打印技術高技能設計人才的缺失和培養(yǎng)體系缺少針對性，需要教學實施理論知識的升級，文化的融合理念在學科專業(yè)建設、產(chǎn)教融合、校企合作、高等教育國際化等領域進行實踐?！度S模型數(shù)字技術》《數(shù)字化設計與3D打印技術》《文創(chuàng)整合創(chuàng)新設計實踐》等不同課程門類進行教學內(nèi)容和進程的體系建設，培養(yǎng)學生通過學習獲得的知識結(jié)構(gòu)。在知識與技能方面，強調(diào)教學方法的多樣化和花樣性、教學目標要求的同時，重視通過方法、活動方式，課程目標達到知識體系完整的建構(gòu)。課程改革目標在如下幾點進行突破。3D打印技術教學改革的基本思路是夯實設計專業(yè)應用型教學，使學生掌握產(chǎn)品三維數(shù)據(jù)制作、建模及修模、處理技術、3D打印輸出、模型后處理等。產(chǎn)品數(shù)字化設計行業(yè)崗位所需的技術技能、企業(yè)和社會及產(chǎn)業(yè)需求，著力培養(yǎng)3D打印技術為基礎的設計專業(yè)復合型、應用型人才。3D 技術與傳統(tǒng)的生產(chǎn)制造方式不是一個互相代替的問題，而應該互相作為補充才能給制造和設計帶來更大的活力。3D打印技術作為精密技術產(chǎn)品需要科學理論來解讀。技術的運作性包括轉(zhuǎn)換性、形式性、可概括性和系統(tǒng)性等特性，通過技術性的行動產(chǎn)生創(chuàng)新性。

教育思想作指導的科學教育實施雙導師制在課堂中起到組織、指導、協(xié)調(diào)作用。校企合作解決了校內(nèi)老師對市場信息更新慢帶來教學內(nèi)容滯后的問題，通過校企協(xié)同、產(chǎn)教融合高質(zhì)量課程體系模式培養(yǎng)應用型人才更適應企業(yè)、行業(yè)發(fā)展的需求，倡導自主、合作、探究的教學方式，重視教學活動內(nèi)在過程的有效轉(zhuǎn)化和品質(zhì)的提升。在教學理念實踐中，充分發(fā)揮學生的積極性、主動性和創(chuàng)造性，讓學生自己去發(fā)現(xiàn)、解決問題。通過開展校企合作模式，企業(yè)滿足學校3D打印相關課程的講授，依托3D打印快速制造公司及三維建模公司的技術力量深化課程共建，其中包括師資培訓、實驗室建設、學生考核鑒定等。校企合作共同進行課程資源的開發(fā)和使用。重點應用3D打印技術開發(fā)數(shù)字化教學資源，積極推動資源或成果提高學生能力培養(yǎng)。通過校企協(xié)同、產(chǎn)教融合，創(chuàng)造高質(zhì)量課程，學校培養(yǎng)設計應用型人才更適應企業(yè)、行業(yè)發(fā)展的需求。

2.2 《數(shù)字化設計與3D打印技術》課程教學改革內(nèi)容及知識結(jié)構(gòu)

《數(shù)字化設計與3D打印技術》課程教學內(nèi)容通過科學技術實現(xiàn)培養(yǎng)具有中國文化底蘊和國際視野的創(chuàng)新設計人才目標。因為缺少前沿文化科技應用對設計專業(yè)的影響，雖然我國3D打印技術在技術與國外基本持平，但在數(shù)字化設計與3D打印技術的應用上相差較多?！稊?shù)字化設計與3D打印技術》課程教學，體現(xiàn)科學、技術人文的整合、提升和優(yōu)化，科學與技術的一體化性。技術以科學為先，科學以技術為基礎，技術科學、應用科學成為重要的學科體系，在科學精神與技術規(guī)范上相互影響。

創(chuàng)新型人才培養(yǎng)課程改革內(nèi)容，通過校企合作方式加強建模和技術原理及技術實踐，突出課程設計與技術實施目標是實現(xiàn)創(chuàng)新應用性。課程內(nèi)容充分體現(xiàn)數(shù)字化與3D打印技術概念，通過其手段實施，避免課題作業(yè)出現(xiàn)缺乏創(chuàng)新、互相抄襲、同質(zhì)化的設計現(xiàn)象。根據(jù)校企合作企業(yè)的強項和特色進行課程內(nèi)容建設，對其課程內(nèi)容進行重新定位。重視創(chuàng)新及校企合作的建設。課程多鼓勵高質(zhì)量的國際合作，多與技術發(fā)達國家的相關高校、科研院所和企業(yè)合作，全面提高我國3D打印技術在教育中的水平。加強相關企業(yè)對課程建設的影響力度，課程內(nèi)容體現(xiàn)國際化和應用性并與市場接軌。應用型人才培養(yǎng)改革內(nèi)容，課程內(nèi)容有明確的標準規(guī)范技術，有可供交流合作的技術平臺，科研與教學結(jié)合體現(xiàn)創(chuàng)新成果力量，圍繞國家政策體現(xiàn)應用型教育，企業(yè)加強對課程內(nèi)容、對打印過程監(jiān)管。應用型教育結(jié)合社會屬性進行市場推廣，教育與企業(yè)、行業(yè)對3D打印技術進行產(chǎn)學研教學。

“理論教學”+“實踐教學”+“3D打印體驗、檢驗式教學”的三環(huán)式課程結(jié)構(gòu)?，F(xiàn)有設計專業(yè)“理論課”+“實踐課”的課程結(jié)構(gòu)還存在實戰(zhàn)性不強的短板，不能滿足應用型人才培養(yǎng)的需求。突破《數(shù)字化設計與3D打印技術》課程結(jié)構(gòu)，延長課程建設對專業(yè)有利發(fā)展環(huán)節(jié)。將原有的“理論教學”+“實踐教學”的雙環(huán)式課程結(jié)構(gòu)改造為：“理論教學”+“實踐教學”+“3D打印體驗、檢驗式教學”的三環(huán)式課程結(jié)構(gòu)?，F(xiàn)有的二環(huán)式結(jié)構(gòu)培養(yǎng)的學生實戰(zhàn)性不強，所學知識缺乏實踐驗證。

校內(nèi)外雙導師進行多媒體授課、現(xiàn)場演示、實驗室操作相結(jié)合的教學方式。采用校內(nèi)外雙導師進行多媒體授課、現(xiàn)場演示、實驗室操作相結(jié)合的教學方式，重點體現(xiàn)在“理論教學”+“實踐教學”+“體驗、檢驗式教學”的三環(huán)式課程結(jié)構(gòu)?！皵?shù)字化和3D打印技術”課程在設計專業(yè)知識結(jié)構(gòu)中的帶動和引領作用。新技術帶動課程建設，構(gòu)建新型課程活動方式的課程體系。本課程從產(chǎn)品創(chuàng)意設計、數(shù)字化設計和3D打印技術三個維度，完成了課程體系設計。3D打印教學作為數(shù)字藝術與產(chǎn)品設計教學的重要環(huán)節(jié)，數(shù)字化設計及3D打印技術為高校培養(yǎng)具有國際化及創(chuàng)新能力的應用型人才發(fā)揮了重要作用。3D打印教學在產(chǎn)學研實踐教學中，將藝術與科學的實踐結(jié)合起來，采用產(chǎn)學研雙導師進行多媒體授課、現(xiàn)場演示、實驗室操作相結(jié)合的教學手段，提高創(chuàng)新設計與工程制造的實踐能力。

3 總結(jié)

文化融合作為科學教育改革導向，科學文化從思想、理論和社會實踐需求催生了現(xiàn)代科學教育。3D打印技術在與材料、制造工藝、互聯(lián)網(wǎng)技術的融合發(fā)展中，通過結(jié)構(gòu)性能、造型藝術審美使產(chǎn)品在創(chuàng)意上得以重塑。通過3D打印產(chǎn)品形態(tài)獲得創(chuàng)新屬性及商業(yè)價值，把握形態(tài)與結(jié)構(gòu)領域變化的趨勢和方向，拓寬設計師的創(chuàng)新性和應用型設計思考，為高校培養(yǎng)具有國際化及創(chuàng)新能力的應用型人才發(fā)揮了重要作用。通過教材、課程、講堂和科研項目的途徑，文理融合，以文化人，文以載道，人文日新，讓我們共同努力，一起見證新文科建設的成功?！?/p>