3D打印技術應用創新型人才培養思考

一、我國創新型人才培養過程中存在的突出問題。

提高自主創新能力、建設創新型國家必須依靠創新型人才。從一定意義上說，創新型人才正以前所未有的時代需求承載著推進國家自主創新，實現中華民族偉大復興的歷史使命。但目前我國在創新型人才培養過程中仍存在一些突出問題。

（一）重理論教學輕實踐探索。

我國學校教育大多以理論教學為主體，實踐教學只是陪襯或者應付，而且多數實驗安排僅僅是對課本理論的簡單驗證，缺少綜合性、設計性實驗的設置，不利于學生將專業理論知識應用于實踐探索，不利于增強學生的動手實踐能力，也導致“學不以致用”的現象產生。

（二）重知識灌輸輕能力培養。

教師授課偏重知識灌輸而忽略能力培養，不能適應創新型人才的培養要求。教師在教學中普遍實施的是注入式講授教學法，教學模式僵化，教學過程以教師語言灌輸為主，學生只是被動的接受知識，這種教學模式的普遍存在不利于培養學生的獨立思維能力，更談不上創新能力培養。

(三)重專業教育輕綜合教育。

受傳統應試教育影響，我國大中小學學生普遍重視重點知識和必考內容的學習，而忽視“非重點”知識的重要性，對一些課外知識，更是沒有精力也沒有興趣專研，很難形成豐富的知識儲備。在教學中課程“各自為政”的現象嚴重，每門課程自成體系，缺乏學科間的交叉融合，不能為創新奠定基石。

二、XD打印技術應用于創新型人才培養的科學性。

創新型人才培養的最好場合和手段是日常教學活動，如何有效利用有限的課堂教學時間培養學生的創新能力是值得教育工作者重視的問題。XD打印技術為現代教學提供了新的媒體形式，有助于開創新的教學活動方式。情境學習理論、“經驗之塔”理論等都可以作為XD打印技術應用于創新型人才培養的理論基礎。

（一）情境學習理論。

情境學習理論是當代西方學習理論領域的研究熱點。情境學習理論認為學習過程不是傳輸的過程，也不是接受的過程。學習是包括互動的意圖——行動——反思活動的實踐。XD打印技術應用于教學活動可以為師生提供充足的互動空間，通過分配教學模型、設計任務調動學習者的參與積極性，在具體設計過程中不斷商討、優化方案形成良好互動氛圍，最終利用XD打印機制作模型進行驗證，實現對整個設計過程的深刻反思。教師從知識權威轉變為學習者學習的促進者，引導學習者應用習得的知識來解決“現實”問題。情境學習理論強調知與行的交互性，認為知識寓于情境之中，學習者需親臨其境、參與實踐去獲得知識。將XD打印技術用于教學活動，學習者可通過參與實踐活動，與已有的知識經驗建立聯系，深化知識和意義。

（二）經驗之塔。

“經驗之塔”是由美國視聽教育家戴爾在《教學中的視聽方法》中提出的，該理論把學習內容劃分為三個大類的經驗：做的經驗、觀察的經驗和抽象的經驗。

XD打印技術能夠將物體從虛擬的數字模型直接制造出三維實體產品，真正實現產品的設計制造一體化。學習者可以利用所學知識自己嘗試設計、制作XD打印機或者創意產品，將所學知識運用在實踐中，學習者在這種真實環境中獲得感性認識，可以通過直接感知獲得具體“做的經驗”。

利用XD打印機可將任何有益教學的模型打印出來，學習者可通過對實物模型的觀察加深對知識的理解，獲得深刻的認知體驗。例如：機械工程系在課堂上給學習者展示XD打印的球齒輪、人字齒輪、差速器等教具模型，可進一步增強與學習者的實時互動，促進學習者深度參與教學環節，有利于教學效果的實現。在桌面XD打印機巨頭MakerBot舉辦的數學工具模型大賽上，愛好者制作了各類創意教具，并用XD打印機將創意立體化為三維實物，提高了學習者的學習興趣，同時獲得了“觀察的經驗”。

XD打印技術可激發學習者對某些科學過程或現象進行可視化展現，促進學習者進行自主探究和更深入地理解抽象知識，便于學習者進行科技發明或創新制作，能為學生創新制作提供一種更加高效的形式，使學習者獲得更多的認知體驗，提高思維能力。例如學習者的許多創意想法不必再局限于傳統加工方法，XD打印機可以快速將學習者的各類抽象設計轉變為具體實物，這將大大增強學習者的創新體驗，幫助學習者更好地獲得“抽象的經驗”。

（三）XD打印技術應用于創新型人才培養的具體實踐。

XD打印在教育領域中的應用已受到研究者的關注，一些國家和組織也開始對XD打印的教育應用進行探索。MakebotAcademy計劃讓全美的學校擁有XD打印機，以此來推動STEM教育。英國教育部門發起了XD打印技術教學試驗項目，以X所學校為試點，幫助學生從實用的角度來理解數學和科學，試驗獲得成功后，該部門繼續捐贈X萬英磅希望將XD打印技術引進更多學校。澳大利亞維多利亞州政府聯合墨爾本大學在X年推出了QuantumVictoria（QA）項目，以此培訓學生的科技理工素養。日本經濟產業省(METI)決定選擇一些大學和技術學校進行資助，所引進XD打印技術和設備費用的三分之二可得到政府的財政補貼，并計劃在X年將該政策推廣到中小學。韓國科學和教育部門計劃將XD打印內容加入到高中和大學的軟件課程里，讓參與計劃的學校，探索使用這種技術的潛在好處和挑戰。

XD打印技術在我國教育領域的應用尚處于起步階段，但已引起部分地區的重視，X年X月浙江省經信委聯合省內多家企業向X所學校捐贈了XD打印機，用于對該技術的普及教育。成都錦江區擬建全國首個XD打印教育示范區，培養學生的創新能力和動手實踐能力。中國XD打印技術產業聯盟也正在和地方政府合作XD打印進校園事項，計劃兩年至少采購X臺桌面機。同時，青島、上海、蘇州等多地的部分中小學也引進了XD打印設備，用以提高學生的探索精神。X年X月，國家工信部出臺《國家增材制造產業發展推進計劃（X-X年）》指出，要加快XD打印技術在創新教育中的應用。

（四）對XD打印技術應用于創新型人才培養的思考。

當今社會的競爭日益激烈，對人才知識形式的要求發生了劇烈變化，從傳統的單一知識形式轉變為多領域知識融合的形式。而XD打印技術正是一種集多領域知識于一體的技術形式，將XD打印技術應用在教育中就會促使學習者加強多領域知識的學習與融合，契合當今社會對綜合型人才的需求。

教育的目的不是單純傳授知識，而更應該注重能力和素質的培養，特別是創新能力的培養。以前那種重知識灌輸輕能力培養、重理論教學輕實踐探索、重專業教育輕綜合教育的方式已不能滿足社會對創新型人才要求。XD打印技能為學生的創新制作提供一種更加高效的形式，將極大促進創新型人才的培養。