3D打印創(chuàng)客教育實踐創(chuàng)新教學研究
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【摘要】在“大眾創(chuàng)業(yè)，萬眾創(chuàng)新”背景下，3d打印成為創(chuàng)客教育的重要輔助。本文基于3D打印技術，通過開發(fā)多學科交叉的實踐項目，激發(fā)學生自主探究的意識，培養(yǎng)學生勇于創(chuàng)新的精神，提高學生創(chuàng)新實踐能力；通過創(chuàng)立3D打印創(chuàng)客空間，開展創(chuàng)客教育，引導學生從創(chuàng)意到產(chǎn)品并將其轉(zhuǎn)化成具有商業(yè)價值的創(chuàng)客項目；同時也推動實踐教學的改革與創(chuàng)新。
【關鍵詞】創(chuàng)客教育；3D打??；創(chuàng)新；改革
引言
從2011年開始，全球逐漸掀起3D打印的高潮。當前，3D打印在航空航天、汽車、醫(yī)療健康等領域的市場應用已經(jīng)取得積極的進展，我國3D打印產(chǎn)業(yè)發(fā)展至今，呈現(xiàn)出不斷深化、不斷擴大應用的態(tài)勢。提出：隨著3D打印技術規(guī)模產(chǎn)業(yè)化，傳統(tǒng)的工藝流程、生產(chǎn)線、工廠模式、產(chǎn)業(yè)鏈組合都將面臨深度調(diào)整。我們必須高度重視、密切跟蹤、迎頭趕上。總理提到：既要瞄準世界產(chǎn)業(yè)技術發(fā)展前沿，加強3D打印核心技術和原創(chuàng)技術研發(fā)，又要加快成果推廣運用和產(chǎn)業(yè)化進程[1]。3D打印不僅是一項前沿性的制造技術，更是一項國家戰(zhàn)略。為推動我國增材制造（3D打印）產(chǎn)業(yè)快速、持續(xù)健康發(fā)展，從國家發(fā)展戰(zhàn)略層面，出臺了系列文件和通知，如工信部等十二部門聯(lián)合的《增材制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展行動計劃（2017-2020年）》（工信部聯(lián)裝〔2017〕311號）、《中國制造2025甘肅行動綱要》（甘政發(fā)〔2015〕90號）等文件。在“大眾創(chuàng)業(yè)，萬眾創(chuàng)新”時代背景下，3D打印成為大學生進行創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的重要輔助工具，也是創(chuàng)客進行創(chuàng)造的重要技術途徑。各大院校實施增材制造技術普及工程，進一步促進3D打印技術在學校教育領域的推廣。通過開設3D打印培訓課程、建立相關實驗室，參與各類3D打印比賽活動，激發(fā)和培養(yǎng)學生創(chuàng)新設計的興趣與愛好。針對“3D打印+創(chuàng)客教育”需求，結(jié)合甘肅工業(yè)職業(yè)技術學院專業(yè)設置及教學情況，通過開發(fā)有趣的實踐項目，激發(fā)學生自主探究的意識，培養(yǎng)學生勇于創(chuàng)新的精神，提高學生創(chuàng)新實踐能力，從而促進實踐教學的改革與創(chuàng)新。
1教學手段改革
1.1興趣驅(qū)動的課堂教學改革
以3D打印為興趣驅(qū)動的課堂教學模式，讓學生有參與感、設計感以及成就感，使其樂在其中，并享受自己動手的制作過程。不僅達到了教學目的，對教學過程也起到催化劑的作用。而且對教學質(zhì)量的提高起到積極的推動作用。在課堂教學中，從學生的興趣愛好出發(fā)，以課程項目為核心，設計項目制教學的實施環(huán)節(jié)，通過：（1）組建團隊、研討計劃；（2）溝通計劃、設計方案；（3）組織實施、檢查控制；（4）實際運行、反饋改進；（5）獲取信息、構(gòu)思項目，構(gòu)成閉合環(huán)路，形成完整的實踐周期。通過實踐教學項目培養(yǎng)學生團隊協(xié)作能力、創(chuàng)新能力以及跨學科解決問題的能力。一方面可以提高學生的想象力，另一方面還可以活躍學生的思維，構(gòu)造一種高效有趣的教學模式。
1.2開發(fā)多學科交叉、多層次的3D打印實踐教學項目
開發(fā)多學科交叉的3D打印實踐教學項目，往往需要多個學科知識技能支撐，將多學科交叉融合的創(chuàng)新性思維融入人才培養(yǎng)的全過程。由于3D打印技術與學科教學深度融合的優(yōu)勢，將3D打印技術引入跨學科工程項目的科技創(chuàng)新實踐教學中，設置不同難度的教學目標，從簡單的演示型實驗，到復雜的綜合型實驗以及自主創(chuàng)新型實驗，通過由易到難逐層遞進的實踐練習，增強學生對3D打印技術的理解。打通創(chuàng)新實踐教學的各環(huán)節(jié)，從而實現(xiàn)了多個學科知識技能的有機融合，培養(yǎng)學生在各專業(yè)領域的交叉學習，提高學生綜合技能。使其就業(yè)方向更加廣闊，應聘競爭力更強。
1.3創(chuàng)立3D打印創(chuàng)客空間
為加強對學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力的培養(yǎng)，在原有3D打印創(chuàng)新實訓室的基礎上，依托創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)孵化園、測繪學院師資隊伍、電子信息協(xié)會等組織機構(gòu)，建立3D打印創(chuàng)客空間，開展3D打印、逆向設計、數(shù)字化設計與智能制造相關的課外教學、應用型技術人才培養(yǎng)及創(chuàng)新、創(chuàng)業(yè)工作。對培養(yǎng)學生的文化創(chuàng)意、3D設計等提供了先進的實驗條件，進一步培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神、創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力，為學生全面發(fā)展提供了良好的實踐平臺，結(jié)合所學專業(yè)知識，引導學生從創(chuàng)意到產(chǎn)品并將其轉(zhuǎn)化成具有商業(yè)價值的創(chuàng)客項目。
2教學實例
按照“面向全體、分類施教、結(jié)合專業(yè)、強化實踐”的原則，基于3D打印技術開展實踐訓練項目，通過創(chuàng)新設計、軟件建模、打印制造等環(huán)節(jié)，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維和實踐能力。以3D打印無人機為例，以學生為主體組建團隊，采用小組討論分工協(xié)作的形式研討計劃、查閱資料、設計方案，學生從被動接受轉(zhuǎn)換成主動創(chuàng)造，進一步提升學生的發(fā)散思維、溝通意識和協(xié)作意識。其具體過程主要包括以下五個步驟：（1）三維數(shù)據(jù)采集，應用三維掃描儀對現(xiàn)有無人機進行三維掃描，獲取空間數(shù)據(jù)，然后對點云處理，通過逆向工程進行創(chuàng)新設計。（2）產(chǎn)品外觀設計，利用建模軟件，學生可以進行創(chuàng)作加工處理，自主創(chuàng)作無人機產(chǎn)品。（3）3D打印軟件切片，創(chuàng)建的無人機模型經(jīng)過切片處理，才能將數(shù)據(jù)輸入到3D打印機中。即將設計轉(zhuǎn)換為一組3D打印機打印所需的移動指令，需要調(diào)節(jié)切片的層高、放置角度、熔融溫度、噴嘴移動速度等參數(shù)，在軟件中預覽輸出結(jié)果，掌握噴嘴的行走軌跡、模型結(jié)構(gòu)，及時做出調(diào)整和改進。（4）打印模型，將切片處理的模型導入打印機，通過控制噴頭的移動，一層一層地打印出產(chǎn)品。注意進絲、調(diào)平等操作設置，等待設備預熱完成后，便開始逐層排列耗材以進行3D模型的實體打印。（5）無人機調(diào)試飛行，對無人機進行飛控電路設計、飛控焊接組裝、重力感應或遙控器無線控制等調(diào)試后，最后進行無人機飛行演練。3D打印在無人機領域的應用實踐項目，是3D打印技術與無人機制造的完美融合。一是使學生理解3D打印“設計即生產(chǎn)”的特性，拋棄了夾具、模具、工具的束縛，運用軟件設計3D模型，全程數(shù)字化靈活實現(xiàn)定制生產(chǎn)。二是將課堂學習的理論知識進行實踐運用，提高學生的創(chuàng)新設計能力和三維軟件的實踐操作能力。三是通過無人機的組裝調(diào)試飛行，不僅提高了學生的動手能力，更能通過實踐項目使學生了解無人機的原理，進一步提升學生的自身技能。這種多學科交叉的實踐項目，極大地激發(fā)學生的學習興趣，提高了教學效果。
3結(jié)語
3D打印作為一種數(shù)字化的直接制造技術，優(yōu)化了傳統(tǒng)的制作工藝，讓“創(chuàng)物、創(chuàng)材、創(chuàng)意”變得無限制、無邊界。多學科交叉、多層次實驗項目結(jié)合，通過由易到難逐層遞進的實驗，使學生圍繞趣味主題進行設計與制作，形成多學科交叉的典型、實用、難度階梯化的3D打印教學模式。通過創(chuàng)立3D打印創(chuàng)客空間，為學生提供自主創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)機會，結(jié)合所學專業(yè)知識，引導學生從創(chuàng)意到產(chǎn)品并將其轉(zhuǎn)化成具有商業(yè)價值的創(chuàng)客項目。
【參考文獻】
[1]秦偉，張峰.推進增材制造在重點行業(yè)的創(chuàng)新應用[J].裝備制造，2016（11）：66-67.
[2]朱妍妍，李忠新，呂唯唯.基于3D打印技術的開放實驗教學模式探索與實踐[J].實驗技術與管理，2017（7）：192-195.
[3]夏煜明，王俊民.基于3D打印的高中物理課程資源的開發(fā)與實踐———以師生共同開發(fā)“3D過山車模型”教具為例[J].物理教學探討，2020（2）：65-69.
[4]王雨峰，馮園.SolidLearningModel在STEAM教育的應用研究[J].科技視界，2020（3）：109-111.
[5]吳濤，劉新，朱瑞富，等.“創(chuàng)客+”3D打印實踐教學方法研究[J].實驗技術與管理，2019（6）：189-192.
[6]王光艷，冷光明，羅青龍.3D打印技術在高等教育中的應用與發(fā)展[J].中國教育技術裝備，2016（16）：36-37.
[7]馮文茜，劉凱.創(chuàng)客教育發(fā)展的現(xiàn)狀及挑戰(zhàn)[J].課程教育研究，2017（13）：20-21.
[8]宮猛.淺談創(chuàng)客教育與學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)[J].課程教育研究，2018（47）：32.
[9]李晶.基于創(chuàng)客教育的職業(yè)院校教學實踐探索———以石家莊理工職業(yè)學院為例[J].河北職業(yè)教育，2019（4）：63-67.
作者：令紫娟 單位：甘肅工業(yè)職業(yè)技術學院