2025年4月，南極熊獲悉，美國西北大學材料科學與工程系采用了一種全新的實踐教學方法，用于培訓學生的樹脂軟材料定制能力。Ryan Truby 教授的“MAT_SCI 331：軟材料”課程現已開設 3D 打印樹脂設計實驗室，學生可以在此創建和優化自己的打印材料。學生團隊將使用十幾臺來自縱維立方Anycubic桌面樹脂 3D 打印機，為特定應用開發定制樹脂配方。

△一張球隊拆卸的帶扣照片，采用定制樹脂3D打印而成。（圖片來源：Ryan Truby）

重新設計的課程要求學生制作能夠承受重載的功能性塑料扣。學員將通過六個強化實驗，重點關注3D打印、材料表征和機械測試。這種方法將理論概念與實際應用相結合，讓學生親身體驗修改樹脂配方如何影響打印部件的性能。

△Anycubic 7寸10K Mono 4 Ultra光固化3D打印機，國內售價約1600元

Anycubic的消費級LCD光固化3D打印機，憑借高質量在全球范圍內賣出了上百萬臺。

材料科學教育新模式

材料科學與工程系和機械工程系的瓊和唐納德·布魯爾初級教授和助理教授Truby 強調，實踐學習能夠將基礎工程概念與新興工程概念聯系起來。該課程的 3D 打印樹脂設計實驗室建立了將工程基礎與實際應用相結合的模型。通過解決復雜的設計挑戰，學生不僅可以加深對材料科學的理解，還能增強他們為實際應用設計材料的能力。

Truby 說道：“3D打印技術需要跨學科的材料科學與工程知識，涵蓋有機化學、聚合物物理學、流變學和力學，”特魯比說道。他領導的這個項目獲得了特魯比2023-24年度塞爾獎學金以及與喬納森·埃默里教授共同獲得的2023年度墨菲學會獎的支持。

學生們對這種實踐教學模式的體驗非常積極。三年級本科生Julia Wiater說道：“這門課大大超出了我的預期，提供的實踐經驗遠超預期?！?/p>

她的同學Hayden Williams補充道：“我感覺自己擁有了很大的自主權，這很好，因為大多數其他實驗課程都側重于某個特定的測試或實驗?！?/p>

△學生團隊回顧他們的3D打印成果，并討論改進樹脂配方的后續步驟。JosephIMongane

Truby說：“在我的所有課程中，我都努力創造學習機會，讓學生能夠將現有的工程基礎知識與成為現代工程師所必需的新興知識聯系起來。我還鼓勵學生將成功和失敗視為學習過程中不可或缺的一部分。傳統的課程不像實踐項目那樣，能夠讓學生從失敗中學習?！?/p>

Wiater回顧了課堂如何在她與同學們一起學習的同時培養了她解決問題的能力。Wiater說：“這門課程鼓勵我改進解決問題的方法，增強我的關鍵決策能力，并讓我能夠有效地向更廣泛的受眾傳達我的想法?！?/p>

在負責開發長篇實驗室的職責時，Evenchik 發現教學經驗對于學生來說與學習經驗同樣有價值。他說：“我學到的這些技能將會伴隨我未來的職業生涯?！?/p>

關于西北大學材料科學與工程系

西北大學工程學院材料科學與工程系成立于60多年前，是世界上第一個材料科學學術系，至今仍處于該領域的前沿。我們的研究圍繞四個對社會至關重要的領域：能源材料、可持續材料、醫療材料以及用于材料發現和表征的人工智能。我們通過與西北大學內部、國家實驗室、博物館和其他外部合作伙伴建立深入的跨學科合作伙伴關系來開展研究。這不僅為研究人員創造了理想的環境，也為學生創造了理想的環境，讓他們接觸到各種各樣的設施、實習和交流機會，以及一個引導他們進行研究轉化的創業環境。

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