3D打印技术融入应用型本科教育的新探究

芦欣 卫丽华

摘 要 应用型本科教育的核心是实践教学，实践教学的本质是掌握并能运用新知识、新技术探索新领域。本文以南通理工学院的实际教学为例，将现今的高新制造技术——3D打印技术与已有的专业学科相结合，探索应用型本科教育实践教学的新模式。

关键词 应用型本科教育 3D打印技术 实践教学

中图分类号：G642 文献标识码：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打印的兴起和发展

3D打印（3D Printers）是媒体对这种新技术的俗称，工业上叫疾速原型制造（Rapid Prototyping Manufacturing），而行业内部一种更规范的专业叫法——增材制造（Additive Manufacturing）。这项技术诞生于上世纪 80 年代中后期，是依据材料逐层堆积法的一种高新制造技术，被认为是近30年来制造领域的一项重大成果。其发展简史如图1。

3D打印技术已经应用于科研、医疗、航空航天、食品加工、艺术创作、建筑设计、汽车制造等诸多领域，它的出现正在逐步改变人们生产和生活的原有方式。3D打印的成长在2012年得到了大力助推，时任美国总统的奥巴马在一次国情咨文演讲中强调了3D打印技术的重要性，希望它将成为令美国制造业重新焕发出活力的重要推动力。近些年也有许多知名的评论员认为，3D打印是一项具有颠覆性的技术变革，它或将掀起“第三次工业革命”。[1]

由于3D打印技术是一项集CAD、机械工程、逆向工程、分层制造技术、材料学等学科技术于一身，能够根据用户需要快速、直接、准确地将描绘思维转变为实体原型的高新制造技术，因此，它的发展需要更多有专业知识，有创新意识、有市场眼光、有执着精神的人去投入，去实践、去探究。

2 应用型本科教育的发展需要什么

上世纪80年代，我国施行改革开放的经济政策，经济得到了快速发展，百姓的生活也得到了极大的丰富，物资上的富足更增加了人们对文化和精神的追求，对教育的需求也急剧增大。就高等教育而言，1998年全国高等教育毛入学率为9.8%，2002年为15%，从2002年起我国进入国际公认的高等教育大众化教育阶段。教育部袁部长在一次会议上指出——2015年是我国《教育改革发展中长规划》实施五周年，第三方对中国教育发展的评估结论是：中国教育发展总体水平已进入世界中上行列。到2020年我国高等教育毛入學率要提高到50%，这样我国高等教育的普及就大大延伸了。[2]

经济的发展决定了教育的发展，也推动了教育的发展；反过来，教育的发展可以拉动经济的发展，也是经济发展的重要保证。随着高等教育进入以结构调整、质量提升为核心的内涵式发展阶段，一种崭新的教育类型——应用型本科教育应运而生：以本科教育为主，面向区域经济社会，以应用型专业教育为基础，以社会人才需求为导向，培养高层次应用型人才。[3]应用型本科教育对于满足中国经济社会发展，推进中国高等教育大众化进程起到了积极的促进作用。简要说应用型本科教育的发展需要什么呢？

（1）需要有国家政策的肯定与支持。早在“十二五”规划开启年的时候，我国的教育发展规划就确定了进一步优化教育结构。优化普通教育和职业教育结构，增加应用型、技能型、复合型紧缺人才培养规模，支持中高等职业教育和应用型本科教育发展。优化公办和民办教育结构，用政策促进形成公办和民办协调发展的教育格局。[4]

（2）需要有一批高素质，懂技术，善讲解，能实践，会指导的“双师型”骨干教师。教育学生，培养人才离不开老师的辛勤工作，自古就有“名师出高徒”的说法，现如今要想培养出能适应社会及地方经济快速发展的高技能应用型人才，就必须先有一批理论知识过硬、分析解决问题思路独特、项目实践经验丰富、善于讲解会指导的英才融入现有的教师队伍。这些高技能型骨干教师会带动其他年轻教师逐步提高实践教学能力，为培养应用型人才做好充分准备。

（3）需要有一套正确的、严谨的、完整的人才培养方案和管理方法。将实践教学作为核心的教学模式，提高现有的教学手段和教学方法，加大加强校外实习基地建设，进一步调整和完善教学计划，逐步减少理论课学时的比重，加强培养学生动脑思考、动手实践、不断总结、勇于攀登的学习理念，建立健全实践教学的专项考核机制，明确考核标准和考核办法。

（4）需要将专业知识与新技术融为一体。将新技术、新技能传授给正在学习，正在成长的学生，让他们结合已学的专业基础知识，通过思考、设计、模拟测试、最终解决实际问题。只有将专业知识和高新技术有机的结合在一起，做到有知识，懂技术，会运用、能创造才能成为国家和社会所急需的高素质应用型创新人才。

3 借助3D打印技术探究应用本科教育实践教学新模式

南通理工学院是一所全日制民办应用型本科高校，其办学宗旨是培养社会所需的高技能应用型人才，这需要首先找到正确的方向，掌握当今社会各行各业的最新动态。就拿制造业来说，我国在2015年2月由工信部、国家发改委和财政部联合出台了《国家增材制造产业发展推进计划（2015—2016）》，同年5月由国务院下发了文件：《中国制造2025》，这些政策的出台说明了国家对未来制造业所用新技术的高度重视，在当前的大发展、促增长、求创新的形势下，我们要把3D打印技术这项新技术努力学好，认真研究，不仅要将这项技术迅速推广，更要与所学专业相结合，利用这项新技术为制造业的发展做出新的贡献。

为了更好更快地让老师和学生接触并了解这项高新制造技术，学校在2015年9月成立了南通理工学院3D打印技术研究所。目的在于让实践教学变成现实体验，学校为积极培养3D打印方向的专门人才，主要从以下七个方面开展实践教学：

（1）购进大量先进设备。实践教学的基础就是要有先进的的硬件设备，这些设备可以作为实际操作的对象，也是进行基础和特色研究的必备设施环境。为真正实现学习与应用一体化，学校先后购进了百余台先进的3D打印设备，既有用于普通教学实践的桌面机，又有用于科研及提供第三方服务的工业级的高精端设备。

（2）开办3D打印精英项目班。近几年3D打印产业发展迅速，对3D打印技术人才的需求旺盛，为实现高质量就业、创业，为主动适应南通乃至长三角区域经济社会对人才需求的多层次、多元化及学生个性发展的需要，根据学生的兴趣特长及所学专业，实施因材施教、分类培养，启动并实施 “精英人才培养计划”。 2015年11月，学校通过面试遴选，选取了40名学生组建了“3D打印技术精英项目班”，这为学生个性化发展及特色发展搭建了平台，为学生成长为高素质应用人才奠定了基础。

（3）邀请知名人士进行报告讲学，传授知识。学校先后邀请多位专家、学者、教授到校做科技讲座。南京师范大学江苏省三维打印装备与制造重点实验室主任，杨继全教授作“3D打印技术及其发展”专题讲座；国家“千人计划”、博士生导师、中科院苏州纳米技术与纳米仿生研究所研究员谢永林来校做“喷墨打印技术及应用”的科技讲座；南京航空航天大学教授、江苏省产业技术研究院精密与微细制造技术研究所副所长田宗军为我校师生作“3D打印技术及其在航空航天领域的应用”为主题的科技讲座。老师和同学们听后都受益匪浅，对这项有些“神奇”的技术充满了好奇，更希望能亲身、亲手感受一下三维物体具体的呈现过程。

（4）校校联合，互帮互助；校企合作，真抓实干。2015年12月，学校与南京师范大学江苏省三维打印装备与制造重点实验室、南京三维打印学会签署了“3D打印教育与技术合作”协议；2016年9月，学校与中科院苏州纳米技术与纳米仿生研究所及南通锐发打印科技有限公司签订“校企研”3D打印技术合作协议。

这些合作协议的签署将推动我校在3D打印技术研究领域的发展，为培养行业、企业所需的3D打印技术应用型技术人才，更好地服务地方经济发展打下坚实的基础。

（5）师生共赴211高校、上市企业实践学习。2016年暑假，南通理工6名专业老师带领40名精英班同学共赴南京师范大学江苏省三维打印装备与制造重点实验室进行暑期实践学习，在短短的两周，同学们来到南京宝岩自动化有限公司，并深入到生产第一线，真正做了一名生产技术工作者。同年10月，学校6名精英班学生前往杭州先临三维科技股份有限公司培训SLA激光光固化设备和Magics软件的使用。几名同学最大的收获是对于3D打印技术的认识和操作技能由桌面级提升至工业级设备，扩大了学生的专业知识面，并提升了专业技术水平，同时也为学校3D打印技术研究所今后对外工业服务打下了坚实的基础。

（6）积极参加各种比赛。2016年2月，三名学生组队参加了第二届全国大学生3D打印大赛，经过3个多月的模型设计、打印、Dreamore平台进行众筹，最终以637元，支持率103次众筹成功。同年5月，南通理工成功举办了“第一届3D打印创意大赛”。无论国赛还是校赛都可促进交流、取长补短，更重要的是激发学生的创造力，培养大学生成为设计师、开发者，达到“以赛促教、以赛促用、以赛促新”的目的。

（7）成立南通理工学院3D打印体验中心。3D打印体验中心的主要功能是教育培训与应用开发服务。面向有需求的企业、创客提供场地、设备和技术服务等。学校培养的精英班的同学们都参与到中心的基础工作中，他们在这里的讲解让更多的人了解3D打印知识，展示3D打印的魅力，普及推广3D打印创新应用，让3D打印真正走进千家万户。

4 结束语

高等教育不仅仅是关于高深学问的探究，也要进行实用学问的探究。[4]大学应为学习者搭建一座桥梁，构建一个平台，让他们能较快地接触到新知识、新技术，将新技术融入到普通高等教育教学中，通过生动具体的实践教学，最终掌握并运用新技术解决新问题，这就是高素质应用型人才培养的最高目标。

参考文献

[1] 黄健，姜山.3D打印技术将掀起“第三次工业革命”[J].新材料产业，2013（1）：62-67.

[2] 袁贵仁.到2020年高等教育毛入学率要提高到50%[R].http：//news.youth.cn/gn/201603/t20160310_7728898.htm，2016.3.

[3] 张汉静.应用型本科教育应坚持“四个突出”[N].光明日报，2015-11-10.

[4] 姜运生.地方院校应用型本科人才培养模式研究与实践[D].吉林：東北师范大学，2006.11.