应用型本科开设《3D打印技术理论与实践》公选课的探讨

李彬　顾海　张捷　姜杰

[摘要]3D打印技术已广泛应用于教育领域。本文以南通理工学院为例，从教学内容和教学方法两个方面探讨应用型本科高校如何开设《3D打印技术理论与实践》公选课，开设两年来，教学效果良好，深受学生的广泛好评。

[关键词]应用型本科；3D打印技术；公选课

公选课是高校课程体系的重要组成部分，主要面向全校各专业学生开设并由学生根据自身爱好和兴趣自主选择的课程，可以分为自然科学类、人文社会科学类、经济管理类、艺术鉴赏类、素质拓展类等五类课程。它对于大学生的个性化培养，以及扩展知识面和提高思辨能力具有重大现实意义。

3D打印技术是以数字模型为基础，将材料逐层堆积制造出实体物品的新兴制造技术，已经在工业、医学、教育等方面得到了快速发展。2015年2月由国家工信部、发改委和财政部联合发布了《国家增材制造产业发展推进计划（2015-2016年）》，对3D打印的发展目标、政策保障及未来发展方向做出了明确阐述，为我国3D产业的发展明确了方向。以此为契机，南通理工学院成立了3D打印技术研究所，目的是为南通及周边地区培养具有较强国际竞争能力、高素质、创新型人才。

1开设“3D打印技术”公选课的必要性

目前，我国高校尚未有"3D打印技术”专业，如何让学生及时了解并掌握这门前沿技术成为当应用型本科高校所面临的难题。作为新增地方应用型本科高校，南通理工学院以3D打印技术研究所为依托，开设《3D打印技术理论与实践》公选课。开课两年来，教学效果良好，受到学生的广泛好评。

《3D打印技术理论与实践》课程的教学内容实用性、操作性强，应用型本科开设该门课程作为公选课，是应用型本科培养综合性人才的重要补充，可以使学生了解国家当前的最近动态，掌握3D打印技术的基本知识与相关理论和简单的实践操作，拓展学生知识面，改善知识结构，提高学生的综合素质，适应未来社会发展和科技进步的需要，也为学生以后从事3D打印技术相关行业奠定初步基础。

2“3D打印技术”公选课的教学内容

目前，关于3D打印技术的教材较少，适合应用型本科教学的教材更少。根据实际需要，将《3D打印技术理论与实践》课程分为3D打印技术的由来（6课时）、简单三维建模软件及产品造型（16课时）、3D扫描技术（6课时）及桌面级3D打印机的使用（12课时），共40课时。

2.13D打印基础知识

3D打印基础知识是学习本课程的基础，内容包括：（1）3D打印技术的由来：什么是3D打印；3D打印的起源及发展；3D打印的优势与劣势；3D打印的现状。（2）3D打印技术工艺：立体光刻成型（sL）；熔融沉积成型（FDM）；选择性激光烧结成型（SLS）；立体喷墨打印（3DP）；激光选区熔化成型（SLM）等。

2.2简单三维建模软件

3D打印技术是以三维模型文件为基础的一种构造实体的技術。因此，学好三维建模软件是学好3D打印技术的前提。本课程选用Autodesk公司的基于浏览器的3D建模工具Tinkercad，无论是专业设计者还是初学者都能快速方便地制作出三维模型。

2.33D扫描技术

三维扫描仪主要对实物模型进行三维数字化，从而得到可以直接面向逆向设计的三维模型，本课程采用桌面级3D扫描仪，这种扫描仪无任何专业门槛，用户通过简单的点击就能快速地进行扫描，能够满足全校各专业学生的使用。

2.4桌面级3D打印机使用

为了进一步提高学生的学习积极性及教学效果，课程最后安排学生自己动手操作3D打印机将之前创建的三维模型打印出来。操作实践是学生最为感兴趣的内容，并且可以将自己设计的模型打印出来，能够取得良好的效果。

3“3D打印技术”公选课的教学方法

南通理工学院作为一所地方性应用型本科院校，注重培养学生的知识接受能力、动手能力、解决问题的能力。同时，学校新建的3D打印技术研究所硬件设施一流，可以满足学生的需求。在实际上课过程中，除了使用传统的讲授法以外，还通过利用其他教学方法达到教学的目的。

3.1采用多媒体教学法，提高学生学习兴趣

该课程学习之前大部分学生并未接触过3D打印，少部分学生只是从电视、网络上了解过3D打印。因此，3D打印对学生而言充满未知。课程理论部分的教学可以采用传统教学媒体与现代教学媒体相结合的方式。如在进行“3D打印技术工艺”教学时，可以将授课内容制作成多媒体课件：不同工艺做成动画，原理内容做成文字，中间穿插视频资料。

3.2采用任务驱动教学法，调动学生积极性

在实际教学过程中，可以将三维建模与打印机操作相结合。例如：首先布置建模任务，只规定模型方向如动物。在方向内学生可以选择自己喜欢的动物，通过实体、网络、电视等手段收集资料，也可以自己发挥想象，完成三维模型的创建，最后通过3D打印机将自己设计的模型打印出来，让学生充满成就感，充分调动学生的积极性。

3.3采用网络教学法，方便师生沟通

教师和学生的互动不仅仅体现在课堂上，课后的交流沟通也很重要。课堂上的时间毕竟有限，利用好课后的时间是对课堂教学的有益补充。现在已经进入互联网时代，合理的利用各种网络教学平台可以让学生增加一种获取信息的途径。在网络教学平台布置作业、设置问卷、问题解答等既可以节约纸张的成本又能快速有效的进行师生的沟通。

4结语

应用型本科高校开设《3D打印技术理论与实践》公选课，不仅可以普及3D打印知识。还可以让学生能够学以致用。经过两年的实践，学生的视野得到了开拓，解决分析问题的能力得到提高。可以说，南通理工学院在3D打印技术相关人才培养上已经具有初步基础。 [责任编辑：王伟平]