大學(xué)教育變革中3D打印技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展

大學(xué)教育變革中3D打印技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展摘要：在信息技術(shù)的逐步推廣背景下，我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)水平逐步提升，科技正在以其自身的方式轉(zhuǎn)變?nèi)罕姷娜粘Ｉ詈凸ぷ鳎?D打印技術(shù)作為一種新型技術(shù)，可以在我國(guó)高校教育改革中引用，推進(jìn)其改革進(jìn)程，并且在3D打印技術(shù)的支持下，可以給專業(yè)學(xué)生帶來(lái)更為直觀、可視化的內(nèi)容，鍛煉學(xué)生的動(dòng)手操作能力。因此，文章主要通過(guò)3D打印技術(shù)的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)，探索其在我國(guó)高校教育變革中的應(yīng)用現(xiàn)狀和策略，從而深入了解3D打印技術(shù)在高校教育中發(fā)展趨勢(shì)，為高校教育環(huán)境的提升奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，同時(shí)強(qiáng)調(diào)3D打印技術(shù)在高校教育變革中的應(yīng)用價(jià)值。關(guān)鍵詞：3D打印技術(shù);高校教育變革;應(yīng)用現(xiàn)狀;策略;3D打印技術(shù)在高新技術(shù)中占據(jù)重要地位，在我國(guó)社會(huì)各個(gè)領(lǐng)域都在廣泛地應(yīng)用，尤其是在我國(guó)高校教育改革進(jìn)程中的引用，在較大程度上推進(jìn)了改革進(jìn)程，也為我國(guó)高校教育活動(dòng)的開(kāi)展提供了更為新穎的思路，把傳統(tǒng)教育活動(dòng)中老舊的內(nèi)容剔除，給學(xué)生提供真實(shí)形象的立體模型，讓學(xué)生直觀了解專業(yè)知識(shí)和技術(shù)的實(shí)用，為學(xué)生實(shí)踐能力的提升以及邏輯思維能力的增強(qiáng)提供重要的條件，而且3D打印技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)、云計(jì)算技術(shù)屬于我國(guó)信息技術(shù)的應(yīng)用代表，對(duì)推動(dòng)社會(huì)的穩(wěn)定發(fā)展和教育變革的順利進(jìn)行有著重要的意義，在高校教育變革中的應(yīng)用對(duì)綜合性的人才培育有著重要的推動(dòng)作用，需要得到高校教育管理者的應(yīng)用和推廣。在我國(guó)社會(huì)領(lǐng)域中，3D打印技術(shù)主要應(yīng)用在工程類的制造方面以及民用發(fā)展方面，在工程制造方面，主要是用于國(guó)防軍工、航空航天等高端的設(shè)施制造以及零件生產(chǎn)方面，主要是因?yàn)閭鹘y(tǒng)的工藝以及以前的技術(shù)相對(duì)老舊，無(wú)法滿足當(dāng)下高精尖的零件需求，因此需要3D打印技術(shù)的支持，而且在當(dāng)下社會(huì)領(lǐng)域過(guò)程中，3D打印技術(shù)的應(yīng)用能夠深化改革，強(qiáng)化制造技術(shù)的應(yīng)用效果，并且可借助三維立體模型，給相關(guān)人員提供更為直觀、可視化的模型支持，強(qiáng)化企業(yè)工作效率，在當(dāng)下高校教育改革進(jìn)程中的應(yīng)用也具備較強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)，首先3D打印技術(shù)能夠減少教學(xué)改革成本，給工程類、制造類的專業(yè)學(xué)生帶來(lái)更為直觀、可視化的教學(xué)內(nèi)容，讓學(xué)生通過(guò)三維立體模型更加清晰地了解專業(yè)知識(shí)和技能的實(shí)際應(yīng)用，從而強(qiáng)化學(xué)生的動(dòng)手能力以及邏輯思維能力，為學(xué)生今后的就業(yè)提供重要的基礎(chǔ)保障；其次是其設(shè)計(jì)空間是無(wú)限的，可以給學(xué)生提供更為自由的實(shí)訓(xùn)活動(dòng)場(chǎng)所。讓學(xué)生在實(shí)訓(xùn)中把自己的想法融入到3D打印技術(shù)眾創(chuàng)做各種模型和模具，為專業(yè)教學(xué)活動(dòng)的開(kāi)展提供客觀的條件支持，并且增強(qiáng)學(xué)生的專業(yè)素養(yǎng)。1、3D打印的技術(shù)特點(diǎn)與優(yōu)勢(shì)3D打印技術(shù)屬于一種快速成形技術(shù)，在應(yīng)用時(shí)不需要添加任何模具，而是需要把零件的CAD模型輸入計(jì)算機(jī)，就可以直接進(jìn)行對(duì)零件的制造，其是由計(jì)算機(jī)技、數(shù)控、高能束、微滴等技術(shù)與材料科學(xué)緊密融合的產(chǎn)物，在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中能夠推動(dòng)信息技術(shù)的發(fā)展，推動(dòng)可視化進(jìn)程，在高校教育改革中的應(yīng)用可以起到重要的推動(dòng)作用，能夠讓學(xué)生直觀的了解專業(yè)知識(shí)和技能，強(qiáng)化專業(yè)教育效果。而且3D打印技術(shù)不受傳統(tǒng)加工方法對(duì)于外形的限制，自由打印復(fù)雜形狀零件，應(yīng)用成本相對(duì)較低，在我國(guó)各個(gè)領(lǐng)域均有涉獵。2、3D打印技術(shù)在高校教育變革中的應(yīng)用現(xiàn)狀3D打印技術(shù)屬于一種快速成型技術(shù)，以計(jì)算機(jī)技術(shù)為主要基礎(chǔ)構(gòu)建三維立體模型，并且把三維立體模型打印成實(shí)物為學(xué)直接展示出來(lái)，在我國(guó)教育改革的進(jìn)程中，高效教育也需要引用先進(jìn)的技術(shù)和設(shè)備，只有這樣才能夠給專業(yè)學(xué)生提供更為豐富的教育內(nèi)容，為社會(huì)培育出更為優(yōu)秀的人才。因此，在3D打印技術(shù)的支持下，能夠更好地推進(jìn)我國(guó)高校的教育變革，為學(xué)生帶來(lái)相對(duì)直觀可視化的教育內(nèi)容，強(qiáng)化學(xué)生的綜合素質(zhì)。站在3D打印技術(shù)的發(fā)展立場(chǎng)上來(lái)看，我國(guó)諸多領(lǐng)域雖然引用了3D打印技術(shù)，但是其仍舊處于初級(jí)階段，在技術(shù)的使用和設(shè)施的研發(fā)上與發(fā)達(dá)國(guó)家具備一定的差距?？墒乾F(xiàn)存的3D打印技術(shù)可以在高校教育改革中試用，如清華大學(xué)、北京航空航天大學(xué)在3D打印技術(shù)的應(yīng)用過(guò)程中已經(jīng)取得了一定的成效，給學(xué)生帶來(lái)了更為不一樣的學(xué)習(xí)效果，而且對(duì)高校教育水平的提升也有著深遠(yuǎn)的意義。2.1、在工業(yè)設(shè)計(jì)專業(yè)教學(xué)改革中的引用在高校教育改革進(jìn)程中，工業(yè)設(shè)計(jì)專業(yè)是其中重要的課程教學(xué)內(nèi)容，在工業(yè)設(shè)計(jì)專業(yè)教學(xué)改革中應(yīng)用3D打印技術(shù)，是把工業(yè)手工模型制作與3D打印技術(shù)緊密融合，給專業(yè)學(xué)生提供更為直觀的工業(yè)設(shè)計(jì)模型，從而強(qiáng)化學(xué)生對(duì)專業(yè)知識(shí)和技術(shù)的理解效果。且以前的高校工業(yè)設(shè)計(jì)專業(yè)教學(xué)活動(dòng)中，學(xué)校的打印設(shè)施比較老舊，在功能上也僅僅限制于幾尺寸的模型，對(duì)于尺寸較大的模型就無(wú)法進(jìn)行打印，因此在3D打印技術(shù)的應(yīng)用過(guò)程中，專業(yè)老師可以帶領(lǐng)學(xué)生把手工制作與打印緊密融合，從而解決手工制作缺陷問(wèn)題，用3D打印技術(shù)展示比較復(fù)雜的工業(yè)制作模型，逐步提升學(xué)生對(duì)專業(yè)知識(shí)和技能的實(shí)際應(yīng)用效果、邏輯思維能力和動(dòng)手操作能力。而且3D打印技術(shù)在工業(yè)設(shè)計(jì)專業(yè)教學(xué)改革中的應(yīng)用，還能夠促使學(xué)生進(jìn)行模具研發(fā)，在工業(yè)設(shè)計(jì)專業(yè)教學(xué)活動(dòng)中，老師和學(xué)生需要大量的實(shí)物模具進(jìn)行學(xué)習(xí)和模型制作，一些模具在市場(chǎng)上是無(wú)法購(gòu)買的，或者是價(jià)格比較昂貴，所以學(xué)生和老師就可以借助3D打印技術(shù)自己制作實(shí)物模具，以此來(lái)適應(yīng)教學(xué)活動(dòng)的開(kāi)展，為學(xué)生的綜合素養(yǎng)提升奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。比如，在《機(jī)械制圖》相關(guān)模型的講解過(guò)程中，專業(yè)老師為了強(qiáng)化學(xué)生對(duì)機(jī)械制圖的理解效果，就可以借助實(shí)物模型給學(xué)生展示相關(guān)專業(yè)內(nèi)容，那么在此基礎(chǔ)上就可以借助3D打印設(shè)備來(lái)進(jìn)行，通過(guò)原材料的購(gòu)買和制作，產(chǎn)生新的模具，為后期工業(yè)設(shè)計(jì)專業(yè)知識(shí)的學(xué)習(xí)提供更為客觀的前提條件，逐步增強(qiáng)實(shí)際教學(xué)效率。2.2、在動(dòng)漫專業(yè)教學(xué)改革中的引用在動(dòng)漫專業(yè)教學(xué)改革過(guò)程中，專業(yè)老師引用3D打印技術(shù)能夠把動(dòng)畫逐幀的動(dòng)作用三維立體模型展示出來(lái)，讓學(xué)生從二維平面過(guò)渡到三維立體模型中，逐步強(qiáng)化學(xué)生的理解能力，讓學(xué)生在直觀的三立體模型中感受動(dòng)漫專業(yè)知識(shí)和技術(shù)的使用效果，而且通過(guò)三立體模型的構(gòu)建還能夠讓學(xué)生對(duì)動(dòng)漫中的交通過(guò)程進(jìn)行仔細(xì)的觀察，處理學(xué)生對(duì)現(xiàn)實(shí)運(yùn)動(dòng)規(guī)律與空間交錯(cuò)的認(rèn)知缺陷問(wèn)題。對(duì)于動(dòng)漫教學(xué)而言，其在日常教學(xué)活動(dòng)中是需要依照動(dòng)畫的創(chuàng)作流程開(kāi)展，每個(gè)環(huán)節(jié)都比較獨(dú)立但是緊密相連，在整個(gè)動(dòng)畫的創(chuàng)作過(guò)程中，需要老師融合整個(gè)教學(xué)結(jié)構(gòu)把每個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)給學(xué)生清晰地展示出來(lái)，但是在實(shí)際教學(xué)活動(dòng)中會(huì)出現(xiàn)前后銜接不當(dāng)?shù)那闆r，這對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)效果提升和對(duì)動(dòng)漫專業(yè)知識(shí)的理解非常不利，那么在3D打印技術(shù)的應(yīng)用背景下，就可以高效的處理上述問(wèn)題，讓老師把每個(gè)環(huán)節(jié)的內(nèi)容順暢的講解給學(xué)生，比如，可以借助3D打印技術(shù)給學(xué)生展示實(shí)物，并且通過(guò)專業(yè)的動(dòng)漫知識(shí)對(duì)實(shí)物進(jìn)行解析，從而提升動(dòng)漫專業(yè)教學(xué)的整體性和協(xié)調(diào)性，為學(xué)生后期在動(dòng)漫領(lǐng)域的發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。2.3、在機(jī)械專業(yè)教學(xué)改革中的引用在高校教育改革進(jìn)程中，對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)和機(jī)械制造的改革也是非常重要的，把3D打印技術(shù)應(yīng)用到機(jī)械設(shè)計(jì)制造教學(xué)活動(dòng)中，能夠在較大程度上強(qiáng)化實(shí)際教學(xué)效果。在機(jī)械制造相關(guān)知識(shí)的學(xué)習(xí)過(guò)程中，專業(yè)老師為了讓學(xué)生看懂機(jī)械制造圖形，培養(yǎng)學(xué)生的空間思維能力，就可以借助3D打印技術(shù)帶領(lǐng)學(xué)生融入到機(jī)械制造圖中，讓學(xué)生在立體的圖形中了解每個(gè)機(jī)械的零件構(gòu)造，從而對(duì)機(jī)械制造和設(shè)計(jì)進(jìn)行深刻的理解。例如，在學(xué)習(xí)“空間三維實(shí)體截交”相關(guān)內(nèi)容的過(guò)程中，因?yàn)樯婕暗饺S立體的實(shí)物，如果老師僅僅用板書講解的方式無(wú)法讓學(xué)生更加快速的理解，那么在3D打印技術(shù)的幫助下，專業(yè)老師可以用三維立體模型給學(xué)生展示實(shí)體截交相關(guān)的概念和理論，為學(xué)生后期的學(xué)習(xí)提供重要的基礎(chǔ)保障和支持。在機(jī)械設(shè)計(jì)和制造專業(yè)知識(shí)學(xué)習(xí)的過(guò)程中，對(duì)學(xué)生的動(dòng)手能力和邏輯思維能力要求相對(duì)較高，3D打印技術(shù)的應(yīng)用就能夠協(xié)助學(xué)生參與到實(shí)踐活動(dòng)中，逐步強(qiáng)化其動(dòng)手操作能力以及邏輯思維能力。又或者是在“發(fā)動(dòng)機(jī)拆卸”的相關(guān)知識(shí)教學(xué)活動(dòng)中，專業(yè)老師可以借助3D打印技術(shù)把每個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)的零件打印出來(lái)，從而給學(xué)生講解整個(gè)拆卸流程，并且讓學(xué)生在實(shí)踐活動(dòng)中加以訓(xùn)練，逐步強(qiáng)化機(jī)械設(shè)計(jì)制造教學(xué)效果，強(qiáng)化學(xué)生對(duì)專業(yè)知識(shí)的認(rèn)知。2.4、在高?？蒲兄械囊迷诋?dāng)下高校教育改革的過(guò)程中，引用3D打印技術(shù)以及先進(jìn)的設(shè)備，也為了科研的申報(bào)和研究，比如說(shuō)在醫(yī)學(xué)專業(yè)的教學(xué)活動(dòng)中，可以借助3D打印技術(shù)和生物材料對(duì)人體骨骼和其他的器官進(jìn)行深入的研究，從而為我國(guó)醫(yī)學(xué)行業(yè)提供一定的科研成果，強(qiáng)化醫(yī)學(xué)專業(yè)教學(xué)效果；或者是在建筑工程專業(yè)教學(xué)活動(dòng)中，專業(yè)老師可以借助3D打印技術(shù)制作三維立體的建筑模型、橋梁模型，為實(shí)際的工程施工提供更為便利的條件支持。在此背景下，高校就可以借助3D打印技術(shù)在高校各個(gè)學(xué)科的教學(xué)改革中加以科研，對(duì)科研成果進(jìn)行把控和管理，從而為我國(guó)社會(huì)各個(gè)領(lǐng)域提供更為創(chuàng)新性的內(nèi)容，并且為社會(huì)各個(gè)領(lǐng)域培育專業(yè)的人才，推進(jìn)我國(guó)社會(huì)的健康發(fā)展進(jìn)程。2.5、在創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)中的引用在新時(shí)期的高校教育變革進(jìn)程中，大學(xué)生自主創(chuàng)業(yè)就業(yè)的熱潮逐步掀起，特別是在信息技術(shù)的支持下，大學(xué)生的各種創(chuàng)新性的想法都能依托信息技術(shù)實(shí)現(xiàn)，比如在3D打印技術(shù)的應(yīng)用和普及背景下，高校學(xué)生可以借助3D打印技術(shù)和相應(yīng)的設(shè)施成立3D照相館，為相關(guān)領(lǐng)域進(jìn)行針對(duì)性的服務(wù)；或者是建立網(wǎng)上打印云平臺(tái)，把3D打印產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)投入其中，逐步強(qiáng)化3D打印技術(shù)的應(yīng)用效果。以此為背景，很多大學(xué)生把自己創(chuàng)新性的想法投入其中，借助3D打印技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)以及云計(jì)算技術(shù)落實(shí)各種創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)想法，并且最終使成為創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的創(chuàng)新性發(fā)展路徑，為其未來(lái)的職業(yè)發(fā)展方向奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，突顯出高校教育變革的成果。3、3D打印技術(shù)在高校改革中的發(fā)展趨勢(shì)在教育改革的進(jìn)程中，我國(guó)高校教育教學(xué)模式和思想都需要進(jìn)行變革，主要是為了順應(yīng)當(dāng)下市場(chǎng)的需求以及信息技術(shù)的沖擊，特別是在互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、3D打印技術(shù)以及云計(jì)算技術(shù)的支持下，我國(guó)高校各個(gè)專業(yè)為了給學(xué)生帶來(lái)更為豐富的教學(xué)內(nèi)容，就需要對(duì)原有的教學(xué)模式和理念進(jìn)行創(chuàng)新和變革，把學(xué)生帶入到直觀的實(shí)訓(xùn)活動(dòng)中，逐步強(qiáng)化學(xué)生的動(dòng)手操作能力以及思維空間能力，為當(dāng)下市場(chǎng)帶來(lái)更為優(yōu)質(zhì)的人才保障。在當(dāng)下高校各個(gè)學(xué)科的教學(xué)改革過(guò)程中，3D打印技術(shù)的應(yīng)用在較大程度上提升了專業(yè)教學(xué)效果，但是并未應(yīng)用到所有的學(xué)科領(lǐng)域中，還需要高校教育管理者深入當(dāng)下的專業(yè)學(xué)科教學(xué)現(xiàn)狀，了解其與3D打印技術(shù)的融合途徑，從而實(shí)現(xiàn)高校教育改革的信息建設(shè)進(jìn)程。但是在3D技術(shù)打印的過(guò)程中，還需要積極引用先進(jìn)的打印設(shè)施和工具，并且成立專門的3D打印實(shí)驗(yàn)室和共享平臺(tái)，讓學(xué)生在實(shí)訓(xùn)中逐步提升其對(duì)專業(yè)知識(shí)和技能的使用效果，針對(duì)3D打印項(xiàng)目教學(xué)活動(dòng)制定可視化的教學(xué)模具以及相應(yīng)的三維立體模型，從而推動(dòng)學(xué)生的產(chǎn)學(xué)研教學(xué)發(fā)展進(jìn)程，實(shí)現(xiàn)人才培養(yǎng)策略，推進(jìn)高校教育改革進(jìn)程。3D打印技術(shù)在未來(lái)的發(fā)展進(jìn)程中將會(huì)在我國(guó)社會(huì)各個(gè)領(lǐng)域應(yīng)用，尤其是在教育改革進(jìn)程中可以運(yùn)用到各個(gè)學(xué)科的教學(xué)活動(dòng)中，給學(xué)生帶來(lái)可視化的教學(xué)內(nèi)容，3D打印技術(shù)有無(wú)窮的想象力，能夠帶給學(xué)生更多的實(shí)踐支持，讓學(xué)生在科學(xué)、直觀的模型中了解專業(yè)知識(shí)和技術(shù)的應(yīng)用情況，并且深入分析零件的結(jié)構(gòu)，從而在自己腦中強(qiáng)化對(duì)空間的認(rèn)知，逐步提升學(xué)生對(duì)專業(yè)知識(shí)的理解效果，而且3D打印技術(shù)的到來(lái)，也就是意味著每個(gè)人都能成為制造家，可以借助3D打印技術(shù)，把自己的想法融入其中，制造更多的模型和模具，讓傳統(tǒng)制造業(yè)不再限制于傳統(tǒng)的手工藝術(shù)，而是在3D技術(shù)的推廣下創(chuàng)造一個(gè)嶄新的時(shí)代，為我國(guó)社會(huì)制造行業(yè)帶來(lái)更為專業(yè)的人才支持，并且在先進(jìn)的技術(shù)和設(shè)備引用下，優(yōu)化我國(guó)市場(chǎng)運(yùn)行環(huán)境，而這些成果都得益于高校教育改革中對(duì)3D打印技術(shù)的應(yīng)用，以及對(duì)學(xué)生邏輯思維能力和空間思維的提升，只有這樣才能夠強(qiáng)化高校教育改革效果，優(yōu)化教育教育環(huán)境。4、結(jié)束語(yǔ)據(jù)高校調(diào)查可以得出，在高校教育改革中，應(yīng)用3D打印技術(shù)