关键词：3D打印技术；创新能力；大学生创新创业能力
中图分类号：G434 文献标识码：A 文章编号：1671-7503（2015）17-0024-04
在高速发展的信息时代，创新已经成为社会发展的驱动力，创新人才培养已成为我国高校人才培养的核心目标。《国家中长期教育改革和发展规划纲要》（2010-2020年）指出，要适应国家和社会发展需要，遵循教育规律和人才成长规律，深化教育教学改革，创新教育教学方法和拔尖创新人才培养模式，培养一批拔尖创新人才，产生一批国际领先的原创性成果，为提升我国综合国力贡献力量[1]。教育部高等教育司司长张大良指出，在新发展阶段全面提高本科教育质量的举措之一就是把创新创业改革作为突破口，以转变高校教育观念为先导，以培养全体学生的社会责任感、创新精神、实践能力和创业意识为要义，在人才培养的全程融入创新创业教育理念，大力推动高校更加重视和做好创新创业教育工作[2]。创新教育是信息时代学校教育的必然选择。加快创新人才培养鼓励大学生自主创业不仅仅是国家发展和时代的要求而且是解决高校毕业生就业问题的有效途径。近年来，3D打印技术作为一种新兴可视化技术，在医学、工业设计、建筑、航空航天等领域已经取得了一定的成就，将3D打印技术引入到高校教育领域能够对大学生创新创业能力培养起到重要的作用。
一、大学生创新创业能力概述
创新是指人们运用所掌握的知识或技能去解决某个问题，在这个过程中突破常规的思维方式，产生了新的结果[3]。创新能力是指在前人发现或发明的基础上通过自身的努力创造性的提出新发现、发明或改进革新方案的能力[4]。创新能力本质上是人重新认识和解决问题的能力表现，从心理学角度来说是人普遍具有且可以激发的能力。创业是指创业主体将自己已有的知识和经验运用于社会实践，从而实现自我价值。大学生创业包括创业意识、创业能力和创业潜能三大要素。创业能力是创业的核心要素，创业潜能是创业成功的保障。研究者们对创新创业能力没有给出具体的定义，但是对于“什么是创新创业教育”有统一的看法。创新和创业有着密切的关系，创新是创业的基础，创业实践离不开创新，创新教育的成败需通过大学生未来创业实践检验，因此把创新教育和创业教育合在一起称为创新创业教育[5]。创新创业能力强调的是学生的基本素质、创新精神和创造性思维，同时，注重学生的理论知识和实践能力，尤其是自我创业意识和创新操作能力，具备能够独立自主发现问题、解决问题并提出自己的新观点的能力，同时，又具备创业意识，对创业有所追求的能力[6]。
大学生创新创业能力是指大学生既具备创新能力，同时又能把握机遇，善于利用和创造条件，使自己的创新能力在创业实践中发挥作用的一种综合性能力，包括坚实的理论基础和过硬的技术水平、创新创业意识、创新思维和创业潜能。培养大学生创新创业能力是新时代教育工作长期且艰巨的使命，开展创新思维培养并在创新意识的驱动下激发大学生的创业潜能是其唯一路径。在具备扎实理论知识和技术的基础上培养大学生的创新思维，为创新实践奠定基础。在创新创业意识的驱动之下，激发大学生的创业潜能，使其投身于实践，将创新融入实践开展创业活动。
二、3D打印技术在大学生创新创业训练项目中的应用
1.3D打印技术概述
3D打印技术，又称三维打印技术，是一种快速成型技术，它以数字化模型为基础，运用粉末状金属或塑料等可黏合材料，通过逐层打印的方式构造物体[7]。3D打印技术可将人们构想的虚拟物体转化为可穿戴可展示的实体，是一种通用技术。3D打印技术适合需要快速制作模型的领域因此在在工业制造、建筑设计及医疗中已得到广泛应用，在正式和非正式学习活动中也逐渐得到了推广。
与传统技术相比，3D打印技术有其独特的优势。首先，通过3D打印机可直接将计算机中的三维图形快速形成任何形状的物体，实现个性化设计；其次，在3D打印技术的支持下，可以将设计转化为可展示的实物，拓展思维和想象空间；更重要的是3D打印机可打印学生们设计的原型产品，有助于他们改善自己的设计，并更好地理解他们的创作过程。将3D打印技术应用于教育，是为教学提供思想、智慧和科技相融合的最佳路径，通过将技术与教育有机整合拓展人的感觉和知觉，促进思维能力的发展，提高学生创新能力。
2.3D打印技术在大学生创新创业训练项目中的应用
大学生创新创业训练项目是我国“十二五”规划期间教育部决定实施的一项工作计划。教育部在“大学生创新性实验计划”实施5年的基础上，将原来的“大学生创新性实验计划”更名为“大学生创新创业训练计划”。项目形式由原来的“创新训练项目”拓展为“创新训练项目、创业训练项目、创业实践项目”。
大学生创新创业训练计划的目标是通过该项目促进高等学校转变教育观念，改革人才培养模式，强化创新创业能力训练，增强高校学生的创新能力和在创新基础上的创业能力，培养适应创新型国家建设需要的高水平创新人才。国家级创新创业训练计划内容包括创新训练项目、创业训练项目和创业实践类项目三类。
创新训练项目是本科生个人或团队在导师指导下，自主完成创新性研究项目设计、研究条件准备和项目实施、研究报告撰写、成果（学术）交流等工作。 创业训练项目是本科生团队，在导师指导下，团队中每个学生在项目实施过程中扮演一个或多个具体的角色，通过编制商业计划书、开展可行性研究、模拟企业运行、参加企业实践、撰写创业报告等工作。
创业实践项目是学生团队在学校导师和企业导师共同指导下，采用前期创新训练项目的成果，提出一项具有市场前景的创新性产品或者服务，以此为基础开展创业实践活动[8]。根据“地方高校国家级大学生创新创业训练计划项目名单”中的项目名称和对应的项目简介，对2012年到2014年的大学学生创新创业训练计划立项课题数量及所属学科领域进行分类归纳，统计处理数据，分析了3D打印在大学生创新创业训练项目中的应用情况。
图1 2012-2014年大学生创新创业训练项目总量
与应用3D打印的项目总量对比图
图2 应用3D打印的项目
在大学生创新创业训练项目中所占比例图
如图1、图2所示，图1是2012年到2014年每年大学生创新创业训练项目的项目总量折线图与使用3D打印技术的项目对比图，图2是应用3D打印的项目在大学生创新创业训练项目中所占比例图。从中可以看出申请大学生创新创业训练项目总量在逐年大幅度的增加，这反映了国家越来越重视大学生创新创业教育。党的十八大报告中也提出“创业带动就业，提高创业能力；鼓励青年成长，支持青年创业；创业中离不开创新”等关于创新创业教育问题。当前，把促进就业摆在突出的位置上，如何实现就业和创造更多的就业岗位是国家、社会以及个人需要思考和解决的问题。这种趋势表明高等学校正在转变观念，开始重视大学生创新创业能力的培养，人才培养模式也有所变化，学校由单纯接受性教育向创新性教育转变。在信息技术快速发展、科学技术高度发达的今天，在教学中恰当地运用现代教育教学方法和技术是信息社会对教育的紧迫要求。3D打印技术是一种新兴技术，被认为是第三次工业革命的标志，随着技术的成熟和其价格的下降，逐渐应用到各个领域。3D打印技术在教育领域发挥着重要作用，尤其是在大学生创新创业能力培养中。
图3 大学生创新创业训练项目中3D打印的应用比例
3D打印在大学生创新创业训练项目各个学科领域中所占比例如图3所示。在大学生创新创业训练项目中，3D打印主要应用于3D打印机的研发、个性化产品的制作、工业设计、医疗领域和模型模具打印等五方面。根据对大学生创新创业训练项目中3D打印应用比例的统计，如图3发现研发3D打印机的项目所占比例最大。在创新创业训练项目中32.86%的项目在研发3D打印机及3D打印耗材，这种现象揭露出3D打印机自身存在的问题即3D打印机的打印耗材种类少且价格昂贵，只有部分经济发达地区的学校以及企业集团有能力采购。只有开发更多可打印材料，制作出体积小且方便使用的3D打印机，才能做到更大范围的推广，进而引入到教育领域，真正发挥3D打印技术在教育教学中的作用。使用3D打印机制作个性化产品所占比例22.86%，在工业设计领域占18.57%。个性化产品制作和工业设计领域都是重在设计。个性化产品的制作中，3D打印提供个性化的需求服务，消费者可以根据自己的需求设计产品并将其打印出符合个性化需求的成品。在这个过程3D打印技术创设了创新的条件和技术支持，不仅仅是研究者，普通用户和消费者也能参与创新设计中。工业设计中，利用3D打印机快速打印形状复杂的机械零部件，大大缩短产品生产周期，提高生产效率。3D打印技术在模型模具制作中的应用12.86%，用3D打印技术快速制造出的模型或样件可直接用于新产品设计验证、功能验证、外观验证、工程分析等，有利于优化产品设计。
在大学生创新创业训练项目中，3D打印技术在设计领域包括个性化产品的设计和工业设计应用比较广泛，所占比例高达42%。设计的关键就是要创新，这说明3D打印技术在大学生创新能力培养中发挥着重大作用。
三、3D打印技术在大学生创新能力培养中的优势分析
1.为培养大学生创新思维创设良好的条件
在创新创业能力中理论知识和技术水平是大学生创新创业能力培养的前提；创新创业意识是大学生创新创业能力培养的动力；创新思维是大学生创新创业能力培养的核心；创业潜能是是大学生从事创新创业活动的保障。戴尔的“经验之塔”理论强调先从具体的经验入手，逐步进入抽象经验。在教学过程中，要善于用各种媒体，要学会把一些先进技术引用到教育，使教学活动更具体，利用一些媒体与一些先进技术来弥补各种直接经验的不足，为抽象经验奠定基础。3D打印作为一种快速成形技术，能打印各种复杂形状的产品。3D打印技术在本质上是多媒体技术的延伸，是虚拟现实技术的延伸，它拓展了人的知觉和感觉，促进了思维能力的进一步发展[9]。将3D打印引入实践教学，能够为学生创新能力训练创设良好教学的情景。通过大胆设计，建立三维模型，3D打印机就能将三维模型打印为可触摸可展示的实体。3D打印技术在把模型转化为实物的过程中激发了学生创新的勇气和创新思维。
2.激发学生的创新动机
创新动机是推动人们从事创新活动的内部动力，是创新行为的发端。兴趣是引起学生学习动机的内部因素之一，3D打印技术能够将设计的模型呈现成立体直观的实物，这种快速成型技术能够充分调动学生的学习积极性，激发学生的创新动机。例如：在通用技术课程的建筑及其设计教学中，通常教师是利用多媒体图片、动画和视频等为学习者创建一种信息化学习环境，但这种教学缺乏对真实事物探索实践机会。3D打印技术的出现变革了传统讲授演示的教学方式，学生成为探究实践的主体。可视化的3D打印技术，将学生的设计模型打印成立体实物，营造更逼真的学习环境，给学生带来强烈的现场感，能够显著提高学生的学习兴趣和创新意识。
创业潜能包括创业者的个人素质和各方面的能力如学习能力、协作能力和交际能力等是大学生从事创新创业活动的保障。使用3D打印机打印一个物体的流程分为三个步骤：提出有创意的设计、建立三维模型和打印。学生参与到每一阶段当中，通过一系列活动，能够提高学生观察能力、协作能力和实践动手能力。实践是提高知识内化和掌握程度的主要途径，同时，实践能力也是学习者发展研究能力和创新能力的基石[10]。实践和创新有着密切的联系，实践促进创新，创新引导实践。创新能力训练就是让受训者在实际生活中能应用学校所学的技能，其目标就是激发受训者创新意识并能够有意识地运用创新方法。
四、结束语
根据对2012-2014年国家级大学生创新创业训练计划项目分析可以看出，3D打印技术在国家级大学生创新创业训练计划项目中呈现逐年增加态势。3D打印技术作为一种新兴信息技术，在培养大学生创新思维和创新实践能力方面具有重要的应用前景。
参考文献：
[1] 《教育改革和发展规划纲要》关于培养拔尖创新人才方面的摘 要[EB/OL].http：//www.g12e.org/sfci/yaowenc8.shtml.
[2] 高校人才培养呈现三大亮点——访教育部高等教育司司长张 大良[N].中国教育报，2014-11-13.
[3] 何俊敏.高中创新意识培养问题的分析及其教育对策[D].武汉： 华中师范大学，2014.
[4] 何静.大学生创新能力开发与应用[M].上海：同济大学出版社， 2011：5-6.
[5] 韩孟洁.加强大学生创新创业教育的思考和实践[J].电子科技 大学学报，2009，（05）：2.
[6] 欧阳泓杰.面向创新创业能力培养的高校实践教学体系研究 [D].武汉：华中师范大学，2014：17-18.
[7] 李青.3D打印：一种新兴的学习技术[J].远程教育杂志，2013， （04）：6.
[8] 教育部关于做好“本科教学工程”国家级大学生创新创业训练 计划实施工作的通知[EB/OL]. 本文由wWw.DyLw.NeT提供，第一论 文 网专业代写教育教学论文和论文代写以及发表论文服务，欢迎光临dYlw.nET
http//www.moe.gov.cnpublicfilesbusinesshtmlfilesmoes59722014 04xxgk_166881.html，2012-3-21.
[9] 童宇阳.3D打印技术在中小学教学中的应用研究[J].现代教育 技术，2013，（12）：2.
[10] 花燕峰，张龙革.3D打印技术在教育中的应用[J].中小学电教， 2014，（06）：3.
*基金项目：国家社科基金一般项目“高校信息化建设的结构、过程 和机制研究”（12BGL097）.