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3D打印在普通高校学生创新活动中的作用和实践(二)

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
        从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 打印对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。
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