新工科三创教育探索

陈华伟 伍权 汤耿 徐卫平

摘  要 新工科教育对工科人才的创意创新创业教育（三创教育）提出更高的要求。在剖析三创教育特点的基础上，从学生和学校两个角度说明其在工科教育中的实践途径。3D打印技术的开发和应用是三创教育的典型实践之一，以贵州师范大学3D打印创意实验室为例，从硬件建设、研究方向开发、团队建设和管理机制建设等方面，介绍实验室在初创阶段的一些积极

探索。

关键词 新工科;三创教育;创意实验室;3D打印

中图分类号：G650    文献标识码：B

文章编号：1671-489X（2019）12-0005-03

Exploration of Three Creative Education under New Enginee-ring： Case Study of 3D Printing Innovation Lab of Guizhou Nor-

mal University//CHEN Huawei， WU Quan， TANG Geng， XU Wei-ping

Abstract The advance of new engineering education has exerted higher requirements for creative， innovation and venture education （three creative educations， TCE） of engineering students. TCEs practical approach in engineering education is stated from the per-

spectives of students and colleges based on the analysis of its charac-

teristics. Research and application of 3D printing is one of the typical

practical approaches of TCE. Employing 3D printing innovation lab

of Guizhou Normal University as an example， exploration in hard-ware construction， research field development， team building and management mechanism construction of the lab in the start-up stage is introduced.

Key words new engineering; creative， innovation and venture edu-cation; innovation lab ; 3D printing

1 引言

自李克強总理提出“大众创业、万众创新”号召，《国务院办公厅关于深化高等学校创新创业教育改革的实施意见》（国办发〔2015〕36号）[1]印发，以及教育部积极推进的旨在培养具有创新创业意识、数字化思维和跨界整合能力人才的新工科建设以来，全国高校兴起将创新创业教育纳入人才培养方案的探索。双创教育源于创新教育，著名教育家阎立钦[2]认为：“创新教育不仅仅是教育方法的改革或教育内容的增减，而是教育功能上的重新定位，是带有全面性、结构性的教育革新和教育发展的价值追求。”这个概念将创新教育定位于教育功能的宏观和根本性转变。朱永新[3]提出：“创新教育就是根据创新原理，以培养学生具有一定的创新意识、创新思维、创新能力以及创新个性为主要目标的教育理论和方法。”各位教育大家的表述侧重点不同，但他们均认同创新教育是区别于接受教育的教育革新这一观点。

我国教育的根本任务是培养德智体美劳全面发展的社会主义建设者和接班人，单纯接受教育是难以培养学生的思考、进取、创新能力的，创新本身就应该是教育的目的之一。事实上，创新一直是包括在教育目的和宗旨当中的，只不过在具体操作和执行的时候忽视了“创新”这一教育理念。大学是鼓励学术自由和创新思维的场所，大学生又具有强烈的创新意愿和创业激情，在国家教育政策的引领下，双创和三创（创意、创新、创业）教育[4]仍然是当前和今后我国高校教育的重点之一。

2 三创教育的特点

只有建立科学的教育理念，明确三创教育的特点，才能使创新创业更具可操作性，提升双创教育的执行力。总的来说，三创教育具有层次性、多元性、普遍性、批判性和存在性等特征。

1）层次性  创新中的“新”是相对于“旧”的，“新”与“旧”又是一对继承和发展相互依存的辩证概念，没有“旧”就不存在“新”，没有“新”就更谈不上“旧”了。这里需要指出，旧并不一定代表落后和陈腐的东西，只是在时间上出现的顺序不同而已。在本科生教育上，“新”代表新的知识、理念、技能和方法等;“旧”代表前人总结并传承下来的知识、理念、技能和方法等。可见，创新的相对性决定了本科生三创教育的层次性。高校三创教育可分为三个大层次。

第一层次是“守旧”，即学习前人的“旧”知识，让自己具有丰厚的知识积淀，顺利完成通识课程和专业课程的学习和考试，阅读大量的相关专业研究文献和图书，完成本科毕业设计;

第二层次，即与社会深度融合，带着已有的“旧知识”到社会深度实践，在这个过程中不断修正已有的“旧知识”结合实践提炼出新知识;

第三个层次，即验证“新知识”，也就是将提炼出的“新知识”“新理论”更广泛地应用于实践，应用知识开展创业。

多元性  创意创新创业不仅仅是知识、理念、技能和方法的革新，它的范围和领域因其具有不同的内容而呈现多元的特征，这一点决定了本科三创教育的多元性。三创教育在理念上还包括对“旧知识”的否定和批判。此外，高校三创教育还倡导多样性和相对性，具体实践中又提倡创意、创新和创业的新颖性、区别性和创造性。

普遍性  创新蕴含了知识和技术变化与更新的普遍性，三创教育要求具有全面性、渗透性和经常化。它不仅仅是专业知识的教育，还应包括德、美、体、劳以及人生观、价值观的全方位全素质教育。通过知识学习和素质教育，逐步提升学生的创新基础和创新意识，培养其创新思维、创新习惯和创业能力。

批判性  怀疑和批判是哲学的基本精神和方法，但在科学教育中也有普遍适用性。笛卡尔认为现有的一切“旧”知识都是不可靠的，因为没有坚实可靠的基础。所以他主张怀疑一切，即使是自己过去所获得的一切知识，甚至是自己过去曾经信仰过的东西，无论它们多么神圣，都必须怀疑。这些观点不一定完全正确，但至少说明大学生只有敢于怀疑权威，怀疑现存事物的科学性，才能大胆地进行探索、超越，走不一样的创新创业之路。

生存性  马克思指出，人的类特性恰恰就是自由的自觉的活动。人的现实的、创新的、自觉的、自由的活动是人生存和发展的前提和基础，而创新创业教育无疑对这些活动起着孕育、催化、提升作用[5]。因此，本科教育的宗旨还在于确保学生通过知识获取、能力提升获得基本的生存、发展和创造技能，进入社会后能够适应就业，自食其力;并在满足基本生存性的基础上，通过不断克服自身缺陷，完善知识结构，调整自我发展方向，达到不断超越自我、实现个人价值的自我认同和社会认同。

3 三创教育的实践途径

学生认知  “纸上得来”是创新的基础。大学工科课程尤其是专业基础课程本身具有一定的难度，知识的获取仍然以专业教师的讲授和指导为主。但是在知识爆炸的时代，这些“旧知识”只能是最基本的知识储备，对创新来说是远远不够的。因此，学生必须通过查阅专业书籍和文献，甚至涉猎哲学、心理学、历史等更为广泛的人文社科知识，吸取前人的知识精华，才能为创新奠定坚实的基礎。

欲创新，需“躬行”。“纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行。”“纸上得来”的是知识储备，还需要将所学知识应用于实践，才能激活“旧知识”，激发灵感，创新实践或改进不合理实践。在此过程中需要及时查漏补缺，补充新知识和新技能，从而实现知识的应用和迭代更新。教育的社会功能必须通过对人的培养而实现，并通过社会来检验。实践是检验真理的唯一标准。大学生通过“躬行”实践得来的理论和方法，研发的新设备和新技术等，都应以实际社会需求为依据[6]，在实际训练和具体研发中不断完善和创新，才具有持久生命力。

高校搭台  大学生三创教育需要提供强有力的平台，而学校责无旁贷。学校专业实验室具有精良的设备、优秀的教师和研究生、良好的研究氛围，在此基础上抽调部分资源建立公共的三创实验室，让本科学生进入公共实验室开展创新实验研究则是最直接的方案。学生在创新实验室，通过独立自主学习，同学之间相互协作，对观察到的实验现象进行自主分析，对实验过程中出现的问题独立解决，通过不断积累，增进对创新知识的理解，最终使自己的创新意识、创新思维以及创新能力都能得到提高。

经过近几年的摸索和实践，各高校都提出自己的创新创业教育思路和方法，如很多高校建立了各种类型的创新实验室、创业园或创业基地，为学生创新创业提供场地;推出“本科班导师制”“大学生科研实践积分制”等教育培养

模式，创新大学生培养机制;采用“项目驱动式教学”“STEM

（Science， Technology， Engineering & Mathe-matics）教育”“新工科课程改革”等一系列措施，推行课程体系变革;组织学生参加“大学生工程训练竞赛”“大学生机械创新设计大赛”“电子设计大赛”“ACM程序设计大赛”“互联网+大学生创新创业大赛”“3D打印创意设计大赛”“挑战杯课外学生科技作品大赛”等全国或地方性三创赛事，提升学生的创业意愿和预期，构建良好的创新创业氛围。种种举措，均在为学生搭建创新创业平台，培养创新创业生态，践行三创教育。

4 案例分析

结合高校实情，以优势平台和优势学科为依托，展开双创或三创教育是高校创新创业实践的普遍思路。贵州师范大学在国家政策号召下，先后创办国家大学科技园和创新创业学院，基于这两个大平台吸纳全校优秀学生和学校优势科学实验室入驻，开展创意创新创业人才培养和产学研服务。

3D打印技术是驱动工程创新教育的引擎，是一种基于离散—堆积原理，由三维数据驱动直接累加制造零件的先进数字化制造技术。3D打印技术是辅助教育培训和产品开发的重要工具[7]，一些全球性、全国性的科技竞赛，如世界3D打印创客创意大赛、新加坡国际3D打印大赛、全国大学生3D打印大赛、3D打印创新设计大赛、全国机械创新设计大赛、工程训练综合能力大赛、工业设计大赛等，都得到3D打印技术的支持。3D打印技术是培养学生创新精神和创新能力的重要的方法和手段。贵州师范大学3D打印技术与应用中心是学校的工科重点实验室，拥有优秀的教师和研究生团队，能为学生创意产品提供便捷的3D打印服务，因而是上述平台下第一批入驻的实验室，即3D打印创意实验室。

硬件建设  学校专业实验室分散在不同学院，外学院教师和学生难以接触专业设备和资源。创新实验室则需要整合各学院的优势资源，并面向全校大学生开设创新课程，进行创新实验研究。对此，在3D打印技术与应用中心的推荐下，学校购进一批面向大学生三创训练、产品创意设计和制作的桌面级3D打印设备，配套建模设计软件，并从机电学院、物电学院、大数据学院等相关学院收纳即将报废的机床、三维扫描仪、机械手、服务器等设备，通过简单维修和更新，搭建完整的3D打印创意实验室。目前，该实验室已运转两年，并成功主办三届贵州省青少年3D打印设计大赛，获得学校和上级领导的认可。

研究方向开发  3D打印创意实验室可从研发、应用、教育培训、创客等不同方向展开研究和服务。当前，3D打印在技术研发和应用领域都还有很大的空间。设备、材料和软件是3D打印技术的核心，针对本科生，可围绕这三项核心技术展开3D打印设备研发、材料实验和制备、3D打印模型结构设计和路径规划等方面的研究。在应用方面，则有更为广阔的发展空间，例如：围绕3D打印竞赛，可展开从创意设计到打印成型的全过程;面向“互联网+”、大学生创新设计、工程设计等竞赛项目，解决终端样品或原型产品的打印成型和展示。在教育和培训方面，可展开3D打印创意设计通识课程开发，并提供3D打印技术培训服务。3D打印创客内容也很丰富，可为感兴趣的学生提供创客空间和技术指导，引导他们进行三维扫描、三维内雕、创意设计、工业设计、打印模型和材料的优化设计、优化布局、软硬件开发、应用方向开发。

3D打印创意实验室将结合学生兴趣热点、各种竞赛项目进度，开发确定具体的研究方向，向全校师生开放，并为他们提供场地、培训、指导、管理等服务项目。

团队建设  构建完善的技术体系与人才团队是培养学生创新能力、开展创业训练的基础。三创教育是一项综合性的能力培养，一个院系中教师团队的专业知识和技能不能完全满足创意创新创业能力培养的需要，需要根据学校三创教育的课程体系组成跨学科、跨专业的教师团队，同时组成跨专业的学生团队，如工科学生和经管、艺术、传播等专业学生组成团队，发挥不同学科学生的思维特长和专业特长，使创意创新创业师生团队更具活力和创造性。具体实施时，将在全校范围内召集资源，构建跨学科、跨专业的导师和学生库，根据3D打印创意实验室的当前研究方向，动态组队。

管理机制建设  学校资源有限，相对分散，需要建立开放共享的实验室管理和运行机制，才能更好地服务全校师生。从实验室共享资源管理制度的建设及实验室的资源共享平台的建设入手，以共享为核心，集聚、整合科技条件资源，对科技条件资源进行优化，研究专业实践平台的开放共享机制，充分有效地利用3D打印创意实验室的设备、软件、指导教师和优秀学生资源库，最大限度地为培养学生的实践创新能力发挥作用。

根据几年的运转，实验室摸索出具有本校特色的项目制管理機制，将培训、比赛、创客研究等均归为项目，根据项目的起始和终止时间、项目进展和项目需求，提供相应的资源和服务，不能提供的资源可由实验室向各学院或学校申请协调。其他管理机制也将在实验室发展过程中逐步积累完善。

5 结语

创新是一个民族发展不竭的动力，因此，创新教育理念的重新提出顺应了新时代社会主义建设的需要，已经并将继续为我国教育、经济、社会发展带来新的动力。在知识经济社会，大学生创意创新创业教育在整个国家的三创教育中占据重要地位。贵州师范大学3D打印创意实验室以双创教育为核心，组合学校优势资源，构建培训、技术开发和应用为一体的创意创新创业模式和管理机制，为大学生乃至全省中小学生提供良好的创新创业平台并取得实效，具有一定的示范作用。

参考文献

[1]国务院办公厅关于深化高等学校创新创业教育改革的实施意见[EB/OL].[2015-05-04].http：//cie.bjut.edu.cn/c

xcyzc/201661/14647445704067104_1.html.

[2]王磊.实施创新教育培养创新人才：访中央教育科学研究所所长阎立钦教授[J].教育研究，1999（7）：3-7.

[3]朱永新，杨树兵.创新教育论纲[J].教育研究，1999（8）：

8-15.

[4]肖荣辉.新工科建设背景下大学生“三创”教育体系构建[J].高等职业教育探索，2018，17（6）：44-47.

[5]徐辉.创新教育的理论及其哲学、人类学基础[J].教育研究，2001（1）：10-14.

[6]谢秉宸，吴迪.以社会需求为导向的大学生创新创业教育研究[J].中国集体经济，2019（3）：150-151.

[7]刘亚娟.面向创客培养的3D打印教育应用研究[J].长春师范大学学报，2018，37（10）：141-143.