科學(xué)文化、人文文化與產(chǎn)業(yè)文化的應(yīng)用探討
——以數(shù)字化設(shè)計與3D打印技術(shù)教學(xué)為例

□周茜/文

本文論述科學(xué)文化、人文文化與產(chǎn)業(yè)文化的概念及應(yīng)用關(guān)系，結(jié)合數(shù)字化設(shè)計與3D打印技術(shù)的課程教學(xué)背景，三種文化的融合地在物質(zhì)和精神層面整合的新興文化理念將推動人才培養(yǎng)的發(fā)展。文理融合通過課程交叉知識的建構(gòu)與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)使學(xué)科建設(shè)與社會發(fā)展同步，培養(yǎng)具有人文素養(yǎng)、藝術(shù)設(shè)計創(chuàng)造及掌握社會科學(xué)的規(guī)律的人才，通過教材、課程、講堂的途徑實現(xiàn)具有創(chuàng)新能力的應(yīng)用型人才培養(yǎng)的教學(xué)目標(biāo)。隨著數(shù)字化設(shè)計和3D打印行業(yè)迅速發(fā)展，國內(nèi)3D打印技術(shù)高技能設(shè)計人才的缺失和培養(yǎng)體系缺少針對性，需要教學(xué)實施理論知識的升級，采用校內(nèi)外雙導(dǎo)師進行多媒體授課，在實驗室現(xiàn)場演示與操作教具相結(jié)合的教學(xué)方式，重點體現(xiàn)在“理論教學(xué)”+“實踐教學(xué)”+“體驗、檢驗式教學(xué)”的三環(huán)式課程結(jié)構(gòu)。通過三種文化的教學(xué)改革為高校培養(yǎng)具有國際化及創(chuàng)新能力的應(yīng)用型人才發(fā)揮了重要作用。

1 科學(xué)文化、人文文化與產(chǎn)業(yè)文化的概念及應(yīng)用關(guān)系

1.1 概念

科學(xué)文化是在進行科學(xué)性的實踐活動時形成的，以不同方式改變?nèi)藗冊谏钪械乃季S方法、行為方式、生活方式等。科學(xué)文化即精神本性的理論表現(xiàn)或理論形態(tài)，科學(xué)文化不同于科學(xué)知識，它有著科學(xué)性和文化性的雙重特性，其實質(zhì)是創(chuàng)新。科學(xué)文化有著文化的基本屬性，如非自然性、人為性、群體性、創(chuàng)造性、歷史性、行為規(guī)范性等。人文文化是在人類的日常生活和實踐中形成的，人文文化建立在人文學(xué)科的基礎(chǔ)上，體現(xiàn)在人文知識，思想，方法，人生價值，人生觀以及人的生活方式。產(chǎn)業(yè)文化隨著教育知識體系的拓展和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的完善，學(xué)科體系也趨于復(fù)雜和細(xì)分。學(xué)科構(gòu)成由史、論、方法、應(yīng)用四個方面構(gòu)成，基本概念和理論體系、研究方法，知識體系和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)應(yīng)用領(lǐng)域也更為明確和聚焦。

1.2 意義與價值

傳統(tǒng)科學(xué)文化強調(diào)知識的重要性，采取分科教學(xué)的教學(xué)形式，具體教學(xué)實踐中卻沒有出現(xiàn)高質(zhì)量的科學(xué)教育。人文文化具有靈感因素促進了科學(xué)的創(chuàng)造性工作，人文文化的進步依賴于科學(xué)的發(fā)展，為科學(xué)提供新的思想觀念，新的認(rèn)識角度，科學(xué)技術(shù)的進步也促進新的技術(shù)與藝術(shù)的和諧發(fā)展。科學(xué)與人文的融合促進新興學(xué)科，交叉學(xué)科的興起，豐富知識體系，探究新的領(lǐng)域，具有重要的意義和價值。科學(xué)技術(shù)的進步促進產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，科學(xué)與人文的融合帶來新的技術(shù)革新和新的靈感，推動文化整體的發(fā)展，促進產(chǎn)業(yè)發(fā)展和社會進步[1]。

1.3 應(yīng)用關(guān)系

科學(xué)技術(shù)的社會化、科學(xué)（和技術(shù)）的方法論的發(fā)展變化使得三者可能處于一種新的“整合”之中。但這種整合并不一定意味著“統(tǒng)一”的完成，而當(dāng)代技術(shù)哲學(xué)越來越傾向于肯定技術(shù)的獨立存在論地位。整合僅僅意味著科學(xué)、技術(shù)、人文之間聯(lián)系的深化和聯(lián)系形式的變化及發(fā)展，對一些原有界限的消融，但并不取消各自的獨立性[2]。科學(xué)文化教育和人文文化教育包含知識、思維、方法、原則。科學(xué)文化教育獲得知識是一元，思維是邏輯，方法是實證。人文文化獲得知識不一定是一元而往往是多元，思維不一定是邏輯而往往是直覺、靈感、感悟、形象，方法不一定是實證而往往是體驗的。科學(xué)文化是運用數(shù)學(xué)方法和觀察、實驗的方法，在知識層面上具有客觀性，普遍性、系統(tǒng)性、實證性、邏輯性、創(chuàng)新性。科學(xué)實踐中形成最先進和最重要生產(chǎn)力，它是創(chuàng)新文化的基礎(chǔ)和前提。文化融合作為科學(xué)教育改革導(dǎo)向，科學(xué)文化從思想、理論和社會實踐需求催生了現(xiàn)代科學(xué)教育。科學(xué)教育內(nèi)容包括技術(shù)教育、科學(xué)技術(shù)與社會、經(jīng)濟、政治、文化等，體現(xiàn)以人為本、從學(xué)生的需要和興趣出發(fā)的教育理念，高等院校應(yīng)根據(jù)差異性進行不同程度和范圍的綜合能力培養(yǎng)。人文科學(xué)、社會科學(xué)和自然科學(xué)研究的終極目標(biāo)都是探索本質(zhì)、發(fā)現(xiàn)規(guī)律。文科和理科的差異是明顯的，科學(xué)求同，文化存異[3]。

2 以數(shù)字化設(shè)計與3D打印技術(shù)教學(xué)為例的三種文化融合的應(yīng)用探討

通過研究科學(xué)文化、人文文化與產(chǎn)業(yè)文化的應(yīng)用關(guān)系，融合的新興文化理念進行改革。實踐教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識和實踐能力的重要平臺，將單一的實踐教學(xué)項目和分散的實習(xí)模塊串聯(lián)起來，將虛擬的數(shù)字化建模應(yīng)用于實際的3D打印。加強學(xué)生的創(chuàng)新意識、綜合素質(zhì)與實踐能力，更符合企業(yè)對創(chuàng)新人才的要求[4]。

2.1《數(shù)字化設(shè)計與3D打印技術(shù)》課程教學(xué)模式

《數(shù)字化設(shè)計與3D打印技術(shù)》課程教學(xué)，提升文科學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，科學(xué)知識綜合性并實施理論知識的升級。不求科學(xué)知識本身的系統(tǒng)性和科學(xué)知識的廣度與深度，著重對學(xué)生進行科學(xué)本質(zhì)的教育，以提升文科學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，教學(xué)體系綜合進行解決能力和科學(xué)探究能力的培養(yǎng)，多學(xué)科知識的綜合運用。課程運用科學(xué)的思維方法、行為方式、生活方式實踐知識體系。隨著數(shù)字化設(shè)計和3D打印行業(yè)迅速發(fā)展，國內(nèi)3D打印技術(shù)高技能設(shè)計人才的缺失和培養(yǎng)體系缺少針對性，需要教學(xué)實施理論知識的升級，文化的融合理念在學(xué)科專業(yè)建設(shè)、產(chǎn)教融合、校企合作、高等教育國際化等領(lǐng)域進行實踐。《三維模型數(shù)字技術(shù)》《數(shù)字化設(shè)計與3D打印技術(shù)》《文創(chuàng)整合創(chuàng)新設(shè)計實踐》等不同課程門類進行教學(xué)內(nèi)容和進程的體系建設(shè)，培養(yǎng)學(xué)生通過學(xué)習(xí)獲得的知識結(jié)構(gòu)。在知識與技能方面，強調(diào)教學(xué)方法的多樣化和花樣性、教學(xué)目標(biāo)要求的同時，重視通過方法、活動方式，課程目標(biāo)達到知識體系完整的建構(gòu)。課程改革目標(biāo)在如下幾點進行突破。3D打印技術(shù)教學(xué)改革的基本思路是夯實設(shè)計專業(yè)應(yīng)用型教學(xué)，使學(xué)生掌握產(chǎn)品三維數(shù)據(jù)制作、建模及修模、處理技術(shù)、3D打印輸出、模型后處理等。產(chǎn)品數(shù)字化設(shè)計行業(yè)崗位所需的技術(shù)技能、企業(yè)和社會及產(chǎn)業(yè)需求，著力培養(yǎng)3D打印技術(shù)為基礎(chǔ)的設(shè)計專業(yè)復(fù)合型、應(yīng)用型人才。3D 技術(shù)與傳統(tǒng)的生產(chǎn)制造方式不是一個互相代替的問題，而應(yīng)該互相作為補充才能給制造和設(shè)計帶來更大的活力。3D打印技術(shù)作為精密技術(shù)產(chǎn)品需要科學(xué)理論來解讀。技術(shù)的運作性包括轉(zhuǎn)換性、形式性、可概括性和系統(tǒng)性等特性，通過技術(shù)性的行動產(chǎn)生創(chuàng)新性。

教育思想作指導(dǎo)的科學(xué)教育實施雙導(dǎo)師制在課堂中起到組織、指導(dǎo)、協(xié)調(diào)作用。校企合作解決了校內(nèi)老師對市場信息更新慢帶來教學(xué)內(nèi)容滯后的問題，通過校企協(xié)同、產(chǎn)教融合高質(zhì)量課程體系模式培養(yǎng)應(yīng)用型人才更適應(yīng)企業(yè)、行業(yè)發(fā)展的需求，倡導(dǎo)自主、合作、探究的教學(xué)方式，重視教學(xué)活動內(nèi)在過程的有效轉(zhuǎn)化和品質(zhì)的提升。在教學(xué)理念實踐中，充分發(fā)揮學(xué)生的積極性、主動性和創(chuàng)造性，讓學(xué)生自己去發(fā)現(xiàn)、解決問題。通過開展校企合作模式，企業(yè)滿足學(xué)校3D打印相關(guān)課程的講授，依托3D打印快速制造公司及三維建模公司的技術(shù)力量深化課程共建，其中包括師資培訓(xùn)、實驗室建設(shè)、學(xué)生考核鑒定等。校企合作共同進行課程資源的開發(fā)和使用。重點應(yīng)用3D打印技術(shù)開發(fā)數(shù)字化教學(xué)資源，積極推動資源或成果提高學(xué)生能力培養(yǎng)。通過校企協(xié)同、產(chǎn)教融合，創(chuàng)造高質(zhì)量課程，學(xué)校培養(yǎng)設(shè)計應(yīng)用型人才更適應(yīng)企業(yè)、行業(yè)發(fā)展的需求。

2.2 《數(shù)字化設(shè)計與3D打印技術(shù)》課程教學(xué)改革內(nèi)容及知識結(jié)構(gòu)

《數(shù)字化設(shè)計與3D打印技術(shù)》課程教學(xué)內(nèi)容通過科學(xué)技術(shù)實現(xiàn)培養(yǎng)具有中國文化底蘊和國際視野的創(chuàng)新設(shè)計人才目標(biāo)。因為缺少前沿文化科技應(yīng)用對設(shè)計專業(yè)的影響，雖然我國3D打印技術(shù)在技術(shù)與國外基本持平，但在數(shù)字化設(shè)計與3D打印技術(shù)的應(yīng)用上相差較多。《數(shù)字化設(shè)計與3D打印技術(shù)》課程教學(xué)，體現(xiàn)科學(xué)、技術(shù)人文的整合、提升和優(yōu)化，科學(xué)與技術(shù)的一體化性。技術(shù)以科學(xué)為先，科學(xué)以技術(shù)為基礎(chǔ)，技術(shù)科學(xué)、應(yīng)用科學(xué)成為重要的學(xué)科體系，在科學(xué)精神與技術(shù)規(guī)范上相互影響。

創(chuàng)新型人才培養(yǎng)課程改革內(nèi)容，通過校企合作方式加強建模和技術(shù)原理及技術(shù)實踐，突出課程設(shè)計與技術(shù)實施目標(biāo)是實現(xiàn)創(chuàng)新應(yīng)用性。課程內(nèi)容充分體現(xiàn)數(shù)字化與3D打印技術(shù)概念，通過其手段實施，避免課題作業(yè)出現(xiàn)缺乏創(chuàng)新、互相抄襲、同質(zhì)化的設(shè)計現(xiàn)象。根據(jù)校企合作企業(yè)的強項和特色進行課程內(nèi)容建設(shè)，對其課程內(nèi)容進行重新定位。重視創(chuàng)新及校企合作的建設(shè)。課程多鼓勵高質(zhì)量的國際合作，多與技術(shù)發(fā)達國家的相關(guān)高校、科研院所和企業(yè)合作，全面提高我國3D打印技術(shù)在教育中的水平。加強相關(guān)企業(yè)對課程建設(shè)的影響力度，課程內(nèi)容體現(xiàn)國際化和應(yīng)用性并與市場接軌。應(yīng)用型人才培養(yǎng)改革內(nèi)容，課程內(nèi)容有明確的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范技術(shù)，有可供交流合作的技術(shù)平臺，科研與教學(xué)結(jié)合體現(xiàn)創(chuàng)新成果力量，圍繞國家政策體現(xiàn)應(yīng)用型教育，企業(yè)加強對課程內(nèi)容、對打印過程監(jiān)管。應(yīng)用型教育結(jié)合社會屬性進行市場推廣，教育與企業(yè)、行業(yè)對3D打印技術(shù)進行產(chǎn)學(xué)研教學(xué)。

“理論教學(xué)”+“實踐教學(xué)”+“3D打印體驗、檢驗式教學(xué)”的三環(huán)式課程結(jié)構(gòu)。現(xiàn)有設(shè)計專業(yè)“理論課”+“實踐課”的課程結(jié)構(gòu)還存在實戰(zhàn)性不強的短板，不能滿足應(yīng)用型人才培養(yǎng)的需求。突破《數(shù)字化設(shè)計與3D打印技術(shù)》課程結(jié)構(gòu)，延長課程建設(shè)對專業(yè)有利發(fā)展環(huán)節(jié)。將原有的“理論教學(xué)”+“實踐教學(xué)”的雙環(huán)式課程結(jié)構(gòu)改造為：“理論教學(xué)”+“實踐教學(xué)”+“3D打印體驗、檢驗式教學(xué)”的三環(huán)式課程結(jié)構(gòu)。現(xiàn)有的二環(huán)式結(jié)構(gòu)培養(yǎng)的學(xué)生實戰(zhàn)性不強，所學(xué)知識缺乏實踐驗證。

校內(nèi)外雙導(dǎo)師進行多媒體授課、現(xiàn)場演示、實驗室操作相結(jié)合的教學(xué)方式。采用校內(nèi)外雙導(dǎo)師進行多媒體授課、現(xiàn)場演示、實驗室操作相結(jié)合的教學(xué)方式，重點體現(xiàn)在“理論教學(xué)”+“實踐教學(xué)”+“體驗、檢驗式教學(xué)”的三環(huán)式課程結(jié)構(gòu)。“數(shù)字化和3D打印技術(shù)”課程在設(shè)計專業(yè)知識結(jié)構(gòu)中的帶動和引領(lǐng)作用。新技術(shù)帶動課程建設(shè)，構(gòu)建新型課程活動方式的課程體系。本課程從產(chǎn)品創(chuàng)意設(shè)計、數(shù)字化設(shè)計和3D打印技術(shù)三個維度，完成了課程體系設(shè)計。3D打印教學(xué)作為數(shù)字藝術(shù)與產(chǎn)品設(shè)計教學(xué)的重要環(huán)節(jié)，數(shù)字化設(shè)計及3D打印技術(shù)為高校培養(yǎng)具有國際化及創(chuàng)新能力的應(yīng)用型人才發(fā)揮了重要作用。3D打印教學(xué)在產(chǎn)學(xué)研實踐教學(xué)中，將藝術(shù)與科學(xué)的實踐結(jié)合起來，采用產(chǎn)學(xué)研雙導(dǎo)師進行多媒體授課、現(xiàn)場演示、實驗室操作相結(jié)合的教學(xué)手段，提高創(chuàng)新設(shè)計與工程制造的實踐能力。

3 總結(jié)

文化融合作為科學(xué)教育改革導(dǎo)向，科學(xué)文化從思想、理論和社會實踐需求催生了現(xiàn)代科學(xué)教育。3D打印技術(shù)在與材料、制造工藝、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的融合發(fā)展中，通過結(jié)構(gòu)性能、造型藝術(shù)審美使產(chǎn)品在創(chuàng)意上得以重塑。通過3D打印產(chǎn)品形態(tài)獲得創(chuàng)新屬性及商業(yè)價值，把握形態(tài)與結(jié)構(gòu)領(lǐng)域變化的趨勢和方向，拓寬設(shè)計師的創(chuàng)新性和應(yīng)用型設(shè)計思考，為高校培養(yǎng)具有國際化及創(chuàng)新能力的應(yīng)用型人才發(fā)揮了重要作用。通過教材、課程、講堂和科研項目的途徑，文理融合，以文化人，文以載道，人文日新，讓我們共同努力，一起見證新文科建設(shè)的成功。■