科学文化、人文文化与产业文化的应用探讨——以数字化设计与3D打印技术教学为例

□周茜/文

本文论述科学文化、人文文化与产业文化的概念及应用关系，结合数字化设计与3D打印技术的课程教学背景，三种文化的融合地在物质和精神层面整合的新兴文化理念将推动人才培养的发展。文理融合通过课程交叉知识的建构与产业结构使学科建设与社会发展同步，培养具有人文素养、艺术设计创造及掌握社会科学的规律的人才，通过教材、课程、讲堂的途径实现具有创新能力的应用型人才培养的教学目标。随着数字化设计和3D打印行业迅速发展，国内3D打印技术高技能设计人才的缺失和培养体系缺少针对性，需要教学实施理论知识的升级，采用校内外双导师进行多媒体授课，在实验室现场演示与操作教具相结合的教学方式，重点体现在“理论教学”+“实践教学”+“体验、检验式教学”的三环式课程结构。通过三种文化的教学改革为高校培养具有国际化及创新能力的应用型人才发挥了重要作用。

1 科学文化、人文文化与产业文化的概念及应用关系

1.1 概念

科学文化是在进行科学性的实践活动时形成的，以不同方式改变人们在生活中的思维方法、行为方式、生活方式等。科学文化即精神本性的理论表现或理论形态，科学文化不同于科学知识，它有着科学性和文化性的双重特性，其实质是创新。科学文化有着文化的基本属性，如非自然性、人为性、群体性、创造性、历史性、行为规范性等。人文文化是在人类的日常生活和实践中形成的，人文文化建立在人文学科的基础上，体现在人文知识，思想，方法，人生价值，人生观以及人的生活方式。产业文化随着教育知识体系的拓展和产业结构的完善，学科体系也趋于复杂和细分。学科构成由史、论、方法、应用四个方面构成，基本概念和理论体系、研究方法，知识体系和产业结构应用领域也更为明确和聚焦。

1.2 意义与价值

传统科学文化强调知识的重要性，采取分科教学的教学形式，具体教学实践中却没有出现高质量的科学教育。人文文化具有灵感因素促进了科学的创造性工作，人文文化的进步依赖于科学的发展，为科学提供新的思想观念，新的认识角度，科学技术的进步也促进新的技术与艺术的和谐发展。科学与人文的融合促进新兴学科，交叉学科的兴起，丰富知识体系，探究新的领域，具有重要的意义和价值。科学技术的进步促进产业的发展，科学与人文的融合带来新的技术革新和新的灵感，推动文化整体的发展，促进产业发展和社会进步[1]。

1.3 应用关系

科学技术的社会化、科学（和技术）的方法论的发展变化使得三者可能处于一种新的“整合”之中。但这种整合并不一定意味着“统一”的完成，而当代技术哲学越来越倾向于肯定技术的独立存在论地位。整合仅仅意味着科学、技术、人文之间联系的深化和联系形式的变化及发展，对一些原有界限的消融，但并不取消各自的独立性[2]。科学文化教育和人文文化教育包含知识、思维、方法、原则。科学文化教育获得知识是一元，思维是逻辑，方法是实证。人文文化获得知识不一定是一元而往往是多元，思维不一定是逻辑而往往是直觉、灵感、感悟、形象，方法不一定是实证而往往是体验的。科学文化是运用数学方法和观察、实验的方法，在知识层面上具有客观性，普遍性、系统性、实证性、逻辑性、创新性。科学实践中形成最先进和最重要生产力，它是创新文化的基础和前提。文化融合作为科学教育改革导向，科学文化从思想、理论和社会实践需求催生了现代科学教育。科学教育内容包括技术教育、科学技术与社会、经济、政治、文化等，体现以人为本、从学生的需要和兴趣出发的教育理念，高等院校应根据差异性进行不同程度和范围的综合能力培养。人文科学、社会科学和自然科学研究的终极目标都是探索本质、发现规律。文科和理科的差异是明显的，科学求同，文化存异[3]。

2 以数字化设计与3D打印技术教学为例的三种文化融合的应用探讨

通过研究科学文化、人文文化与产业文化的应用关系，融合的新兴文化理念进行改革。实践教学是培养学生创新意识和实践能力的重要平台，将单一的实践教学项目和分散的实习模块串联起来，将虚拟的数字化建模应用于实际的3D打印。加强学生的创新意识、综合素质与实践能力，更符合企业对创新人才的要求[4]。

2.1《数字化设计与3D打印技术》课程教学模式

《数字化设计与3D打印技术》课程教学，提升文科学生的科学素养，科学知识综合性并实施理论知识的升级。不求科学知识本身的系统性和科学知识的广度与深度，着重对学生进行科学本质的教育，以提升文科学生的科学素养，教学体系综合进行解决能力和科学探究能力的培养，多学科知识的综合运用。课程运用科学的思维方法、行为方式、生活方式实践知识体系。随着数字化设计和3D打印行业迅速发展，国内3D打印技术高技能设计人才的缺失和培养体系缺少针对性，需要教学实施理论知识的升级，文化的融合理念在学科专业建设、产教融合、校企合作、高等教育国际化等领域进行实践。《三维模型数字技术》《数字化设计与3D打印技术》《文创整合创新设计实践》等不同课程门类进行教学内容和进程的体系建设，培养学生通过学习获得的知识结构。在知识与技能方面，强调教学方法的多样化和花样性、教学目标要求的同时，重视通过方法、活动方式，课程目标达到知识体系完整的建构。课程改革目标在如下几点进行突破。3D打印技术教学改革的基本思路是夯实设计专业应用型教学，使学生掌握产品三维数据制作、建模及修模、处理技术、3D打印输出、模型后处理等。产品数字化设计行业岗位所需的技术技能、企业和社会及产业需求，着力培养3D打印技术为基础的设计专业复合型、应用型人才。3D 技术与传统的生产制造方式不是一个互相代替的问题，而应该互相作为补充才能给制造和设计带来更大的活力。3D打印技术作为精密技术产品需要科学理论来解读。技术的运作性包括转换性、形式性、可概括性和系统性等特性，通过技术性的行动产生创新性。

教育思想作指导的科学教育实施双导师制在课堂中起到组织、指导、协调作用。校企合作解决了校内老师对市场信息更新慢带来教学内容滞后的问题，通过校企协同、产教融合高质量课程体系模式培养应用型人才更适应企业、行业发展的需求，倡导自主、合作、探究的教学方式，重视教学活动内在过程的有效转化和品质的提升。在教学理念实践中，充分发挥学生的积极性、主动性和创造性，让学生自己去发现、解决问题。通过开展校企合作模式，企业满足学校3D打印相关课程的讲授，依托3D打印快速制造公司及三维建模公司的技术力量深化课程共建，其中包括师资培训、实验室建设、学生考核鉴定等。校企合作共同进行课程资源的开发和使用。重点应用3D打印技术开发数字化教学资源，积极推动资源或成果提高学生能力培养。通过校企协同、产教融合，创造高质量课程，学校培养设计应用型人才更适应企业、行业发展的需求。

2.2 《数字化设计与3D打印技术》课程教学改革内容及知识结构

《数字化设计与3D打印技术》课程教学内容通过科学技术实现培养具有中国文化底蕴和国际视野的创新设计人才目标。因为缺少前沿文化科技应用对设计专业的影响，虽然我国3D打印技术在技术与国外基本持平，但在数字化设计与3D打印技术的应用上相差较多。《数字化设计与3D打印技术》课程教学，体现科学、技术人文的整合、提升和优化，科学与技术的一体化性。技术以科学为先，科学以技术为基础，技术科学、应用科学成为重要的学科体系，在科学精神与技术规范上相互影响。

创新型人才培养课程改革内容，通过校企合作方式加强建模和技术原理及技术实践，突出课程设计与技术实施目标是实现创新应用性。课程内容充分体现数字化与3D打印技术概念，通过其手段实施，避免课题作业出现缺乏创新、互相抄袭、同质化的设计现象。根据校企合作企业的强项和特色进行课程内容建设，对其课程内容进行重新定位。重视创新及校企合作的建设。课程多鼓励高质量的国际合作，多与技术发达国家的相关高校、科研院所和企业合作，全面提高我国3D打印技术在教育中的水平。加强相关企业对课程建设的影响力度，课程内容体现国际化和应用性并与市场接轨。应用型人才培养改革内容，课程内容有明确的标准规范技术，有可供交流合作的技术平台，科研与教学结合体现创新成果力量，围绕国家政策体现应用型教育，企业加强对课程内容、对打印过程监管。应用型教育结合社会属性进行市场推广，教育与企业、行业对3D打印技术进行产学研教学。

“理论教学”+“实践教学”+“3D打印体验、检验式教学”的三环式课程结构。现有设计专业“理论课”+“实践课”的课程结构还存在实战性不强的短板，不能满足应用型人才培养的需求。突破《数字化设计与3D打印技术》课程结构，延长课程建设对专业有利发展环节。将原有的“理论教学”+“实践教学”的双环式课程结构改造为：“理论教学”+“实践教学”+“3D打印体验、检验式教学”的三环式课程结构。现有的二环式结构培养的学生实战性不强，所学知识缺乏实践验证。

校内外双导师进行多媒体授课、现场演示、实验室操作相结合的教学方式。采用校内外双导师进行多媒体授课、现场演示、实验室操作相结合的教学方式，重点体现在“理论教学”+“实践教学”+“体验、检验式教学”的三环式课程结构。“数字化和3D打印技术”课程在设计专业知识结构中的带动和引领作用。新技术带动课程建设，构建新型课程活动方式的课程体系。本课程从产品创意设计、数字化设计和3D打印技术三个维度，完成了课程体系设计。3D打印教学作为数字艺术与产品设计教学的重要环节，数字化设计及3D打印技术为高校培养具有国际化及创新能力的应用型人才发挥了重要作用。3D打印教学在产学研实践教学中，将艺术与科学的实践结合起来，采用产学研双导师进行多媒体授课、现场演示、实验室操作相结合的教学手段，提高创新设计与工程制造的实践能力。

3 总结

文化融合作为科学教育改革导向，科学文化从思想、理论和社会实践需求催生了现代科学教育。3D打印技术在与材料、制造工艺、互联网技术的融合发展中，通过结构性能、造型艺术审美使产品在创意上得以重塑。通过3D打印产品形态获得创新属性及商业价值，把握形态与结构领域变化的趋势和方向，拓宽设计师的创新性和应用型设计思考，为高校培养具有国际化及创新能力的应用型人才发挥了重要作用。通过教材、课程、讲堂和科研项目的途径，文理融合，以文化人，文以载道，人文日新，让我们共同努力，一起见证新文科建设的成功。■