楊峰 彭玉龍

[摘 要]隨著信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、先進材料技術(shù)和數(shù)字制造技術(shù)的興起和發(fā)展，3D打印技術(shù)應(yīng)運而生。將其應(yīng)用到土木工程人才培養(yǎng)中，不僅豐富了人才培養(yǎng)體系，還促進了該專業(yè)的教學(xué)改革，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和創(chuàng)新思維，為傳統(tǒng)的土木工程專業(yè)教學(xué)帶來了高科技?xì)庀?。以土木工程教學(xué)現(xiàn)狀為研究的起點，重點探究了其具體應(yīng)用，希望為土木工程高素質(zhì)人才培養(yǎng)貢獻一份力量。

[關(guān)鍵詞]3D打印技術(shù);土木工程;人才培養(yǎng);應(yīng)用

3D打印技術(shù)又被稱做增材制造技術(shù)，是一種新型的制造技術(shù)，以數(shù)字模型為基礎(chǔ)，通過將材料進行逐層堆積，創(chuàng)造出實體物品。3D打印技術(shù)結(jié)合了多種先進技術(shù)，如信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、數(shù)字制造技術(shù)、先進材料技術(shù)等，通過將這些技術(shù)進行科學(xué)融合來進行模型建造。將3D打印技術(shù)運用到土木工程專業(yè)教學(xué)中，通過將其與人才培養(yǎng)方案相結(jié)合，為該專業(yè)教學(xué)帶來新的活力。

一、土木工程教學(xué)現(xiàn)狀

在土木工程專業(yè)教學(xué)過程中，部分教師往往受傳統(tǒng)教學(xué)理念的影響，在講解建筑結(jié)構(gòu)、建筑設(shè)計等課程時，往往采用傳統(tǒng)教具如掛圖、圖片、實物模型等開展教學(xué)。這樣的教學(xué)方式存在著一定的弊端，主要體現(xiàn)在以下幾點。第一，建筑物往往具有復(fù)雜的內(nèi)部聯(lián)系，如果僅用靜態(tài)的教具，往往不能展現(xiàn)其內(nèi)部構(gòu)造，且教學(xué)精度較低，不利于培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)的態(tài)度和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)習(xí)品質(zhì);第二，傳統(tǒng)的建筑實物模型往往由于成本較高，導(dǎo)致部分學(xué)院在教學(xué)中，由于缺乏豐富的建筑實物模型，學(xué)生學(xué)習(xí)和理解難度較高;第三，部分土木工程專業(yè)教師仍采用傳統(tǒng)式的教學(xué)模式即“灌輸式”教學(xué)，不僅導(dǎo)致教與學(xué)的分離，還出現(xiàn)了課堂氣氛沉悶、枯燥，學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性不高等問題。

二、3D打印技術(shù)在土木工程人才培養(yǎng)中的具體應(yīng)用

土木工程專業(yè)人才培養(yǎng)體系包括的方面眾多，如人才培養(yǎng)目標(biāo)、培養(yǎng)規(guī)格、職業(yè)能力培養(yǎng)核心課程群等。在人才培養(yǎng)規(guī)格方面，又進行了具體的細(xì)分，共包括三個部分，分別是人才培養(yǎng)的基本素質(zhì)、基本知識要求和基本能力要求。對這三個部分進行具體的細(xì)分，從而使人才培養(yǎng)方案更科學(xué)、更具針對性。如在人才培養(yǎng)基本能力要求方面，其中兩點為：要求學(xué)生掌握工程材料、結(jié)構(gòu)分析和設(shè)計、地基處理方面的基礎(chǔ)知識，并且具有工程檢測和測驗、施工技術(shù)和組織方面的基本技術(shù)。為了完成人才培養(yǎng)目標(biāo)，需要土木工程專業(yè)教師轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的教學(xué)理念和方式。將3D打印技術(shù)與人才培養(yǎng)方案相結(jié)合，通過將其應(yīng)用到理論教學(xué)、實踐教學(xué)和綜合教學(xué)中，不僅可以推動土木工程專業(yè)教學(xué)的發(fā)展，還能提高人才培養(yǎng)質(zhì)量，可謂是一舉多得。

1.在理論教學(xué)中的應(yīng)用

土木工程專業(yè)是一門獨特的學(xué)科，具有較強的理論性和實踐性。教師想要教好這門課程，提高教學(xué)有效性，應(yīng)從該學(xué)科特點出發(fā)，將理論教學(xué)和實踐教學(xué)相結(jié)合。理論知識是學(xué)生學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)，只有掌握了相關(guān)的土木工程、巖土工程等相關(guān)工程管理和工程造價方面的理論知識，才能為后續(xù)實踐奠定扎實的基礎(chǔ)，才能幫助學(xué)生構(gòu)架完善的知識框架體系。因此，如何教好理論知識成為現(xiàn)階段擺在土木工程專業(yè)教師面前的重要課題。將3D打印技術(shù)應(yīng)用到理論教學(xué)板塊，通過形象、生動的模型，來解決該理論教學(xué)中的重難點，體現(xiàn)其內(nèi)部構(gòu)造，往往具有事半功倍的教學(xué)效果。

2.在實踐教學(xué)中的應(yīng)用

實踐教學(xué)是土木工程專業(yè)教學(xué)中的重要組成部分，其教學(xué)質(zhì)量的高低不僅體現(xiàn)了學(xué)校辦學(xué)水平、教學(xué)特色，還和人才培養(yǎng)效率息息相關(guān)。因此，重視實踐教學(xué)成為現(xiàn)階段土木工程專業(yè)相關(guān)教育工作者的共識。在土木工程專業(yè)教學(xué)中，實踐教學(xué)內(nèi)容包括金工實習(xí)、生產(chǎn)實習(xí)、畢業(yè)實習(xí)以及綜合教育實踐等。將3D打印技術(shù)融入各實踐教學(xué)中，一方面可以提高學(xué)生的實習(xí)積極性，另一方面有利于提高學(xué)生的實踐能力、創(chuàng)新思維和創(chuàng)造能力等綜合素養(yǎng)。在具體實施過程中，土木工程專業(yè)教師可從以下幾點著手。第一，深入推進“工學(xué)結(jié)合”“理實一體”以及“亦工亦學(xué)”教學(xué)模式的改革，建立以實際項目教學(xué)法為驅(qū)動，以學(xué)生為主體、教師為主導(dǎo)的教學(xué)模式。第二，通過課堂和實驗室、理論和模型的有機結(jié)合，實現(xiàn)多渠道、立體式教學(xué)場景的設(shè)置。第三，讓老師和學(xué)生熟悉、了解和掌握3D打印技術(shù)，能夠合理利用3D打印技術(shù)為教學(xué)服務(wù)。例如利用3D打印技術(shù)作為技術(shù)交流和技術(shù)標(biāo)編制的重要助手;利用3D技術(shù)進行空間模型制作，進而檢查結(jié)構(gòu)柱布置是否合理等。第四，對于土木工程專業(yè)部分專業(yè)課程模型制作復(fù)雜、理論知識較為抽象等問題，任課教師可利用3D打印技術(shù)來解決上述問題，如利用該技術(shù)制作簡單適合的教學(xué)模型，例如梁板柱的連接，工程圖學(xué)中的復(fù)雜架構(gòu)、部件等，通過形象、生動的模型，來將這些難懂的知識點進行巧妙化解，來激發(fā)學(xué)生對3D打印技術(shù)的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)其創(chuàng)新思維，促進3D打印技術(shù)在建筑行業(yè)的廣泛應(yīng)用。

參考文獻：

張武村.3D打印技術(shù)在土木工程中的應(yīng)用展望[J].建材與裝飾， 2017（27）.

[作者單位]

南通理工學(xué)院

（編輯：原琳娜）