3D打印技術的高校創(chuàng)新教育模式論文.doc

3D打印技術的高校創(chuàng)新教育模式論文 摘要:以新時期創(chuàng)新教育的特點為出發(fā)點結合3D打印技術的特點與優(yōu)勢提出基于3D打印技術的高校創(chuàng)新教育模式從平臺建設、教學模式、校企合作以及經(jīng)費支持等方面對新時期下的3D打印技術與高校創(chuàng)新教育模式的融合進行了理論分析和探討與此同時對安徽工程大學在創(chuàng)新教育工作中重點支持3D打印技術人才培養(yǎng)所采取的措施進行了詳細闡述和舉例這些方法與措施可與更多應用型本科高校共同交流與學習 關鍵詞:創(chuàng)新教育;3D打印技術;培養(yǎng)思路;培養(yǎng)模式 隨著全球經(jīng)濟的快速發(fā)展未來的競爭將是科技和人才的競爭而科技和人才的根本在于教育特別是高等教育因此任何一個國家都把如何提高高等教育的水平培養(yǎng)高素質(zhì)和高能力的人才放在至關重要的位置近年來我國推出了一系列有關深化高等教育改革的文件提出在注重大學生全面素質(zhì)培養(yǎng)的同時需要根據(jù)社會發(fā)展的實際需求加強創(chuàng)新能力與創(chuàng)新素質(zhì)的培養(yǎng)因此如何進行創(chuàng)新教育、培養(yǎng)創(chuàng)新人才成為高校教育改革的主題 1創(chuàng)新教育 1.1創(chuàng)新教育定義 創(chuàng)新教育是建立在素質(zhì)教育和學生個性發(fā)展基礎上以培養(yǎng)具有開創(chuàng)型個性的人才為目標培育適應未來發(fā)展的創(chuàng)新型人才為目標的高等教育模式因此創(chuàng)新教育應當將學生放在主導位置鼓勵學生發(fā)揚自己的主觀能動性不斷增強創(chuàng)新素養(yǎng)12 1.2創(chuàng)新教育特點 作為一種新興教育模式創(chuàng)新教育是一種著眼于未來的教育模式它的提出對高校的發(fā)展和人才的培養(yǎng)提出了更加嚴格的需求根據(jù)建成創(chuàng)新型國家的指導方針創(chuàng)新教育應當緊緊跟隨時代的步伐因此創(chuàng)新教育具有先進性的特征此外創(chuàng)新教育要求改革傳統(tǒng)機械化的教學方式提高實踐性教學比重注重學生實踐動手能力的提升讓學生在實踐中獲取書本上學不會學不到的知識和能力在實踐中讓學生切身體會到學習和創(chuàng)新的過程只有在實踐中獲得的東西才是深刻的才能提高學生的綜合素質(zhì)和能力即創(chuàng)新教育同時具備實踐性的特征35 23D打印技術 2.13D打印技術定義 3D打印技術是一種以數(shù)字模型為基礎將模型分為若干層通過打印材料的逐層堆積制造出實體物品的一種先進制造技術它是一種新的制造理念以增材制造代替?zhèn)鹘y(tǒng)的減材制造方式目前該技術在醫(yī)療、航空航天、珠寶、工業(yè)設計、建筑、教育、食品等領域都有了一定的應用67 2.23D打印技術的優(yōu)勢 作為一種先進制造技術3D打印技術最顯著的優(yōu)勢就是產(chǎn)品形狀的任意性和廣泛性只要我們能夠想到的都可以在電腦中形成模型并通過3D打印機形成產(chǎn)品因此3D打印能使個人以專業(yè)為背景實現(xiàn)從想象到產(chǎn)品的個性化創(chuàng)造滿足學習者對個性化設計的需求這樣3D打印技術能最大限度地促成學習者從消費者到創(chuàng)造者的轉(zhuǎn)變此外由于3D打印技術是一種集機、電、光、控制及新材料于一體的跨學科的新技術因此對于3D打印技術的人才也提出了不同于普通加工技術的要求要求技術人員不但會使用3D打印設備還要掌握三維數(shù)據(jù)處理軟件、信息處理技術以及具備扎實的材料科學知識等這也在一定程度上促進了3D打印技術的學習者主動的去接觸這些跨學科的知識從而提高自身的綜合知識和素質(zhì)89 33D打印技術與高校創(chuàng)新教育的融合和模式探討 3.13D打印技術與高校創(chuàng)新教育模式的融合 高校創(chuàng)新教育的目的就是大力提高人才培養(yǎng)質(zhì)量全面提高人才創(chuàng)新能力培育出引領未來學術前沿和社會經(jīng)濟發(fā)展的學術精英和行業(yè)精英促進高校人才培養(yǎng)與科技、經(jīng)濟、社會緊密結合不斷提高高校對建設創(chuàng)新型國家的貢獻度和支撐度目前我國正處于轉(zhuǎn)變經(jīng)濟發(fā)展方式、促進工業(yè)轉(zhuǎn)型升級、實現(xiàn)信息化工業(yè)化深度融合的關鍵時期為了使我國制造業(yè)在新一輪競爭中處于領導地位應加快數(shù)字化制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展從而推動我國由“制造大國”向“制造強國”轉(zhuǎn)變從上述3D打印技術的介紹可以看出3D打印技術作為制造史上的巨大突破對促進工業(yè)轉(zhuǎn)型升級具有重要意義因此培養(yǎng)一批具有高素質(zhì)和高技能的3D打印技術專業(yè)人才顯得極為迫切國內(nèi)高?？梢砸?D打印技術為切入點建立相應的平臺和機制以培養(yǎng)出創(chuàng)新性人才來服務國家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)為目的深入貫徹創(chuàng)新教育方針面向全體學生結合專業(yè)特色分類施教強化實踐促進學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)和發(fā)展 3.23D打印技術與高校創(chuàng)新教育模式探討 3.2.1加強平臺建設做好服務工作 高校創(chuàng)新教育實踐平臺的建設要以大學生創(chuàng)新實驗平臺和創(chuàng)新課程體系為主形成有特色的實踐教學模式高校應建設一批基于本校特色專業(yè)、面向?qū)ο髲V、集群式大學生綜合創(chuàng)新實驗室這類創(chuàng)新實驗室定位應高于基礎或?qū)I(yè)教學實驗室為大學生科技創(chuàng)新實踐活動提供硬件條件支持例如建立以3D打印創(chuàng)意活動和各種學科競賽為主的綜合實驗室以小型個性化的文創(chuàng)產(chǎn)品為起點和以專業(yè)化產(chǎn)品組件為目標的創(chuàng)新活動實現(xiàn)創(chuàng)新創(chuàng)意的轉(zhuǎn)化與此同時鼓勵學生參與與3D打印相關的競賽激發(fā)學生對3D打印技術的熱情普及與促進3D打印技術與專業(yè)的融合提升學生的綜合素質(zhì)1011建設層次多樣、內(nèi)容豐富、方式靈活的3D打印技術創(chuàng)新課程體系舉辦創(chuàng)新培訓項目通過學校創(chuàng)新實踐訓練、社會專業(yè)培訓機構專題培訓、用人單位現(xiàn)場實踐等多種方式增強創(chuàng)新意識、能力和綜合素質(zhì)根據(jù)創(chuàng)新教育的發(fā)展規(guī)律聘請創(chuàng)新導師組建一支由校內(nèi)專業(yè)技術教師、校友、海內(nèi)外企業(yè)家等構成的多元化導師團隊構建全方位信息服務平臺通過微信、微博、網(wǎng)站等多種媒體資源打造實驗室管理系統(tǒng)、創(chuàng)新導師、學生管理系統(tǒng)等多個系統(tǒng)平臺全面服務創(chuàng)新教育工作 3.2.2深化多元化教學和考核方式 樹立“以學為中心”的教學觀念”以學生為主體推進以小班教學為重點的啟發(fā)式、體驗式、案例式等形式的教學方法改革為感興趣的學生提供學習的機會和平臺在此基礎上可以在校內(nèi)選拔組建3D打印技術精英班以興趣為主導制定相應的培養(yǎng)計劃在入門基礎上進一步掌握諸如軟件使用、逆向建模、模型切片等更為深入的知識與技術與此同時推動教師將有關3D打印技術的國際前沿學術發(fā)展、最新研究成果、實踐經(jīng)驗等融入課程教學內(nèi)容培養(yǎng)學生的探索精神、創(chuàng)新思維與創(chuàng)造能力激發(fā)學生的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)靈感12在理論學習的基礎上強化實踐性環(huán)節(jié)和強化實驗內(nèi)容的探索性、綜合性、設計性、前沿性強化在實驗的探索性過程中培養(yǎng)學生的創(chuàng)新實踐能力比如將實驗室中某些用于展示和拆裝的教學模型分配學生進行測繪、建模和打印并且將打印出來的零件進行裝備和驗證如此反復直至打印裝備出合格的模型13新建或整合一批綜合性、設計性實驗課程積極探索開發(fā)跨院系、跨學科、跨專業(yè)交叉的新實驗課程促進實踐教學由學科專業(yè)單一型向多學科融合型轉(zhuǎn)變可以將機、電和控制等專業(yè)的學生整合在一起從設計并制造自己的3D打印機開始不斷改進3D打印機的功能和結構完成創(chuàng)新過程制定多元考核模式以素質(zhì)、能力培養(yǎng)為中心以學習過程為主導的考核模式促進學生運用知識分析、解決問題能力的提升在已有的各類學科競賽、科研活動、創(chuàng)新訓練、社會活動等轉(zhuǎn)換為學分的基礎上探索將學生的創(chuàng)新實驗納入學分認定范疇1415 3.2.3加強校企合作 高校創(chuàng)新教育的過程中企業(yè)承擔的角色非常重要產(chǎn)學研合作教育的關鍵在于有效地實現(xiàn)對高校、科研院所、企業(yè)各自的互補性資源的整合與利用隨著“中國制造2025”計劃的推出國內(nèi)高端制造型企業(yè)數(shù)量和規(guī)模將迅速擴大企業(yè)對于創(chuàng)新性人才的需求急劇增加高?？梢愿鶕?jù)社會和企業(yè)的需求有針對性的重點開展工作可以根據(jù)企業(yè)的人才需求建立“訂單式”人才培養(yǎng)班學校和企業(yè)共建實訓基地完成部分課程理實一體化教學和實踐教學環(huán)節(jié)使創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)與企業(yè)的直接需求相對接3D打印技術企業(yè)根據(jù)自身需求諸如在有原型產(chǎn)品制作、產(chǎn)品優(yōu)化升級等需求時可在學校設立與3D打印技術相關的課題并且提供資金、技術與人才的支持引導學生從逆向工程出發(fā).這種交互性人才培養(yǎng)模式一方面可以滿足企業(yè)的相關需求另一方面也能讓學生在這種交互性人才培養(yǎng)的模式下更好地成長最終實現(xiàn)為相關的企業(yè)輸送專業(yè)人才的目的1619 3.2.4完善經(jīng)費支持體系 學校設立創(chuàng)新計劃專項資金同時鼓勵學院和個人向國家、地方、企業(yè)等渠道爭取經(jīng)費從而構建多層次創(chuàng)新資金支持體系統(tǒng)籌各項收入優(yōu)化支出將創(chuàng)新教育支出作為預算資金重要領域予以優(yōu)先保障保障創(chuàng)新投入一定期間明顯高于一般性公用經(jīng)費支出圍繞學校創(chuàng)新教育戰(zhàn)略規(guī)劃通過多層次安排預算資金支持創(chuàng)新素質(zhì)教育基地建設、拔尖人才培養(yǎng)、教師隊伍建設、文化建設、教育教學研究、實踐訓練和培訓等教育教學建設;支持學生開展創(chuàng)新項目研究、參與創(chuàng)新競賽等科技創(chuàng)新建設 4本校基于3D打印技術的創(chuàng)新教育實施策略 安徽工程大學是一所以工科為主的省屬多學科性高等院校和安徽省重點建設院校坐落在國家級開放城市蕪湖近年來學校在以3D打印技術為載體的創(chuàng)新教育方面進行了大量的工作20 4.1積極搭建創(chuàng)新實踐平臺 成立創(chuàng)新學院設立包括3D打印技術、大數(shù)據(jù)、機器人、新能源、創(chuàng)意設計、創(chuàng)新教育拓展中心為主的六個平臺每個平臺專門安排一個專業(yè)教師負責學校撥付專門的經(jīng)費用于創(chuàng)新學院的建設和運行目前學校專門為3D打印平臺安排了約500mm2的專用房間且購置了一批桌面3D打印機、三維掃描儀等設備 4.2優(yōu)化課程設計提高創(chuàng)新能力 在全校范圍內(nèi)選拔優(yōu)秀的學生進入3D打印創(chuàng)新平臺學習對于入選中心的學員按照年級分類特別是針對大一的學生在完成基礎課程之外將機械設計、機械原理、計算機控制系統(tǒng)等課程進行適當前移讓學生在大二時就具備充足的專業(yè)知識儲備大二以后鼓勵和引導這些學生積極參加各類學科競賽以及根據(jù)自己的興趣完成一些創(chuàng)新設計目前已經(jīng)開展了諸如多噴頭3D打印機的研制、打印上色一體機的研制、多個簡單規(guī)則構件同時成型打印機研制等針對本校服裝設計特色專業(yè)在無法實現(xiàn)整體打印的情況下將設計的時裝進行分段處理完成打印后進行拼接最終實現(xiàn)時裝創(chuàng)意設計的可視化 4.3強化校企產(chǎn)教深度合作 加強和企業(yè)合作學校積極與安徽省春谷3D打印智能裝備產(chǎn)業(yè)園及其研究院合作簽訂了一系列戰(zhàn)略合作協(xié)議該產(chǎn)業(yè)園目前已經(jīng)有30多家3D打印類企業(yè)入駐一方面學校定期安排學生到產(chǎn)業(yè)園里的3D打印企業(yè)進行參觀和學習與各企業(yè)負責人面對面交流了解生產(chǎn)過程進一步強化自身知識體系與此同時學校選派具有相關知識背景的青年教師到產(chǎn)業(yè)園及其研究院進行掛職鍛煉強化教師工程能力開拓視野以更好的將最新的知識傳播給學生此外學校鼓勵教師積極參加研究院每年暑假開展的為期兩周的專業(yè)培訓另一方面企業(yè)也積極走入校園在學校大力協(xié)助下開展了一系列的有關3D打印技術的講座同時相關企業(yè)到學校參加宣講、招聘雙選會等提高學生對3D打印的認知度和社會對學校的認可度提高學生就業(yè)率 4.4強化校企科研協(xié)同創(chuàng)新 強化項目合作鼓勵學校老師在申報3D打印相關教研和科研項目的時候注重和春谷3D打印智能裝備研究院的合作合理利用研究院的設備和人員的經(jīng)驗在項目實施過程中鼓勵創(chuàng)新學院學生參與項目的研究進一步強化對創(chuàng)新學院學生的培養(yǎng)目前學校已經(jīng)聯(lián)合研究院共同申報并獲批了安徽省重點研發(fā)計劃、蕪湖市科技計劃等一系列科研項目與此同時針對3D打印企業(yè)在實際生產(chǎn)過程中遇到的問題鼓勵專業(yè)老師積極參與并解決相關問題目前已經(jīng)和相關企業(yè)提出的激光3D打印過程中的溫度場、應力場以及粉體的流動等問題的數(shù)值模擬開展了工作 5結束語 以3D打印技術、機器人等為代表的新一輪技術革命正在如火如荼的進行著誰能把握機遇誰就能把握時代脈搏走在世界前列在高校創(chuàng)新教育中引入3D打印技術不僅能讓學生對新技術有全面的認識而且通過學生參與創(chuàng)意設計、設備改造、程序編譯等活動推動學生創(chuàng)新思維的培養(yǎng)和動手能力的培養(yǎng)為國家在新一輪的技術變革中培養(yǎng)和儲備人才目前安徽工程大學在3D打印技術方面的創(chuàng)新教育工作已經(jīng)開展了近兩年的時間期間取得了一些成績同樣也有很多有待進一步調(diào)整和改進的地方作為學校3D打印技術平臺的專業(yè)負責人深深感到此工作的重要性與實施的艱難希望以此為契機加強同類型、同層次的院校之間的聯(lián)系與經(jīng)驗交流共同提高創(chuàng)新教育水平為國家培養(yǎng)更多優(yōu)秀的專業(yè)技術人才 參考文獻: 1宋之帥.工科高校創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育模式硏究D.合肥:合肥工業(yè)大學博士學位論文. 2王存文歐陽瓊.工科院校大學生創(chuàng)新教育模式的構建與改革實踐J.化工高等教育5(103):6770. 3劉有余刁杰勝.應用型大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)人才培養(yǎng)體系J.宜春學院學報(5):104107. 4商慧.高校創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育模式硏究以南京財經(jīng)大學為例D.南京:南京理工大學碩士學位論文. 5張平華胡賢德李敬明.基于科教融合的應用型大學對創(chuàng)新人才培養(yǎng)的探討J.宜春學院學報(6):110112. 6盧秉恒李滌塵.增材制造(3D打印)技術發(fā)展J.機械制造與自動化(24):14. 7美胡迪利普森梅爾芭庫曼.3D打印從想象到現(xiàn)實M.賽迪研究院專家組譯.北京:中信出版社. 8張景龍張劍波.3D打印技術在高校創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育中的應用J.張家口職業(yè)技術學院學報29(4):6063. 9孫江山吳永和任友群.3D打印教育創(chuàng)新:創(chuàng)客空間、創(chuàng)新實驗室和STEAMJ.現(xiàn)代遠程教育研究4(136):96103. 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