探究3D打印技术在土木工程人才培养中的具体应用

杨峰 彭玉龙

[摘 要]随着信息网络技术、先进材料技术和数字制造技术的兴起和发展，3D打印技术应运而生。将其应用到土木工程人才培养中，不仅丰富了人才培养体系，还促进了该专业的教学改革，激发了学生的学习兴趣和创新思维，为传统的土木工程专业教学带来了高科技气息。以土木工程教学现状为研究的起点，重点探究了其具体应用，希望为土木工程高素质人才培养贡献一份力量。

[关键词]3D打印技术;土木工程;人才培养;应用

3D打印技术又被称做增材制造技术，是一种新型的制造技术，以数字模型为基础，通过将材料进行逐层堆积，创造出实体物品。3D打印技术结合了多种先进技术，如信息网络技术、数字制造技术、先进材料技术等，通过将这些技术进行科学融合来进行模型建造。将3D打印技术运用到土木工程专业教学中，通过将其与人才培养方案相结合，为该专业教学带来新的活力。

一、土木工程教学现状

在土木工程专业教学过程中，部分教师往往受传统教学理念的影响，在讲解建筑结构、建筑设计等课程时，往往采用传统教具如挂图、图片、实物模型等开展教学。这样的教学方式存在着一定的弊端，主要体现在以下几点。第一，建筑物往往具有复杂的内部联系，如果仅用静态的教具，往往不能展现其内部构造，且教学精度较低，不利于培养学生科学的态度和严谨的学习品质;第二，传统的建筑实物模型往往由于成本较高，导致部分学院在教学中，由于缺乏丰富的建筑实物模型，学生学习和理解难度较高;第三，部分土木工程专业教师仍采用传统式的教学模式即“灌输式”教学，不仅导致教与学的分离，还出现了课堂气氛沉闷、枯燥，学生的学习积极性不高等问题。

二、3D打印技术在土木工程人才培养中的具体应用

土木工程专业人才培养体系包括的方面众多，如人才培养目标、培养规格、职业能力培養核心课程群等。在人才培养规格方面，又进行了具体的细分，共包括三个部分，分别是人才培养的基本素质、基本知识要求和基本能力要求。对这三个部分进行具体的细分，从而使人才培养方案更科学、更具针对性。如在人才培养基本能力要求方面，其中两点为：要求学生掌握工程材料、结构分析和设计、地基处理方面的基础知识，并且具有工程检测和测验、施工技术和组织方面的基本技术。为了完成人才培养目标，需要土木工程专业教师转变传统的教学理念和方式。将3D打印技术与人才培养方案相结合，通过将其应用到理论教学、实践教学和综合教学中，不仅可以推动土木工程专业教学的发展，还能提高人才培养质量，可谓是一举多得。

1.在理论教学中的应用

土木工程专业是一门独特的学科，具有较强的理论性和实践性。教师想要教好这门课程，提高教学有效性，应从该学科特点出发，将理论教学和实践教学相结合。理论知识是学生学习的基础，只有掌握了相关的土木工程、岩土工程等相关工程管理和工程造价方面的理论知识，才能为后续实践奠定扎实的基础，才能帮助学生构架完善的知识框架体系。因此，如何教好理论知识成为现阶段摆在土木工程专业教师面前的重要课题。将3D打印技术应用到理论教学板块，通过形象、生动的模型，来解决该理论教学中的重难点，体现其内部构造，往往具有事半功倍的教学效果。

2.在实践教学中的应用

实践教学是土木工程专业教学中的重要组成部分，其教学质量的高低不仅体现了学校办学水平、教学特色，还和人才培养效率息息相关。因此，重视实践教学成为现阶段土木工程专业相关教育工作者的共识。在土木工程专业教学中，实践教学内容包括金工实习、生产实习、毕业实习以及综合教育实践等。将3D打印技术融入各实践教学中，一方面可以提高学生的实习积极性，另一方面有利于提高学生的实践能力、创新思维和创造能力等综合素养。在具体实施过程中，土木工程专业教师可从以下几点着手。第一，深入推进“工学结合”“理实一体”以及“亦工亦学”教学模式的改革，建立以实际项目教学法为驱动，以学生为主体、教师为主导的教学模式。第二，通过课堂和实验室、理论和模型的有机结合，实现多渠道、立体式教学场景的设置。第三，让老师和学生熟悉、了解和掌握3D打印技术，能够合理利用3D打印技术为教学服务。例如利用3D打印技术作为技术交流和技术标编制的重要助手;利用3D技术进行空间模型制作，进而检查结构柱布置是否合理等。第四，对于土木工程专业部分专业课程模型制作复杂、理论知识较为抽象等问题，任课教师可利用3D打印技术来解决上述问题，如利用该技术制作简单适合的教学模型，例如梁板柱的连接，工程图学中的复杂架构、部件等，通过形象、生动的模型，来将这些难懂的知识点进行巧妙化解，来激发学生对3D打印技术的学习兴趣，培养其创新思维，促进3D打印技术在建筑行业的广泛应用。

参考文献：

张武村.3D打印技术在土木工程中的应用展望[J].建材与装饰， 2017（27）.

[作者单位]

南通理工学院

（编辑：原琳娜）