應(yīng)用型本科開設(shè)《3D打印技術(shù)理論與實(shí)踐》公選課的探討

李彬　顧海　張捷　姜杰

[摘要]3D打印技術(shù)已廣泛應(yīng)用于教育領(lǐng)域。本文以南通理工學(xué)院為例，從教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法兩個(gè)方面探討應(yīng)用型本科高校如何開設(shè)《3D打印技術(shù)理論與實(shí)踐》公選課，開設(shè)兩年來，教學(xué)效果良好，深受學(xué)生的廣泛好評。

[關(guān)鍵詞]應(yīng)用型本科；3D打印技術(shù)；公選課

公選課是高校課程體系的重要組成部分，主要面向全校各專業(yè)學(xué)生開設(shè)并由學(xué)生根據(jù)自身愛好和興趣自主選擇的課程，可以分為自然科學(xué)類、人文社會科學(xué)類、經(jīng)濟(jì)管理類、藝術(shù)鑒賞類、素質(zhì)拓展類等五類課程。它對于大學(xué)生的個(gè)性化培養(yǎng)，以及擴(kuò)展知識面和提高思辨能力具有重大現(xiàn)實(shí)意義。

3D打印技術(shù)是以數(shù)字模型為基礎(chǔ)，將材料逐層堆積制造出實(shí)體物品的新興制造技術(shù)，已經(jīng)在工業(yè)、醫(yī)學(xué)、教育等方面得到了快速發(fā)展。2015年2月由國家工信部、發(fā)改委和財(cái)政部聯(lián)合發(fā)布了《國家增材制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展推進(jìn)計(jì)劃（2015-2016年）》，對3D打印的發(fā)展目標(biāo)、政策保障及未來發(fā)展方向做出了明確闡述，為我國3D產(chǎn)業(yè)的發(fā)展明確了方向。以此為契機(jī)，南通理工學(xué)院成立了3D打印技術(shù)研究所，目的是為南通及周邊地區(qū)培養(yǎng)具有較強(qiáng)國際競爭能力、高素質(zhì)、創(chuàng)新型人才。

1開設(shè)“3D打印技術(shù)”公選課的必要性

目前，我國高校尚未有"3D打印技術(shù)”專業(yè)，如何讓學(xué)生及時(shí)了解并掌握這門前沿技術(shù)成為當(dāng)應(yīng)用型本科高校所面臨的難題。作為新增地方應(yīng)用型本科高校，南通理工學(xué)院以3D打印技術(shù)研究所為依托，開設(shè)《3D打印技術(shù)理論與實(shí)踐》公選課。開課兩年來，教學(xué)效果良好，受到學(xué)生的廣泛好評。

《3D打印技術(shù)理論與實(shí)踐》課程的教學(xué)內(nèi)容實(shí)用性、操作性強(qiáng)，應(yīng)用型本科開設(shè)該門課程作為公選課，是應(yīng)用型本科培養(yǎng)綜合性人才的重要補(bǔ)充，可以使學(xué)生了解國家當(dāng)前的最近動態(tài)，掌握3D打印技術(shù)的基本知識與相關(guān)理論和簡單的實(shí)踐操作，拓展學(xué)生知識面，改善知識結(jié)構(gòu)，提高學(xué)生的綜合素質(zhì)，適應(yīng)未來社會發(fā)展和科技進(jìn)步的需要，也為學(xué)生以后從事3D打印技術(shù)相關(guān)行業(yè)奠定初步基礎(chǔ)。

2“3D打印技術(shù)”公選課的教學(xué)內(nèi)容

目前，關(guān)于3D打印技術(shù)的教材較少，適合應(yīng)用型本科教學(xué)的教材更少。根據(jù)實(shí)際需要，將《3D打印技術(shù)理論與實(shí)踐》課程分為3D打印技術(shù)的由來（6課時(shí)）、簡單三維建模軟件及產(chǎn)品造型（16課時(shí)）、3D掃描技術(shù)（6課時(shí)）及桌面級3D打印機(jī)的使用（12課時(shí)），共40課時(shí)。

2.13D打印基礎(chǔ)知識

3D打印基礎(chǔ)知識是學(xué)習(xí)本課程的基礎(chǔ)，內(nèi)容包括：（1）3D打印技術(shù)的由來：什么是3D打印；3D打印的起源及發(fā)展；3D打印的優(yōu)勢與劣勢；3D打印的現(xiàn)狀。（2）3D打印技術(shù)工藝：立體光刻成型（sL）；熔融沉積成型（FDM）；選擇性激光燒結(jié)成型（SLS）；立體噴墨打印（3DP）；激光選區(qū)熔化成型（SLM）等。

2.2簡單三維建模軟件

3D打印技術(shù)是以三維模型文件為基礎(chǔ)的一種構(gòu)造實(shí)體的技術(shù)。因此，學(xué)好三維建模軟件是學(xué)好3D打印技術(shù)的前提。本課程選用Autodesk公司的基于瀏覽器的3D建模工具Tinkercad，無論是專業(yè)設(shè)計(jì)者還是初學(xué)者都能快速方便地制作出三維模型。

2.33D掃描技術(shù)

三維掃描儀主要對實(shí)物模型進(jìn)行三維數(shù)字化，從而得到可以直接面向逆向設(shè)計(jì)的三維模型，本課程采用桌面級3D掃描儀，這種掃描儀無任何專業(yè)門檻，用戶通過簡單的點(diǎn)擊就能快速地進(jìn)行掃描，能夠滿足全校各專業(yè)學(xué)生的使用。

2.4桌面級3D打印機(jī)使用

為了進(jìn)一步提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性及教學(xué)效果，課程最后安排學(xué)生自己動手操作3D打印機(jī)將之前創(chuàng)建的三維模型打印出來。操作實(shí)踐是學(xué)生最為感興趣的內(nèi)容，并且可以將自己設(shè)計(jì)的模型打印出來，能夠取得良好的效果。

3“3D打印技術(shù)”公選課的教學(xué)方法

南通理工學(xué)院作為一所地方性應(yīng)用型本科院校，注重培養(yǎng)學(xué)生的知識接受能力、動手能力、解決問題的能力。同時(shí)，學(xué)校新建的3D打印技術(shù)研究所硬件設(shè)施一流，可以滿足學(xué)生的需求。在實(shí)際上課過程中，除了使用傳統(tǒng)的講授法以外，還通過利用其他教學(xué)方法達(dá)到教學(xué)的目的。

3.1采用多媒體教學(xué)法，提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣

該課程學(xué)習(xí)之前大部分學(xué)生并未接觸過3D打印，少部分學(xué)生只是從電視、網(wǎng)絡(luò)上了解過3D打印。因此，3D打印對學(xué)生而言充滿未知。課程理論部分的教學(xué)可以采用傳統(tǒng)教學(xué)媒體與現(xiàn)代教學(xué)媒體相結(jié)合的方式。如在進(jìn)行“3D打印技術(shù)工藝”教學(xué)時(shí)，可以將授課內(nèi)容制作成多媒體課件：不同工藝做成動畫，原理內(nèi)容做成文字，中間穿插視頻資料。

3.2采用任務(wù)驅(qū)動教學(xué)法，調(diào)動學(xué)生積極性

在實(shí)際教學(xué)過程中，可以將三維建模與打印機(jī)操作相結(jié)合。例如：首先布置建模任務(wù)，只規(guī)定模型方向如動物。在方向內(nèi)學(xué)生可以選擇自己喜歡的動物，通過實(shí)體、網(wǎng)絡(luò)、電視等手段收集資料，也可以自己發(fā)揮想象，完成三維模型的創(chuàng)建，最后通過3D打印機(jī)將自己設(shè)計(jì)的模型打印出來，讓學(xué)生充滿成就感，充分調(diào)動學(xué)生的積極性。

3.3采用網(wǎng)絡(luò)教學(xué)法，方便師生溝通

教師和學(xué)生的互動不僅僅體現(xiàn)在課堂上，課后的交流溝通也很重要。課堂上的時(shí)間畢竟有限，利用好課后的時(shí)間是對課堂教學(xué)的有益補(bǔ)充。現(xiàn)在已經(jīng)進(jìn)入互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，合理的利用各種網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺可以讓學(xué)生增加一種獲取信息的途徑。在網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺布置作業(yè)、設(shè)置問卷、問題解答等既可以節(jié)約紙張的成本又能快速有效的進(jìn)行師生的溝通。

4結(jié)語

應(yīng)用型本科高校開設(shè)《3D打印技術(shù)理論與實(shí)踐》公選課，不僅可以普及3D打印知識。還可以讓學(xué)生能夠?qū)W以致用。經(jīng)過兩年的實(shí)踐，學(xué)生的視野得到了開拓，解決分析問題的能力得到提高。可以說，南通理工學(xué)院在3D打印技術(shù)相關(guān)人才培養(yǎng)上已經(jīng)具有初步基礎(chǔ)。 [責(zé)任編輯：王偉平]