前言：教育教学质量是学校生存发展的生命线。近年来，学校围绕应用型人才培养目标定位，不断深化教育教学改革，人才培养质量得到了大幅提高。随着教研教改工作的深入推进，广大一线教师中涌现出一批敢于探索、勇于创新的改革者，他们结合自身教学实践，从教法、学法等方面进行了大胆尝试，取得的先进教改经验在促进教师教学能力提升、提高人才培养质量等方面发挥了重要作用。

为总结我校教师的成功教学经验，充分发挥优秀教学案例的引领示范作用，促进教师之间相互学习与提高，更好地推动课程教学改革，优化课堂教学效果，提高教育教学质量，学校在全校范围内组织开展了优秀教学案例评选活动。案例评选活动得到了广大教师的热情支持和积极参与，尤其是近年来获得各级教学成果奖、主持省市级及校级重点教改项目的教师对已有成果进行了精心总结并踊跃申报，二级院系对本单位申报案例进行初步审核后，择优推荐至学校，学校组织专家评审，评选结果经公示无异议，最终评选出优秀教学案例51篇。

为进一步促进教师之间的学习和交流，教务处组编了这套《郑州科技学院优秀教学案例集》，入选的优秀教学案例均来自教师真实的教学实践，是广大教师多年来扎根教学一线、辛勤工作的结晶，其中反映的教学过程和活动事件符合学校教学改革精神，符合应用型人才培养的特点，符合学生认知规律，案例展现的现代教育教学新理念、新模式、新方法、新策略以及现代教育技术的应用对教师实施教学具有正确的导向性，值得每位教师借鉴学习。

“他山之石，可以攻玉”，希望广大教师积极学习借鉴优秀教学案例，汲取先进的教育理念和教学方法，主动进行教学反思，不断提升业务水平。各部门要进一步做好优秀教学案例的学习推广工作，引导广大教师深入开展教学研究，充分发挥优秀教学案例的示范作用。俗话说“教无定法”，每位教师都应当继续加强教学研究，积极探索实现高效课堂的新方法、新途径，不断总结教学经验，探索教学改革，为提高自身教育教学能力、提高学校教学质量作出新的贡献。

基于3D打印技术的创新型人才培养初探

机械工程学院 潘爱琼

英国《经济学人》在《第三次工业革命》中表示，3D打印技术以其独特的技术优势将推动第三次工业革命的实现。同时，美国《时代》周刊也将3D打印技术列为美国十大增长最快的工业。美国总统奥巴马在其第二个任期内的首个国情咨文演说中明确强调了3D打印技术的重要性，表示3D 打印技术有潜力成为变革人们创造力的技术。而当今时代对创新型人才的需求日趋强烈，学校肩负着培养创新型人才的历史使命，在教育教学中如何培养学生的创新精神和实践能力一直是国内外教育界关注的热点问题。2014年6月18日，美国总统宣布在全美引入3D打印机产业推进中小学教育改革，并表示3D打印产业可以促进创新，激发企业家精神，重振美国制造业。鉴于3D打印技术的在教育领域的巨大影响力，探讨如何利用该技术为我国培养创新型人才具有重要意义。

一、3D打印技术概述

（一）3D打印技术原理

“3D打印技术（3D Printing）”起初仅是纵多“快速成形技术（Rapid Manufacturing）”分类中的一种。随着快速成形技术在全球各行业中的持续升温，为了便于理解和推广，传媒界及民用领域普遍将快速成形技术形象的统称为“3D打印技术”。其技术原理是，先在计算机中生成零件的三维实体模型，然后将模型按一定厚度分层切片，即将零件的三维形状信息转换成一系列的二维轮廓信息，最后在数控系统的控制下，通过喷头的精确运动可逐层成形目标零件。这种基于“增材制造（Additive Manufacturing）”的原理是制造技术发展史上革命性的进步，该方法与传统的材料去除加工法截然相反，通过增加材料即可直接制造与相应数学模型完全一致的三维物理实体模型。

（二）3D打印涉及的关键技术及其应用

3D打印技术是一种集多领域知识于一体的先进制造技术，主要包括：机械设计、计算机技术、数控技术、材料科学、逆向工程等技术领域，能为学习者提供一个尖端的综合性学习平台。

3D打印技术已应用于工业制造、医疗、文化娱乐、创意设计、教育等领域。欧洲飞机制造商空客集团的首架最新型宽体客机A350XWB测试机安装了3D打印零部件，部件的生产成本和制造时间均节省约70%，其中3D打印的舱体支架获得了“2014年德国工业创新大奖”。在医疗方面，只需选用合适的生物医用材料，利用3D打印技术就可为患者进行器官修复、重建组织，有利于个体化医用模型的制定。2014年12月4日，来自Autodesk、3D Systems公司以及南加州大学创新科技研究所的3D 打印团队为奥巴马扫描并打印超高精度头像，这引发了又一轮3D打印热潮。

二、我国创新型人才培养过程中存在的突出问题

提高自主创新能力、建设创新型国家必须依靠创新型人才。从一定意义上说，创新型人才正以前所未有的时代需求承载着推进国家自主创新，实现中华民族伟大复兴的历史使命。但目前我国在创新型人才培养过程中仍存在一些突出问题。

（一）重知识灌输轻能力培养

教师授课偏重知识灌输而忽略能力培养，不能适应创新型人才的培养要求。教师在教学中普遍实施的是注入式讲授教学法，教学模式僵化，教学过程以教师语言灌输为主，学生只是被动的接受知识，这种教学模式的普遍存在不利于培养学生的独立思维能力，更谈不上创新能力培养。

（二）重理论教学轻实践探索

我国学校教育大多以理论教学为主体，实践教学只是陪衬或者应付，而且多数实验安排仅仅是对课本理论的简单验证，缺少综合性、设计性实验的设置，不利于学生将专业理论知识应用于实践探索，不利于增强学生的动手实践能力，也导致“学不以致用”的现象产生。

(三)重专业教育轻综合教育

受传统应试教育影响，我国大中小学学生普遍重视重点知识和必考内容的学习，而忽视“非重点”知识的重要性，对一些课外知识，更是没有精力也没有兴趣专研，很难形成丰富的知识储备。在教学中课程“各自为政”的现象严重，每门课程自成体系，缺乏学科间的交叉融合，不能为创新奠定基石。

三、3D打印技术应用于创新型人才培养的科学性

创新型人才培养的最好场合和手段是日常教学活动，如何有效利用有限的课堂教学时间培养学生的创新能力是值得教育工作者重视的问题。3D打印技术为现代教学提供了新的媒体形式，有助于开创新的教学活动方式。情境学习理论、“经验之塔”理论等都可以作为3D打印技术应用于创新型人才培养的理论基础。

（一）情境学习理论

情境学习理论是当代西方学习理论领域的研究热点。情境学习理论认为学习过程不是传输的过程，也不是接受的过程。学习是包括互动的意图——行动——反思活动的实践。3D打印技术应用于教学活动可以为师生提供充足的互动空间，通过分配教学模型、设计任务调动学习者的参与积极性，在具体设计过程中不断商讨、优化方案形成良好互动氛围，最终利用3D打印机制作模型进行验证，实现对整个设计过程的深刻反思。教师从知识权威转变为学习者学习的促进者，引导学习者应用习得的知识来解决“现实”问题。情境学习理论强调知与行的交互性，认为知识寓于情境之中，学习者需亲临其境、参与实践去获得知识。将3D打印技术用于教学活动，学习者可通过参与实践活动，与已有的知识经验建立联系，深化知识和意义。

（二）经验之塔

“经验之塔”是由美国视听教育家戴尔在《教学中的视听方法》中提出的，该理论把学习内容划分为三个大类的经验：做的经验、观察的经验和抽象的经验。

3D打印技术能够将物体从虚拟的数字模型直接制造出三维实体产品，真正实现产品的设计制造一体化。学习者可以利用所学知识自己尝试设计、制作3D打印机或者创意产品，将所学知识运用在实践中，学习者在这种真实环境中获得感性认识，可以通过直接感知获得具体“做的经验”。

（三）3D打印技术应用于创新型人才培养的具体实践

3D打印在教育领域中的应用已受到研究者的关注，一些国家和组织也开始对3D打印的教育应用进行探索。Makebot Academy计划让全美的学校拥有3D打印机，以此来推动STEM教育。英国教育部门发起了3D打印技术教学试验项目，以21所学校为试点，帮助学生从实用的角度来理解数学和科学，试验获得成功后，该部门继续捐赠50万英磅希望将3D打印技术引进更多学校。澳大利亚维多利亚州政府联合墨尔本大学在2013年推出了Quantum Victoria（QA）项目，以此培训学生的科技理工素养。日本经济产业省(METI)决定选择一些大学和技术学校进行资助，所引进3D打印技术和设备费用的三分之二可得到政府的财政补贴，并计划在2015年将该政策推广到中小学。韩国科学和教育部门计划将3D打印内容加入到高中和大学的软件课程里，让参与计划的学校，探索使用这种技术的潜在好处和挑战。

（四）对3D打印技术应用于创新型人才培养的思考

当今社会的竞争日益激烈，对人才知识形式的要求发生了剧烈变化，从传统的单一知识形式转变为多领域知识融合的形式。而3D打印技术正是一种集多领域知识于一体的技术形式，将3D打印技术应用在教育中就会促使学习者加强多领域知识的学习与融合，契合当今社会对综合型人才的需求。

教育的目的不是单纯传授知识，而更应该注重能力和素质的培养，特别是创新能力的培养。以前那种重知识灌输轻能力培养、重理论教学轻实践探索、重专业教育轻综合教育的方式已不能满足社会对创新型人才要求。3D打印技能为学生的创新制作提供一种更加高效的形式，将极大促进创新型人才的培养。