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北汽技师学院,3D打印的高教创新应用
发布时间:10-09  浏览次数:

近年来,越来越多的高校开始摸索着创新教学模式,把3D打印技术与教学体系进行整合。3D打印技术为高等教育行业提供了更多的资源和突破口,在高校创新教育中引入3D打印技术,能让学生对3D打印有一个全面的认识,并通过与产业相对接创新设计,可开发学生创新性思维,全面掌握这项制造业新技术,为社会各行业输入合格的技术人才,打下坚实基础。

北京汽车技师学院(北汽技师学院)始建于1973年,是国家级高级技工学校,被评为“全国机械行业职业教育教师实践基地”、“全国职业教育教师企业实践单位”、“全国职工职业技能实训基地”、“国家级高技能人才培训基地”、“北京市职业技能公共实训基地”。在正式引进联泰科技工业级3D打印技术之前,北汽技师学院有着较大规模的数控减材加工设备,学习的主要是传统减材制造。

学校最早关注3D打印技术是在2013年初,美国总统奥巴马发表了美国国情咨文演讲,在演讲中多次提到3D打印技术,以及如何利用3D打印技术来推动产业的发展。在新工科的背景下,北汽技师学院越来越觉得3D打印技术将会是制造方式的一场变革,将对学校的人才培养是一个有效的补充和提升,并开始关注调研国内3D打印技术应用的企业。但受早期行业发展以及各方面因素影响,学校最先引进的是FDM工艺的桌面级3D打印设备,当时该设备引起了学生的较大学习兴趣,但随着对3D打印的深入了解和应用,发现FDM桌面级3D打印设备已经不能满足教学需求,学校亟需能够与工业对接的能解决相关问题的3D打印技术和设备。在此基础上,学校重新经过多方调研,在2018年引入3台联泰科技的工业级3D打印设备用于实验教学。

3D打印技术能将任意的创意、想象变为现实,极大程度上激发了学生们的科技创新能力,加速了新教育体系的变革。目前3D打印技术已广泛应用于高等教育教学各环节中,它具备低成本定制、快速制造和促进创新等优势,在制作复杂的三维教学模型、辅助实验教学和支撑大学生科技创新活动等方面发挥着重要作用。

3D打印在高教领域应用方向:

1.个性化3D教具

利用3D打印技术,教师可以依据教学内容以及场景需求,自己设计并打印出个性化的教具。3D打印教具为学生提供比视频、课件更为真实、直观、清晰的三维实物体验,营造更为真实的学习环境。据报道,利用3D打印技术制作教学模型辅助课堂教学的案例非常多,如苏州大学老师们依据典型病例CT照片3D打印骨骼模型并用于骨科教学,帮助学生加深对骨科疾病的理解;同济大学老师们利用3D打印技术制作小型、轻质化的矿物晶体模型,帮助学生对晶体结构形成直观印象。

2. 辅助实验教学

随着教学方式的改革,实验教学已逐步由传统单一实验向开放性创新实验转化。由于3D打印是一种高灵活性的制造技术,不受结构以及造型影响,可以打印出任意形状的零件,该技术为学生自主设计并实施综合性实验带来便利。它不仅丰富了创新实验教学的形式,还增强了开放性实验对学生的吸引力,已成为当代高校实验教学中的重要辅助工具。

3. 支撑大学生创新活动

科技创新活动以培养学生独立思考能力、动手能力和创新精神为目的,是大学创新教育的重要组成部分。3D打印在大学生作品的概念设计、原型制作、功能验证、评审等方面都能发挥重要作用。早在2014年时,北京工业大学艺术设计学院工业设计系学生们利用联泰科技3D打印机制作了一套 E级方程式国际设计锦标赛赛车,为该校在”2014 E 级方程式国际设计锦标赛“中一举获得四项大奖(两个单项第一名和总冠军,以及一个最佳设计奖),极大地激发了学生的创新思维,提高了学生的实践能力。

目前,“创客”已成为许多大学校园内一道引人注目的风景,很多高校大学也设立此类场所以培育人才和激励创新。“创客”的核心内涵是将想法变成现实,低成本快速制造的3D打印机往往是创客平台必备的支撑设备。创客空间的3D打印设备实行常态化开放,为学生参加各种科技竞赛提供支持。

在谈到3D打印高教领域的应用前景时,北汽技师学院的负责人表示:“当前,3D打印人才市场需求调查显示人才缺口巨大,尤其是创作兼技术设计和实际应用的复合型技术应用人才更加捉襟见肘。3D打印产业涉及的行业特别多,涵盖面又非常广,对人才的需求层次非常丰富,从高层次的技术人才、市场人才、管理人才到中初级的专业技术人才,都有很大缺口。随着我国现有企业对3D打印人才需求不断增多,在高等职业教育领域开设3D打印专业课程其发展前景非常广阔。目前我校培养的3D打印专业技术人才就业方向是在航空航天制造企业、军工制造企业、汽车零部件制造企业、模具制造企业等国有大中型企业。”

有调研数据表明,现有3D打印技术人才中,依靠企业自身力量培养提高的约占38%,而直接从学校招收的学生占36.5%,从社会招聘占25.5%。作为一个新兴的教育领域,3D打印还远远未能在教育中普及,企业主要从机械、电子工程、工业设计、自动化等专业招收人才,然后向3D打印方向进行培养,而这是满足不了企业的要求的。作为一项制造技术,面对巨大的人才缺口,最终还是需从职业教育渠道着手,为国家和企业培养大批的合格的技术技能型人才。

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