疫情背景下对3D打印科普工作的重新认识

刘 晓

（广州工程技术职业学院 机电学院，广东 广州510075）

0 引言

3D打印，又称增材制造，是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可黏合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。3D打印虽然只有30年的历史，但它颠覆性的制造方式吸引了世界各国大批的科研人员在其相关领域展开研究并取得了令人瞩目的成绩，被美国自然科学基金会称为20世纪最重要的制造技术创新。

3D打印之所以备受关注是因为它集众多优势于一身：从设计端来看，3D打印基本实现了零件设计结构的自由化。不需要考虑零件结构的复杂程度，且通过修改设计数据可轻松实现个性化、低成本单件制造；从制造端来看，直接由设计数据驱动，可实现产品快速开发。不需要工装夹具模具等传统辅助制造工具，极大地简化了制造工序，节约了制造和装配成本。除此之外，还可以对机械部件进行再制造修复；从材料端来看，可以实现多种材料的成型制造。现在工业上较成熟的打印材料包括塑料、尼龙、树脂、陶瓷、石膏、金属粉末等

近十年来，我国在3D打印领域取得了很多可喜的成绩。在大工业方面，西北工业大学成功对航空发动机叶片进行了再制造修复，北京航空航天大学成功实现了飞机钛合金大型复杂整体构件的激光成形等。在医疗行业应用于术前病灶定位、手术模拟、手术导板制作等，有效地推动了精准医疗的实现。但普通民众对3D打印的认识，多数都局限于橱窗里各色的摆件、咖啡厅里的咖啡拉花或者是孩子们手中的3D打印笔等，除了博眼球之外，没有太多具有价值的事物。

但2020年在抗击新型冠状病毒肺炎疫情中所迸发出的科技实力使得3D打印以一种新的姿态进入了公众的视野。新型冠状病毒肺炎在武汉爆发初期，对新型冠状病毒肺炎认识的缺乏以及抗疫物资的短缺成了疫情初期防控工作的重大障碍，而3D打印由于其快捷、高效、个性化的优势迅速加入了抗疫大军的行列，在抗击疫情过程中为解决医疗物资短缺提供了新的解决方案。湖南云箭集团有限公司紧急上马3D打印医用护目镜项目，从设计开发、定型到日量产600副仅用153个小时。深圳蛇口人民医院通过采集医护人员的面部三维特征优化防护面罩设计，2小时就能完成个性化订制医护面罩的3D打印。上海复志公司收到华山、瑞金等15家医院“口罩佩戴连接器”火速支援需求后，仅用24个小时就完成产品设计并生产交付了1 500件连接器。苏州盈创新材料公司采用3D打印建造隔离病房，平均2小时即可打印出一间隔离病房，建筑指标均达到隔离病房国家标准，公司在一天之内就完成了咸宁市的紧急需求订单。今年8月，Nature Reviews Materials发表了一篇评论文章，以3D打印生产咽拭子、口罩、呼吸器、人体模型和隔离病房为例，详细介绍了疫情防治紧急情况下欧美等国利用3D打印在医疗卫生领域的创新应用。

3D打印在新型冠状病毒肺炎疫情中硬核抗疫的各种表现又何尝不是对全国人民的一次非常有效的全面覆盖3D打印设计端、制造端以及打印材料的3D打印科普教育？此时，人们会发现3D打印不是仅局限于橱窗里各种3D打印成型的摆件、吸引眼球但没有太多实际价值的3D打印食品，也不局限于飞机发动机叶片修复、飞机发动机喷嘴创新设计这一类距离普通民众工作生活遥远的航空航天产品制造，而是可以快速、便捷、多角度、多维度为广大民众提供便利与服务的一种科技手段。而这种现实题材的科普一定会帮助公众深刻理解在当前国内经济大循环为主体、国内国际双循环相互促进的新发展格局下3D打印作为战略新兴产业在构建智能制造产业生态中的潜在推动作用，也一定会在一定程度上激活公众的创新基因，推动3D打印在材料改进、设备升级、技术应用等方面不断向前向好迈进。

由此，重新审视3D打印甚至整个科普教育工作，不得不弄清楚两个问题：

1 科普是一种什么样的教育形式，它的核心是什么

从本质上讲，科普是一种社会教育。社会教育不同于学科体系基础上的学校教育，也不同于实用为导向的职业培训，它的基本特点是：社会性、群体性和持续性。科学技术在一定的社会环境中孕育着科普。科普激发了广大科研工作者和民众的创新应用，而创新应用又反哺着科学技术的革新。

哥白尼的“日心说”否定了占据统治地位1000多年的“地心说”，使人类的思想从封建神学的统治中得以解放；麦哲伦环球航行1082天证明地球是圆的，从而促进了新宇宙观的形成。哥白尼和麦哲伦这种敢于质疑“权威”，求真务实的科学精神，其意义远远超越了“地球是圆的”“地球围绕太阳公转”这些科学事实本身。因此，科普的核心在于让公众理解科学，培养公众的科学精神，激发公众的创新活力，而不仅仅是使得人们理解掌握某个科学知识点。科学精神的核心在于解放思想、理性质疑、求真务实、实事求是。科普宣传工作既要注重科技知识的内涵及其应用，更要传达其内在的科学思想、科学方法和科学精神。

2 国内现有科普工作中存在哪些问题

从大的科普体系来说：

科普作为一种提升大众科学素质的社会教育形式，具有激活公众创新活力的效能，但长期以来，受历史沿袭、社会环境以及学术环境的影响，科普工作的良性运行轨道还未建立，需要从以下三个方面进行改革：

第一，适时、合理扭转科研工作人员的逐利性[1]。受社会环境的影响，掌握最新最全科学动态和技术应用的企业、科研机构和高校主要的关注点在于科学研究以及能够带来直接经济效益的科技成果转化上，导致大批具备科普实力的有生力量缺位。

第二，建立合理、良性的科普工作机制。长期以来科普的任务主要集中在各级科技协会手中，虽然各级科协中不乏高水平科研人员，但他们的主要职能是处理行政事务性工作，而非科普研究工作，且由于行政体制、经费等原因，科协与企业、科研机构和高校之间很难形成规模性的有效互动，导致科普工作管理机构与科普有生力量严重脱节。

第三，挖掘培养一大批科普研究人员。科普的社会性决定了科普的内容要以点带面、由浅及深、通俗易懂，科普的形式需要新颖有趣、引人入胜，但既掌握科学理论又对科普有深入研究的人才非常缺乏。

从小的施力点来说：

首先，科普的内容不一定是解释清楚某个科学内容，也可以是某种科学知识的创新应用，这种创新应用同样可以开拓公众的思路，激发公众的创新欲望，实现科技成果的转化与推广。

其次，科普的素材不一定是事先设计好的既定内容，也可以根据现实情境的资源进行合理的整合、编排。比如，将3D打印在抗击新型冠状病毒肺炎疫情中的诸多素材进行整编，它的科普效果应该更具有现实意义，更能对加深公众对3D打印这种科技手段及其科学原理的理解，更能激发公众的创新欲望。

再次，科普的形式不应该局限于常规的科普读物、科普基地、科普游戏、在信息化高度发达、自媒体已成气候的今天，科普工作也应该与时俱进，努力探索适合不同阶层、不同层次民众的科普形式。

2016年的“全国科技创新大会”和“两院院士大会”上，习总书记指出“科技创新、科学普及是实现创新发展的两翼，要把科学普及放在与科技创新同等重要的位置。没有全民科学素质普遍提高，就难以建立起宏大的高素质创新大军，难以实现科技成果快速转化[2]。”在美国举一国之力打压、围堵中国高科技企业的当口，不应该只是意识到需要集中优势力量攻克被卡脖子的关键技术、核心材料制备等难题，更应该清醒地认识到，随着社会的进步，新的难题总会层出不穷，只有从体制机制上激发大众创新，建立健全自主创新长效机制，才能减少被卡脖子的概率，完成民族复兴大任。