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干货分享!听听教装论坛专家们如何论“3D打印+教育”

发布人:3D打印商情

责任编辑:激光制造商情

来源:3D打印商情

2017-09-27 09:17

  9月21日,为期一天的2017年中国3D打印教育装备发展论坛在江门市广东珠西国际会展中心5号馆二楼会议室胜利召开。主办方与江门市人民政府的盛情邀请了超过400人次的听众到场听会,其中包括五邑大学、荷塘职业技术学校、棠下中学、华侨中学、实验小学等近80家大中小学的学校领导作为3D打印教育装备应用方参加会议。

  

  本次论坛由广东省3D打印产业技术创新联盟理事长李耀棠教授担任主席,他在论坛上提到:根据wohlers report 2017公布的数据,全球"3D打印+教育"在设备销售、材料销售、技术服务等三大块的营收汇总,过去的7年均保持了很大幅度的增长,由2010年销售收入的13亿美元一路猛增,至2016年,据不完全统计,已经拥有了超过60亿美元的规模,然而这仅占制造业的0.047%,假以时日,3D打印所占份额超过5%,即有望成为一个6400亿美元的产业。在应用情况占比中,3D打印应用于教育/研究的比例占比10.7%,仅次于3D打印功能件的33.8%以及3D打印装配/组装的16%。而对于市场前景的预测,Gartner曾预测2019年,3D打印机桌面机的出货量将达560万台。

  可见"3D打印+教育"前景极其乐观,在不久的将来,3D打印兴许将在教育领域大行其道。《3D打印商情》小编在现场留意到,在嘉宾演讲的时候,前来听会的学校领导有不少在认真做着笔记,这让小编敬佩之至--韩愈在《师说》中曰:师者,所以传道授业解惑也。对于3D打印这种新兴技术,老师们也得努力参与再学习,才能为求知若渴的孩子们授业解惑,3D打印行业的推广方能增速增效,而这也是主办方举办这一论坛的初衷之一。

  由于还有很多关注"3D打印+教育"的朋友未能到场听会,小编特此为大家整理了论坛上的"干货",下面来看看李耀棠教授以及北京工业大学激光工程研究院教授陈继民,华中科技大学教授、湖北省3D打印产业技术创新战略联盟秘书长周钢、中兴华教育科技(北京)有限公司总经理郑毅骞,广州市光机电技术研究院主任赵博,南方教育装备创新研究院产学研中心主任周清,江苏米果教育科技有限公司课程高级讲师涂芬,深圳市优锐科技有限公司张益等8位演讲嘉宾怎么论"3D打印+教育"吧。   

李耀棠在论坛上作题为《3D打印+教育的若干问题探讨》的演讲

陈继民在论坛上作题为《职业教育3D打印应用专业建设初探》的演讲

》》3D打印能为教育带来什么?

  3D打印技术的普及,就像上小学、初中学电脑一样,可以开一门非常简单的3D打印课程,寓乐于教,将个性、互动、时尚、创意、智能、创新等元素和生活充分融合。对于3D打印与教育之间的连结点具体是什么一直以来都有不少美好的设想,比如大家能想到的:在数学课上,打印出一个几何体的模型,便可以更直观地帮助学生了解几何内部各元素之间的联系,解析几何的学习将更轻松;在美术课上,将平面设计的作品制作成3D版本的艺术品以及一些基本的模型,空间构图的思想更容易传达给学生;在化学课上,老师可以将分子模型打印出来展示,更有利于学生理解化学反应的过程;在生物课上,打印出细胞、病毒、器官和其他重要的生物样本,比起平面图要直观得多……如此等等。

  但3D打印到底能为教育带来什么呢?

  李耀棠: 

  对于中小学教育:1、刺激求知欲望,培养创新精神,3D打印会让想象变成更容易,利于培养创新意识,发展立体空间思维;2、提升动手能力,引发潜在创造力。在获知3D打印知识的同时可以引导学生在3D中思考和解决问题,可以通过3D打印获得许多新的选择,引发无限的创造力;3、锻炼顽强的意志和毅力,形成能经受挫折、失败的良好心态。

  对于大学教育:3D打印必将在很多不同的领域改变大学教育,最明显的应用是工程类,建筑类和艺术类学生可以制作有用的原型,而其他学科,3D打印可以为他们的知识增值。

  3D打印涉及机械、材料、软件、自动控制和光电等多学科知识,将3D打印技术引入到职业教育各个学科中将更好地促进该学科与3D打印融合的发展,也将更好地促使学生们掌据有关的知识。

  周钢:发达国家的3D打印技术早已进入教育领域,如美国几乎所有的大中小学都开设了3D打印创新教育课堂,通过3D打印技术的学习,对学生进行创新意识、技术手段的培养,3D打印成为"美国智造"有力手段。通过新技术来吸引学生投入到科学、技术、工程和数学学习中(STEM),成为新一代高级设计师和工程师,在未来国家科技竞争中起到引领作用。

  3D打印是一个工具,很好的工具。而只要是与跨学科学习相关的,能培养学生解决问题能力的,只要目标是促进学生创新能力,促进学生适应未来21世纪国际竞争和可持续发展的挑战,这样的技术就应该进入青少年的教育中去。

  现在热议的无论是STEM教育还是创客教育,一般采用基于项目的学习或者基于设计的学习这两种教学模式。3D打印技术涉及到方方面面,可以让学生通过CAD等软件完成三维建模等设计知识--以设计为基础的个性化创造工具,是创新思维培养与落实的理想平台;可以按工程的模式思维培养学生工程化思想;还有开发想象的创新能力以及动手能力等等。

  赵博:对于3D打印实训教育的价值,我认为,1、为教师提供科研平台。以 3D 打印实训中心为平台,可以开展多方面科研工作,并为教师提供扩大与企业合作的契机,提高学校科研工作质量。2、为研究生提供一个研究平台。以 3D 打印实训中心为平台和科研课题源泉,研究生的研究工作更加切合工程实际。研究生可以从事与 CAD、CAE 分析、三维重构及反求工程、工艺、材料及新产品开发等广阔领域的研究工作,提升研究生培养质量。3、开展丰富多彩的本科生教育。可以使3D打印技术和智能制造技术实训形成一个以信息化为龙头的学科链,提升本科生教学和实践的水平,支持面向创新的教改工作,为电气、动力、机械、材料、设计、艺术等专业的学生提供一个学习先进技术的平台。开拓学生的创造力和想象力,以此技术支持大学生创新创业比赛,推动大众创业,万众创新。

  周清:3D打印是创客教育与普通学科建立联系的技术桥梁,与电子、化学、生物、数学、航空、地理、机电工程、历史考古、建筑设计、力学等等都有着微妙的联系。正深刻影响着课程、教学、评价变革。3D打印具有的创新教育因素有技术综合性、设计创新性、作品易得性、内容渐进性、经济普及性。

  3D打印与创客创新教育的关系:1、3D打印本身就是创客教育,因为它具有实践创新、协作共享的特点,在活动设计上很容易具有与学生现实生活关系,通过建模设计来造物。2、3D打印是创客活动项目(STEM)的重要内容,比如设计无人机的机翼、机器人零部件。3、3D打印是创客空间的重要支撑。

  涂芬:米果教育的课程主要是:1、便于知识的导入:用孩子喜欢的方式,让孩子喜欢上学习。2、可以让学生学到3D建模:整合运用各类知识,培养学员多项能力。3、3D创新设计:举一反三,锦上添花。

周钢在论坛上担任上午的主持人并作题为《3D打印技术及在教育教学中的应用》的演讲

》》“3D打印+教育”发展前景与趋势?

  李耀棠:一些新技术在将来是否能取得令人关注和有意义的进展,往往在这些技术出现的当初是无法预料的,例如,上世纪60年代半导体技术出现时,人们也无法准确得知这一产业会发展到什么程度,但仅知道这一产业将会非常大。作为对第三次工业革命有影响的技术之一的3D打印,必将会与其他技术融合并创造出巨大的价值。我相信:3D打印+教育必定会发展形成一个巨大的产业,其在发展过程中会寻求到适合自身的发展方式并发展到现在所意料不到的程度。

  周清:"3D打印+教育"大约有如下六大发展趋势:1、提升兴趣;2、从单科知识学习转向跨学科知识融合;3、从单一素质培养转向综合素质培养;4、从单一的教学方法转向多样化教学方法;5、从技术支持的被动学习转向技术与知识深度融合的创造性学习;6、从单一的学习评价转向多维综合评价。 

郑毅骞在论坛上作题为《3D打印在创新校园建设中的应用试点》的演讲

》》“3D打印+教育”存在什么问题?

  周钢:目前国内对3D打印技术及应用人才的培养还仅仅在萌芽状态。我国在3D打印技术培训、推广方面做的还远远不够。高校及职业学院相关3D打印课程与现在全球最前沿的技术有差距,3D打印技术教育与企业应用需求有差距,特别在操作层面缺乏众多文化素质高、技术精湛的优秀工程师和技术工人。

  目前3D打印技能人才培养现状:缺少专业目录;缺少标准化人才培养方案;缺少专业师资;缺少贯穿整体的实训实习体系。

  赵博:1、投入过大,动辄几百万,上千万;2、设备利用率低;3、设备维护及管理不完善。

  周清:1、教学上,小众化,缺乏教学设计与学科联系性;2、教材、师资、培训严重跟不上需要;3、产业上,虽然管理上逐渐在丰富,但散乱、没标准、没主要部门牵头、课程开发不够受重视;4、技术上,精度、稳定性、操作性、效率、耐用性、安全性都有待进一步改进;5、市场上,建设模式、资金、应用等还未成熟,大气候还有待培养。

赵博在论坛上作题为《3D打印云制造服务在教育实训应用探索》的演讲

》》建议与对策?

  李耀棠:对于"3D打印+教育"如何跨越死亡裂谷?

  1、技术、产品和内容创新;

  2、产品、教学质量改进;

  3、目标、定位与营销策略优化;

  4、商业模式变革。

  周钢: 

  1、3D打印教育教学课程体系和人才培养方案的建设:本科、高职、中职、中学、小学多层次开展,针对不同需求和年龄段;

  2、开展3D打印教育教育的科研工作;

  3、3D打印技术课程标准的研究和制定;

  4、3D打印技术教材的编写;

  5、教师培训体系的建设。

  赵博:

  利用互联网+的思维,通过云平台,有效的整合3D打印制造服务资源,进行3D打印实训教育。

  3D打印云制造是一种基于电子商务平台(互联网和移动互联网),通过使用3D打印核心技术来实现定制设计、数字设计交易、大批量定制服务,建立一个快速响应市场的定制设计、批量定制的制造协作平台。从而使得客户参与设计、购买设计、通过该平台选择 "即时生产方式"取代"即时物流",形成全新的定制设计、批量制造、即时生产的先进创新制造服务模式。

  周清:我提几点教学建议:

  1、 课堂内容需要更多游戏化的设定。游戏是孩子们天生所喜好的,特别是年龄偏小的孩子,男孩子尤为显著,这摸摸,那碰碰,没有什么他们不好奇的,如果只让3D打印设备完全成为了软件的课程或是科普展示宣讲,那孩子们怎能不走神?

  2、 课堂内容需要延展性的思维。比如3D打印分层累加过程,那么我们为什么不引导孩子们做事情要有条理性?做同一种事情的时候需要一步一步来做,不同种性质的事务要一阶段一阶段来执行,这是不是也有点类似数学里的归纳法?那就直接融合过去就好啦,这里不仅融合了数学知识,而且暗含着做人做事的道理,岂不很有意义?

  3、 更多任务性的指引,以班级为对象的教课过程,需要分组进行,课堂相对好管理。每一个小组的工作需要连贯性,孩子们对完成任务获得奖励有天生的吸引,所以通过组团完成任务,达到共同目标,暗含着团队协作,领导力判断等因素,真正素质教育的结合体。

  4、 绝对不能有统一标准答案。3D打印教育玩的就是创造力,怎么能统一标准答案呢?而且每一位小朋友都有自己独特的思维模式,这个跟家庭因素、周围生活环境密不可分,这种独特的创造性思维一旦形成一套方式,很有可能全出现特立独行的小孩子子,而往往创新意识最强的也是他们,会出现更多奇思妙想。

  5、 走符合我国自主创新课程路线,源自学生的兴趣引导,避免"浅尝辄止",不要过于强调技术,切莫跟风。 

周清在论坛上作题为《3D打印技术在中小学教育教学中的应用及初步探索》的演讲

》》3D打印行业的人才需求?

  周钢:3D打印技术在各领域应用越来越广泛,技术和产业处于井喷期,电子、家电、模具、航空航天、汽车、玩具、医疗、教育等众多领域,都需要3D打印人才。特别是与跨领域应用的紧密结合,特别需求"技术复合型3D打印人才",如医疗3D打印应用。

  一个行业的崛起和发展都是需要人才,3D打印在急速发展,可人才的需求却始终跟不上,根据调查报告,制造行业对3D打印应用人才需求最大,缺口约为800万人,未来需求还在不断攀升。

  张益:我国技工人才的现状是,我国技工教育大力实施人才强国战略和扩大就业发展战略,以促进就业为目的,以服务经济发展为宗旨,以综合职业能力培养为核心充分发挥技工院校在技能人才培养工作中的重要作用,为加快转变经济发展方式和促进就业提供强有力的技能人才保障。当前和今后一个时期,技工院校改革发展的目标任务是,相应国家"中国智造2025"政策,围绕经济社会发展和促进就业需要,加快培养一流技能人才和高素质的劳动者,逐步形成规则布局合理,办学理念先进,培养模式科学,服务社会功能显著,具有中国特色的现代化技工教育培训体系!预计到18年我国的3D打印人才缺口量将达到800万人。 

涂芬在论坛上作题为《3D打印在全日制小学里面的应用》的演讲

》》3D打印人才如何培养?

  背景:人力资源社会保障部在《关于做好2016年技工院校招生工作的通知》中提出,将3D打印技术应用列为技工院校新增专业,此举可谓意义重大,将为3D打印普及提供人才上的支持,为我国成为创新型大国提供人才。

  陈继民:我们正在参照执业技能国际化标准对人才的要求,出台一个针对中职院校关于3D打印人才标准,对于人才的能力会有一套评测的标准,包含了具备基本知识、执业能力(设计、逆向等能力),通过考试后,还要进行实训,考查人才在实训中能不能让学生接受所传授的技能。根据人才能力进行等级设定,设定为初级工、中级工、高级工,他们都能在企业找到对应的岗位;通过3D打印专业的设立,能够跟国际接轨,这样可以提高我国的3D打印的水平,使我们的人才跟国际大企业的人才能力相当。我们希望为人社部提供参考,进而在全国设立相应的资质证书。

  周钢:开设3D打印创新课堂。3D打印创新课堂可以给学生的"学习方法"带来新的思考,让抽象的教学概念更加容易理解,可以激发学生对科学、数学尤其是工程和设计创新的兴趣,带来实践与理论、知识与思维、现实与未来三方面的相互结合:

  1、3D打印让学生的想象更容易变成现实,培养学生的创新意识,鼓励学生的创新实践;

  2、学习应用简易寻建模软件,发展立体空间思维;

  3、通过3D打印实体的触觉过程,为学生们建立一种新型的学习通道;

  4、选择贴近生活的建模主题,培养学生们解决生活实际问题的能力。

  张益:3D打印人才培养应具备如下要素:

  1、双师型专业教学团队

  要想实现人才培养目标,师资是关键。这就要求教师在具备职业道德的同时,也要具备专业实践能力。只有建立具备高素质、高能力,具备创新意识和创业能力的师资队伍,才能保证教学质量。可以通过外引内育、顶岗实习等措施,打造专业带头人、骨干教师、"双师型"专业教师、兼职教师教学团队。

  2、培养职业能力,建设优质核心课程

  课程体系建设要围绕行业、企业和学生的需求,既要维持与行业、企业的发展同步,又要遵循学生的学习和认知规律,那就必须以培养学生职业能力为基础。学校应建立符合自身专业发展的"校本教材",与企业合作,以项目和工作任务为导向设计课程内容,重点建设优质核心课程。核心课程建设的内容有:职业能力分析、开发课程项目任务、建设课程标准、教材编写与信息化教学资源建设等。

  3、学生评价机制,保障有效性

  从评价内容的多元化、方式的全面化以及标准的分层化三个角度,对学生的评价机制进行创新。由单纯的分数评价改为分数、技能双评价,实行弹性学分制、双证书制;由学校单方面评价改为学校、企业、社会三方面评价,实现评价的有效性;由单一标准评价改为分层化标准评价,应考虑不同个体的差异性,从而保证评价的合理性。 

张益在论坛上作题为《3D打印校企合作共创未来》的演讲

》》教材出版计划及执业证书的获得?

  陈继民:我们正在与出版社合作准备在年底出版三本教材,分别是《3D打印概论》、《3D打印设计》以及《FDM技术》,后续还有几本教材的出版计划,跟光固化、逆向、尼龙等等方向有关,或者明年会跟大家见面。

  周钢:早前我们湖北省3D打印产业技术创新战略联盟在教材出版上进行了初步的尝试,由湖北科技出版社正式出版了一套教材,分别是小学版以及中学版的《3D打印技术》,以及大学版的《3D打印技术概论》,这是可适用于正规教学课程体系的第一套涵盖小学、中学、大学的3D打印技术系列教材。

  即将在10月完成推出的有由华中科技大学出版社发行的"全国应用型高校3D打印领域人才培养十三五规划系列教材",一套7本,涵盖了技术系的大部分方面,分别为《3D打印技术基础》、《3D打印设备与工艺》、《3D打印材料》、《3D测量技术》、《3D打印的后处理及应用》、《3D打印实训指导》、《3D打印与创客》。

  联盟还发起了3D打印造型师职业认证项目,3D打印造型师高新技术考试,是由人力资源和社会保障部全国计算机信息高新技术考试办公室组织、审核,认证体系覆盖3D打印各相关领域和方向,分初中高级三种。发证机关为中华人民共和国人力资源和社会保障部职业技能鉴定中心。项目从今年年初启动到现在,已经开展9期师资培训,培训师资420人。

2017年中国3D打印教育装备发展论坛圆满结束