3D打印技术与创新创业课程教学初探

毛文武

（上海海洋大学工程学院，上海 201306）

3D打印技术是一种以3D数字模型为基础，通过逐层打印可粘合的材料方式来快速成型的增材制造技术，近年来，3D打印技术发展非常迅速，对机械装备、航空航天、建筑工程、海洋科技、医疗康复等行业带来了深刻的变革，被誉为“第三次工业革命最具标志性的生产工具”[1]，随着3D打印技术的发展，不少高校纷纷开设了3D打印技术相关课程与传统技术相比，3D打印技术对大学生创新创业有其独特的优势，通过3D打印可将创新创业团队的创意快速制作模型，有利于实现创新创业产品的个性化、拓展创新思维和想象空间，促进学生创新产品改进和创新能力提高，已日益成为大学生创新创业产品展示的重要工具。2016年9月以来，笔者在上海海洋大学开设了3D打印技术与创新创业课程，对3D打印技术在大学生创新创业领域的教学进行了积极的探索。

1　开设3D打印技术与创新创业课程的意义

近年来，各类大学生创新创业竞赛对创新产品实物和样机展示都提出了明确的要求，2015年3月在全球享有盛誉的3D打印盛会TCT Show+Personalize首次将TCT Inspired Minds大学生3D打印大赛引入中国，并引入“创客”与“众筹”的概念，旨在激发青年的创造力，培养大学生成为设计师、开发者和企业家。与传统技术相比，3D打印技术对大学生创新创业有其独特的优势，它可将创新创业团队的创意快速制作模型，已日益成为大学生创新创业产品展示的重要工具。首先，通过3D建模软件可直接将学生的创新创意构想快速建模，有利于实现大学生创新创业产品的个性化，拓展思维和想象空间；其次，通过3D打印机打印出创新的原型产品，有助于创新团队改善自己的设计，促进学生创新能力的提高；此外，3D打印模型拓展了人的感觉和知觉，有助于评委更好地理解学生的创新产品[2]。

2　“少而精”的课程教学内容

3D打印技术与创新创业课程为上海海洋大学的创新类综合教育选修课，总计1学分，16学时，其中讲授12学时，上机和实践4学时。该课程旨在基于3D打印技术在海洋科技、食品加工、医疗卫生、工业设计、建筑工程、航空航天等领域的深入应用开拓学生视野，培养学生个性化的创意理念，激发学生的头脑风暴和创新思维，以创新的方式实现创意，3D设计和打印出原创性作品，并引入互联网+众筹等商业模式和社会价值实现的方式和路径，推进创意、创新、创业“三创融合”，提高学生的创新创业能力。

3D打印技术与创新创业课程教学内容、教学目标和学时分配如表1所示。该课程主要内容包括：3D打印技术发展现状和趋势、3D打印技术在各行业创新创业中的应用、3D打印的基本原理、3D打印材料、3D打印成型工艺、创新产品的CAD建模、3D打印机操作、3D打印原型的后处理、3D打印技术商业模式等。

表13　D打印技术与创新创业课程主要教学内容

33　D打印实验

在学校创新类课程原则上不开设实验且本课程总共只有16学时的情况下，针对3D打印技术与创新创业课程的特殊性，本课程安排了3D打印实验一次，运用工程学院3D打印实验室的FDM工艺ZT_UP300型3D打印机和HORI3D打印切片软件，如图1，让学生动手将CAD三维模型通过3D打印机打印出来，切身体验3D打印的全过程。

图1　基于ZT_UP300型3D打印机和HORI3D打印切片软件的3D打印实验

4　基于选课学生特点的创新产品CAD建模训练

3D打印技术与创新创业课程自2017年3月开始在上海海洋大学作为新开课开设，2017年3月和9月分别开设了1个班（限60人），学生选课积极性很高，每学期课程初选人数都超过200人，选课学生大部分为大三、大四同学。选课的绝大多数学生对3D打印技术兴趣浓厚，但每学期有三分之一左右的经济管理学院、外国语学院、海洋文化与法律学院、信息学院的选课学生无工程图学和CAD基础，3D打印创新产品的CAD建模对他们仍有难度。

针对不少选课学生无CAD基础的特点，3D打印技术与创新创业课程2017年9月对教学内容进行了进一步优化，将CAD三维建模融入到3D打印创新产品设计的全过程，增加了3D建模的上机讲授时间和课后辅导时间。不少学生在课后都能自觉留下来上机练习CAD，短短的16学时课程学习后，已能较好的使用AutoCAD三维建模进行3D打印创新作品的设计，如图2是朝鲜语同学结合她专业特色制作的朝鲜族长鼓的3D模型。

图2　朝鲜语专业同学的朝鲜族长鼓作品

5　结论

3D打印技术是高校学生创新创业的热点之一，笔者在上海海洋大学3D打印技术与创新创业课程中，结合3D打印技术和选课学生的特点进行了积极的探索，启发学生的创新创业思维，取得了较好效果，对其他高校相关课程的开设应该能有一定借鉴。

参考文献：

[1]杨继全，郑 梅，杨建飞，等.3D打印技术导论[M].南京：南京师范大学出版社，2016.

[2]陈继民.3D打印技术基础教程[M].北京：国防工业出版社，2016.