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摘 要：3D打印，又称增材制造，是一种不同于传统加工技术的新型技术，其技术本身以及基于该技术的制造能力都体现出强烈的创新思想，并为创新活动的实现提供了强有力的工具。文章分析了3D打印技术在大学生创新活动中的作用和地位，并探讨了3D打印与大学生创新活动的结合形式。
关键词：3D打印；增材制造；創新
中图分类号：G640 文献标志码：A 文章编号：2096-000X（2017）06-0058-02
Abstract： 3D printing （Additive Manufacturing） is a kind of new technology， which is different from the traditional one. The technology itself and the manufacturing capability which is based on this technology all have innovative ideas. Besides， they are powerful tools for innovation activities. This thesis analyzes the role and position of 3D printing technology in the innovation activities of college students. What's more， the combination of 3D printing and college students' innovation activities is discussed.
Keywords： 3D Printing； additive manufacturing； innovation
目前，促进经济持续、优化发展，工业转型升级是世界范围内的重要课题。为适应这种工业快速发展、转型升级的需要，培养出高素质的专业人才，是摆在普通高等院校面前越来越紧迫的一个课题。各级政府不断出台相关政策，大力支持高素质、创新型人才的培养，尤其最近，中央政府大力倡导“创新、创业”的新局面，专业人才的专业素质和创新能力，变得越来越重要。创新是一个民族的灵魂[1]，习近平主席在2016年5月30日召开的科技大会上强调“纵观人类发展历史，创新始终是一个国家、一个民族发展的重要力量，也始终是推动人类社会进步的重要力量。”
一、3D打印及其在大学生创新活动中的作用
（一）3D打印简介
3D打印技术是最近三十年发展起来的一种新型加工技术。广泛意义上的3D打印，又称增材制造，是相对于传统减材制造而言，其最大的优势，是可以加工出任意复杂，传统技术很难加工的零部件[2]。
（二）3D打印在大学生创新活动中的作用
1. 3D打印解放了传统加工技术对设计思维的束缚
3D打印技术诞生的本身，就是一次具有较大意义的创新行为，作为一种新式加工方法，有很多领域和方向等待挖掘，而不仅仅局限于技术发展领域。在教育领域的发展和表现形式，更有待于教学工作者的深入研究和探讨[3]。3D打印不同于传统加工方法，有助于学生新式思维的培养和训练；3D打印快速实现的能力，可以帮助学生直观化学习；3D打印的工作流程，可以打破现有工程技术人员的惯性思维；基于3D打印的设计思维训练，有助于新结构、新功能零件的设计和发展，促进工业创新式发展[4]。
2. 3D打印在创新活动中将会发挥重要作用
3D打印主要应用于3D打印机的研发、个性化产品的制作、工业设计、医疗领域和模型模具打印等五方面。3D 打印技术在设计领域包括个性化产品的设计和工业设计应用比较广泛，所占比例高达 42%。设计的关键就是要创新，表明3D打印技术在创新活动中，已经逐渐成为一个有力的武器，是大学生实现创新活动的工具，在大学生创新能力培养中发挥着重大作用。
3. 培养基于3D打印技术的设计思维
3D打印，对于学生创新能力的培养，主要体现在3D打印技术本身的制造能力方面。传统加工技术，包括车、铣、刨、磨、铸、锻、焊等各种工艺，都是减材或者等材制造。而3D打印，是针对一定形狀要求的零件，借助于计算机技术，将零件分层，然后一层层的将材料叠加（增材），直至我们所需要的形状为止。传统加工技术，已经随着人类的发展历经千年，而3D打印技术，是最近三十年刚刚发展起来的一种新型技术，该技术出现的本身，就是一次伟大的创新，就是能够突破传统的束缚，进行技术革新的一次重大改变。此外，最为重要的一点，就是在形状复杂的零部件加工中，3D打印的优势更为明显。
4. 3D打印对于大学生创新性思维的培养至关重要
传统的产品在功能设计时，就需要充分考虑后继的结构设计和工艺能力，在“功能-结构-工艺”的链条中，后者对前者具有较强的制约作用。3D打印技术完全突破了这种束缚，在一定程度上，使得产品或者部件的功能设计随心所欲，而不必担心后继的结构和工艺限制。从这个角度说，3D打印技术完全释放了创新思维的束缚，一定程度上，想到就能做到，为创新活动提供了强而有力的工具。
二、3D打印开放实验室培养学生创新思维
哈尔滨理工大学材料成型与控制专业，在专业现有设备的基础上，成立了面向全校学生的3D打印开放实验室，让那些对3D打印、对创新思维、创新训练有兴趣的同学，都有机会接触3D打印，学习3D打印，并利用3D打印技术进行创新性设计和工作。
（一）传统实验内容不能满足创新培养的需求
传统实验教学内容大都是以实验原理为基础的重复性和验证性实验，其目的主要是让学生深入理解实验原理，熟悉实验过程，分析实验结果。而开放实验教学，是指由教师或学生提出实验目标或创设问题情境，学生经自主性学习后，自行设计实验方案并独立完成实验的一种教学方式。实验室开放是高等学校培养创新人才、实现素质教育目标的客观要求和有效途径之一。 （二）3D打印开放实验室
哈尔滨理工大学3D打印开放实验室，目前有FDM桌面机和工业机，阵列喷射式全彩3D打印机，并配有专业扫描设备，数据处理软件，可以实现3D打印整个逆向流程的扫描、建模、数据修复、打印以及后处理等所有工序，可以开设不同内容的多种实验课程。
1. 3D打印开放实验室工作流程
该开放实验室面向全校不同专业的学生，以自由组合形成的项目组为单位进行申报，一般为5人。首先由学生自发根据所拟项目的需要，选择不同专业的学生，组成申报团队，选举一人为项目负责人，在充分讨论的基础上，拿出具有一定可行性的方案，提出的实验方法和实验步骤，并由项目组向3D打印开放实验室提出实验申请，由实验室老师进行审核。审核采用投票制，多数老师认为方案合理即可通过。审核通过后，则预约时间和设备进行相关实验；审核如未能通过，则返回项目小组，进行下一步的调研和论证。实验过程由实验教师进行专门指导，督促保证学生按照正常流程进行实验进程，并保证实验人员和相关仪器设备的安全。实验结束后，项目组在专业教师的指导下，对实验过程、实验现象、实验结果进行讨论，并将相关资料整理、总结，每个人撰写自己实验的心得体会，提出新的想法。
2. 3D打印开放实验室对学生创新思维和能力的培养
從开放实验室的流程可以看出，在整个过程中，学生至始至终地发挥着积极主动性。这也和现在的“主动学习”的思想理念吻合，只有在学习过程中，学生的积极主动性得到发挥，才能取得更好的学习效果。同时，也可以看出，在整个实验过程中，学生之间既有分工，也有合作，可以培养每个学生独当一面的能力，又能通过合作，依靠团体的力量克服困难的协作意识。学校职能部门建立专项费用，专管专用，根据实验内容，给予一般项目和重点项目等不同额度经费的资助。该开放3D打印实验室，实现了实验室在时间、空间、服务对象、实验内容上的开放，使有兴趣参加开放实验的学生不受专业、年级、时间的限制，随时可以组队申请到实验室进行实验活动，具有开放范围大、时间灵活，受众面广等特点。实验室力求通过完整的开放实验训练，培养学生的自主创新意识和能力，提高学生分析问题和解决问题的能力，锻炼学生的实践动手能力以及团队合作能力。
3D打印對于学生创新能力的培养至关重要，是培养学生创新能力强有力的工具。具体如何发挥3D打印的作用，培养学生的创新能力，还需要在不断的教学实践中摸索，进一步深入探讨3D打印与现有教学体系的结合形式，但可以预料的是，3D打印的出现，将极大地提高学生专业综合素质和创新能力。
参考文献
[1]高奇，曾红，张德强.3D打印在大学生创新实验中的应用研究[J].实验技术与管理，2015，32（11）：28-30.
[2]牛一帆.3D打印在教学中的应用研究[J].塑料包装，2015，25（1）：35-39.
[3]张艳华.3D打印技术在模具设计教学中的实践与探索[J].教育教学论坛，2016，2：146-147.
[4]宗贵升.3D打印思维与实践[J].粉末冶金工业，2015，25（6）：1-5.
关键词：3D打印；增材制造；創新
中图分类号：G640 文献标志码：A 文章编号：2096-000X（2017）06-0058-02
Abstract： 3D printing （Additive Manufacturing） is a kind of new technology， which is different from the traditional one. The technology itself and the manufacturing capability which is based on this technology all have innovative ideas. Besides， they are powerful tools for innovation activities. This thesis analyzes the role and position of 3D printing technology in the innovation activities of college students. What's more， the combination of 3D printing and college students' innovation activities is discussed.
Keywords： 3D Printing； additive manufacturing； innovation
目前，促进经济持续、优化发展，工业转型升级是世界范围内的重要课题。为适应这种工业快速发展、转型升级的需要，培养出高素质的专业人才，是摆在普通高等院校面前越来越紧迫的一个课题。各级政府不断出台相关政策，大力支持高素质、创新型人才的培养，尤其最近，中央政府大力倡导“创新、创业”的新局面，专业人才的专业素质和创新能力，变得越来越重要。创新是一个民族的灵魂[1]，习近平主席在2016年5月30日召开的科技大会上强调“纵观人类发展历史，创新始终是一个国家、一个民族发展的重要力量，也始终是推动人类社会进步的重要力量。”
一、3D打印及其在大学生创新活动中的作用
（一）3D打印简介
3D打印技术是最近三十年发展起来的一种新型加工技术。广泛意义上的3D打印，又称增材制造，是相对于传统减材制造而言，其最大的优势，是可以加工出任意复杂，传统技术很难加工的零部件[2]。
（二）3D打印在大学生创新活动中的作用
1. 3D打印解放了传统加工技术对设计思维的束缚
3D打印技术诞生的本身，就是一次具有较大意义的创新行为，作为一种新式加工方法，有很多领域和方向等待挖掘，而不仅仅局限于技术发展领域。在教育领域的发展和表现形式，更有待于教学工作者的深入研究和探讨[3]。3D打印不同于传统加工方法，有助于学生新式思维的培养和训练；3D打印快速实现的能力，可以帮助学生直观化学习；3D打印的工作流程，可以打破现有工程技术人员的惯性思维；基于3D打印的设计思维训练，有助于新结构、新功能零件的设计和发展，促进工业创新式发展[4]。
2. 3D打印在创新活动中将会发挥重要作用
3D打印主要应用于3D打印机的研发、个性化产品的制作、工业设计、医疗领域和模型模具打印等五方面。3D 打印技术在设计领域包括个性化产品的设计和工业设计应用比较广泛，所占比例高达 42%。设计的关键就是要创新，表明3D打印技术在创新活动中，已经逐渐成为一个有力的武器，是大学生实现创新活动的工具，在大学生创新能力培养中发挥着重大作用。
3. 培养基于3D打印技术的设计思维
3D打印，对于学生创新能力的培养，主要体现在3D打印技术本身的制造能力方面。传统加工技术，包括车、铣、刨、磨、铸、锻、焊等各种工艺，都是减材或者等材制造。而3D打印，是针对一定形狀要求的零件，借助于计算机技术，将零件分层，然后一层层的将材料叠加（增材），直至我们所需要的形状为止。传统加工技术，已经随着人类的发展历经千年，而3D打印技术，是最近三十年刚刚发展起来的一种新型技术，该技术出现的本身，就是一次伟大的创新，就是能够突破传统的束缚，进行技术革新的一次重大改变。此外，最为重要的一点，就是在形状复杂的零部件加工中，3D打印的优势更为明显。
4. 3D打印对于大学生创新性思维的培养至关重要
传统的产品在功能设计时，就需要充分考虑后继的结构设计和工艺能力，在“功能-结构-工艺”的链条中，后者对前者具有较强的制约作用。3D打印技术完全突破了这种束缚，在一定程度上，使得产品或者部件的功能设计随心所欲，而不必担心后继的结构和工艺限制。从这个角度说，3D打印技术完全释放了创新思维的束缚，一定程度上，想到就能做到，为创新活动提供了强而有力的工具。
二、3D打印开放实验室培养学生创新思维
哈尔滨理工大学材料成型与控制专业，在专业现有设备的基础上，成立了面向全校学生的3D打印开放实验室，让那些对3D打印、对创新思维、创新训练有兴趣的同学，都有机会接触3D打印，学习3D打印，并利用3D打印技术进行创新性设计和工作。
（一）传统实验内容不能满足创新培养的需求
传统实验教学内容大都是以实验原理为基础的重复性和验证性实验，其目的主要是让学生深入理解实验原理，熟悉实验过程，分析实验结果。而开放实验教学，是指由教师或学生提出实验目标或创设问题情境，学生经自主性学习后，自行设计实验方案并独立完成实验的一种教学方式。实验室开放是高等学校培养创新人才、实现素质教育目标的客观要求和有效途径之一。 （二）3D打印开放实验室
哈尔滨理工大学3D打印开放实验室，目前有FDM桌面机和工业机，阵列喷射式全彩3D打印机，并配有专业扫描设备，数据处理软件，可以实现3D打印整个逆向流程的扫描、建模、数据修复、打印以及后处理等所有工序，可以开设不同内容的多种实验课程。
1. 3D打印开放实验室工作流程
该开放实验室面向全校不同专业的学生，以自由组合形成的项目组为单位进行申报，一般为5人。首先由学生自发根据所拟项目的需要，选择不同专业的学生，组成申报团队，选举一人为项目负责人，在充分讨论的基础上，拿出具有一定可行性的方案，提出的实验方法和实验步骤，并由项目组向3D打印开放实验室提出实验申请，由实验室老师进行审核。审核采用投票制，多数老师认为方案合理即可通过。审核通过后，则预约时间和设备进行相关实验；审核如未能通过，则返回项目小组，进行下一步的调研和论证。实验过程由实验教师进行专门指导，督促保证学生按照正常流程进行实验进程，并保证实验人员和相关仪器设备的安全。实验结束后，项目组在专业教师的指导下，对实验过程、实验现象、实验结果进行讨论，并将相关资料整理、总结，每个人撰写自己实验的心得体会，提出新的想法。
2. 3D打印开放实验室对学生创新思维和能力的培养
從开放实验室的流程可以看出，在整个过程中，学生至始至终地发挥着积极主动性。这也和现在的“主动学习”的思想理念吻合，只有在学习过程中，学生的积极主动性得到发挥，才能取得更好的学习效果。同时，也可以看出，在整个实验过程中，学生之间既有分工，也有合作，可以培养每个学生独当一面的能力，又能通过合作，依靠团体的力量克服困难的协作意识。学校职能部门建立专项费用，专管专用，根据实验内容，给予一般项目和重点项目等不同额度经费的资助。该开放3D打印实验室，实现了实验室在时间、空间、服务对象、实验内容上的开放，使有兴趣参加开放实验的学生不受专业、年级、时间的限制，随时可以组队申请到实验室进行实验活动，具有开放范围大、时间灵活，受众面广等特点。实验室力求通过完整的开放实验训练，培养学生的自主创新意识和能力，提高学生分析问题和解决问题的能力，锻炼学生的实践动手能力以及团队合作能力。
3D打印對于学生创新能力的培养至关重要，是培养学生创新能力强有力的工具。具体如何发挥3D打印的作用，培养学生的创新能力，还需要在不断的教学实践中摸索，进一步深入探讨3D打印与现有教学体系的结合形式，但可以预料的是，3D打印的出现，将极大地提高学生专业综合素质和创新能力。
参考文献
[1]高奇，曾红，张德强.3D打印在大学生创新实验中的应用研究[J].实验技术与管理，2015，32（11）：28-30.
[2]牛一帆.3D打印在教学中的应用研究[J].塑料包装，2015，25（1）：35-39.
[3]张艳华.3D打印技术在模具设计教学中的实践与探索[J].教育教学论坛，2016，2：146-147.
[4]宗贵升.3D打印思维与实践[J].粉末冶金工业，2015，25（6）：1-5.