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3D打印技术在高等教育中的应用与发展
1 前言 随着全球信息化时代的到来，以大数据、互联网、云计算及3D打印等为代表的先进信息技术对社会经济发展及学校人才培养都产生重大影响。新技术的发展推动着课程教学内容和教学方法不断变革，以培养顺应时代发展需求的创新型人才。3D打印作为先进信息技术中一项极具
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　　随着全球信息化时代的到来，以大数据、互联网、云计算及3D打印等为代表的先进信息技术对社会经济发展及学校人才培养都产生重大影响。新技术的发展推动着课程教学内容和教学方法不断变革，以培养顺应时代发展需求的创新型人才。3D打印作为先进信息技术中一项极具发展前景的新兴制造技术，其在工业技术发展及人才培养中都占有重要地位。
　　3D打印技术出现于20世纪90年代，现代工业生产正在从大规模批量化生产转变为小批量和个性化生产，产品的生命周期和投放市场的时间越来越短。在这样的时代背景之下，3D打印技术应运而生[1]。3D打印技术一出现，就在建筑、航空航天、、汽车、机械、电子、电器、玩具、工艺品等许多领域得到广泛应用，被誉为第三次工业革命的重要标志之一，是&具有工业革命意义的制造技术&[2]。随着3D打印成本的大幅下降，使得3D打印不再局限于、科研等高端领域，其逐步走出工厂及实验室，走进家庭和学校，慢慢渗透到日常生活的方方面面。
　　2 3D打印的技术特点与优势
　　3D打印技术作为快速成形技术之一，其生产过程无需任何模具等专用工具，只需将零件的CAD模型（数字模型）输入，无需人工编程，根据离散、堆积原理，在CAD模型的直接驱动下完成材料的有序堆积，自动完成零件的成形制造[3]。3D打印技术是计算机技术、数控技术、高能束技术（激光束、电子束等）、微滴技术和材料科学等学科领域和技术的技术集成，3D打印技术的发展又促进了上述相关学科与技术的发展。3D打印技术依托计算机软硬件技术和数控技术与装备，将产品设计与制造过程中的CAD与CAM高度集成，能够迅速将CAD概念设计或创新设计的物理模型非常精准地&打印&出来。这样，设计者可以根据可视化的物理模型进行设计评价，直观地进行进一步的设计，也可对打印出的产品进行装配干涉检查，进行性能和功能测试、手感测试等，显著提高产品开发的效率和质量[4]。
　　此外，3D打印技术基于离散、堆积原理进行&增材制造&，不需要特殊的模具、工具或人工干涉，可以制造任意复杂形状的三维实体，具有高度的柔性及加工成本低、生产周期短、节省材料等优势。
　　3 3D打印技术在中的应用
　　3D打印技术作为第三次工业革命的重要标志之一，是制造业领域正在迅速发展的一项新兴技术，其在教育应用中亦有深刻的创新实践意义。将3D打印技术应用到教学实践过程中，对学生的动手能力、创新能力及创新思维等的培养都有重要的促进作用，对创新型人才的培养具有积极意义。
　　3D打印被作为一种重要的课堂教学手段，颠覆了传统的教学模式，能够将课本上的知识可视化地展现在学生面前，实现触觉教学，以激发学生的学习兴趣。在国外，3D打印技术在教育领域的应用已十分普及。美国STEM研究院已与Stratasys公司合作，将3D打印技术融入学生的编程课程。在我国，3D打印技术在教育领域的推广和应用已被广泛关注。教育部社区教育研究培训中心启动&i-3D打印实验室&项目，将&教学互动&&设计创作&和&操作体验&等集于一体。3D打印技术在国内高等教育中的应用如下。
　　教学应用 目前国内很多高校已经具有3D打印实验中心、3D打印工程训练中心。教师可以借助3D打印制作生动直观的可视化教具，实现传统教学中的很多抽象画概念实物化[5]，可以结合理论课程开展3D打印实验，让学生通过动手设计，把、机械、物理、生物、汽修等课中的许多抽象概念模型化，然后打印出来，以激发学生投身科学、数学、工程和设计的热情，培养实践动手能力[6]。
　　如在机械类专业中，传统课程设计中的减速箱设计，只要求学生完成理论设计，然后绘制图纸。而现在可以进一步要求学生借助计算机建模技术创建减速箱三维模型，然后通过3D打印设备打印出来，进行设计评价，以锻炼学生对知识的综合应用能力和实践动手能力。
　　科研应用 目前很多高校师生在依托3D打印技术和3D打印设备进行科研项目申报和研究。例如：专业的师生依托3D打印技术和生物材料进行人体骨骼及其他器官的打印研究；汽车专业的师生依托3D打印技术进行汽车零部件或整车的打印研究[7]；建筑专业的师生利用3D打印制作建筑模型、桥梁模型；等等。学生还可以依托3D打印技术进行产品自主创新设计或结合三维扫描仪等工具进行产品逆向设计，完成产品的创新设计与开发。国家大学生创新创业训练项目中就有很大一部分是基于3D打印技术的项目。
　　创新创业应用 随着3D打印技术的应用普及，在高校中出现学生依托3D打印技术和互联网平台进行创业的热潮。例如：学生依托3D打印设备和3D扫描机创立3D照相馆；通过互联网成立网上3D打印云平台，进行个性化3D打印产品的设计与定制生产；很多爱好3D打印的学生成立3D打印创客俱乐部及3D打印空间等，打印售卖个性化优盘、游戏模型及动漫模型等创意产品[8]。利用3D打印、大数据及互联网等先进信息技术，学生可以将具有创造性价值的个性化想法变为实际，最终成为创新创业的新路径、新方向。
　　4 3D打印技术在高等教育中的发展
　　&十三五&规划纲要在对&现代产业&的提案中明确写到：&大力推进先进半导体、增材制造（俗称3D打印）、智能系统等新兴前沿领域创新和产业化，形成一批新增长点。&随着3D打印技术的不断发展，未来对3D打印专业应用技术人才的需求将会大大增加，国内高校尤其是工程应用技术型大学有必要率先开展3D打印技术的教学及实践，训练学生3D打印的动手能力和思维能力，培养3D打印应用型技术人才，顺应未来3D打印市场的人才需求。
　　3D打印目前在国内高等教育中的应用主要在相关专业，还未普及到各个学科。为推动3D打印技术在教育领域的普及应用，教育部提出&3D打印进校园&项目，倡议有条件的学校率先建立3D打印工程训练中心。3D打印应用型技术人才培养中实践教学是关键，所以高校需要加强3D打印教学基础硬件设施建设，加强3D打印实验室、实习实训基地、实践教学共享平台建设。同时开展针对3D打印的项目化教学、可视化教具制作、创客空间及翻转课堂等教学模式，培养不同学科学生3D打印的基础知识与应用能力。此外，可以通过与企业和单位共建3D打印实训基地，发展与相关企业、行业的合作，推进产学研协同创新，形成资源共享、人才共有、过程共管的人才联合培养机制。
　　5 结束语
　　事实证明，在高等教育中引入3D打印，能够将学生的动手和动脑结合起来，调动学生学习的积极性与主动性，实现边做边学。3D打印将会进一步在高等教育甚至中推广和普及，更多地融入教学过程，这对学校的教学模式、教学资源以及教师的专业发展都是新挑战。要想将3D打印技术更好地应用在高等教育的人才培养中，还得进一步增强高校之间、校企之间的合作与交流，实现资源、信息、技术及人才的共享。
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　　[3]杨继全，徐国财.快速成型技术[M].北京：化学工业出版社，.
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　　[5]张佳琦.3D打印技术在地理教学中的应用研究[D].上海：华东师范大学，2015.
　　[6]高奇，曾红，等.基于3D打印技术的快速模具制造开放实验探讨[J].实验技术与管理，2016（1）：205-207.
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　　[8]李青，王青.3D打印：一种新兴的学习技术[J].远程教育杂志，2013（4）：29-35.
出处：中国教育技术装备作者：王光艳 冷光明 罗青龙
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400-888-75013D打印技术及其影响展望+文献综述
通过查找阅读大量的相关文献，对3D打印技术的工作原理及技术分类进行了详细的阐述并分析其发展前景，使人们清楚地认识到3D打印技术具有广阔的发展前景
摘& 要：近年来3D打印技术在发达国家迅速兴起，该技术在鞋类、珠宝、、和施工（AEC）、工业设计、汽车，航空航天、牙科和医疗产业、地理信息、土木工程、枪支、教育以及其他领域都有所应用。作者通过查找阅读大量的相关，对3D打印技术的工作原理及技术分类进行了详细的阐述并分析其发展前景，使人们清楚地认识到3D打印技术具有广阔的发展前景。8569
关键词：3D打印技术；工作原理；发展前景
Prospects for the 3D Printing Technology and Its Impacts
Abstract: In recent years, the 3D printing technology grew rapidly in developed countries, the technology has been employed in shoes, jewelry, architecture, engineering and construction (AEC), industrial design, automotive, aerospace, dental and medical industries, geographic information systems, civil engineering, guns, education and other fields. There is a detailed introduction to the operational principle and technique classification of the 3D printing technology and analyses its development prospects by consulting a large number of relevant literature, and makes people be aware of the 3D printing technology has a broad development prospects.
Key words: 3D T Development prospect
1.3D打印技术&& &2
2.3D打印机的工作原理&& &3
3.3D打印技术的分类&& &3
3.1SLA技术&& &4
3.2SLS技术&& &5
3.3FDM技术&& &5
3.4LOM技术&& &6 源自L六^维:论`文~网-.加7位QQ www.lwfree.cn
4.3D打印技术的应用及发展前景&& &6
4.13D打印技术的应用&& &6
4.23D打印技术的优点&& &7
4.33D打印技术的局限性&& &7
4.43D打印技术未来发展的主要趋势&& &8
5.结束语&& &8
致谢&& &10
3D打印技术及其影响展望引言
3D打印机就是可以&打印&出真实物体的一种设备（如图1），之所以称之为&打印机&是因为该项技术参照了喷墨打印技术的原理，因为分层加工的过程与喷墨打印的过程十分相似，但是不同的是，普通的打印机是在纸上喷一层墨粉，形成二维（2D）的文字或图形，而3D打印则是能&打& 出三维的立体实物[1-3]。近来， 3D打印技术在发达国家兴起，前不久在上流传的3D打印机打印的枪械零件（如图2）和人物头像（如图3），引来了许多网友的围观。3D打印现在已经不再只是概念的产物，全球已经有不少公司推出了个人的3D打印机，它在人们的日常生活中已经开始慢慢普及。
3D打印相对于其他的添加制造技术而言，具有价格便宜，速度快，高易用
图1 3D打印机实物图
图2 3D打印机打印的枪械零部件&&&&&&& 图3 3D打印机打印的人物头像
性等优点。功能上与激光成型技术相同，采用分层加工、迭加成形的技术，即通过逐层增加来生成立体实物，与传统的去除材料加工技术完全不一样[4,5]。就该技术目前的发展，目前3D打印技术正吸引着人们的目光及注意力，并正成为一种潮流迅猛发展。 源自L六^维:论`文~网-.加7位QQ www.lwfree.cn
1. 3D打印技术
3D打印技术是近年来在民用市场上出现的一个新词，而&快速成形技术&则是它在专业领域的名称。快速成形技术是在20世纪80年代的后期诞生的，是基于材料堆积法的一种全新的制造技术。它是利用CAD（辅助设计）的数据通过3D打印机，将材料一层一层地堆积成实体原型。它集分层制造技术、CAD、数控技术、激光技术、逆向工程技术、工程、逆向工程技术、于一体，可以直接、自动、快速、精确地将设计成型的CAD的模型转变成为具有一定功能的原型或者直接制造成零件，从而为零件原型制作、新设计思想的校验等方面提供了一种低成本而高效率的实现手段。 3D打印技术及其影响展望+文献综述:
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给出该PVDF传感器的制作以及装配流程。在制作完成后，运用现有...
利用负介电泳的驱动机理实现了油滴的低压驱动，力电模型的计...浅谈3D打印技术在创意包装设计中的应用--《云南大学》2016年硕士论文
浅谈3D打印技术在创意包装设计中的应用
【摘要】：当今社会正在走向新一次工业革命,一系列新技术的应用将改变世界经济的格局。3D打印技术的原理是以数字建模为基础通过逐层叠加并粘合材料的方式来进行增材制造,随着3D打印技术的不断发展,制造方式也有了一定的改变,和传统的制造模式之间有着很大的区别,在产品的形态和结构上面都是更加精准化的,并且在产品的制造过程中也不会额外的增加成本,对于复杂的工艺通过3D打印技术来完成,时间成本将会大大降低。3D打印技术的快速发展将给传统包装设计带来新的启发,对包装设计及其生产模式将注入新的理念。从这一点来看,3D打印技术对于艺术设计的影响不仅仅是体现在技术上面的进步,还有的是从经济基础和制造模式两方面改变了艺术设计发展环境,从以前的批量化制造发展成为了分散化的制造模式。所以如果一个体系所存在的基础都发生了变化,那么一定会使得该体系将会发生彻底性的变革。包装艺术是包装设计中的一个非常重要的部分,3D打印技术应用到包装设计中,将会改变传统的设计理念,为包装设计领域注入新的生命力。随3D打印技术完善与广泛的应用,在艺术设计领域该技术开始被更多的设计师应用在创作之中,随之诞生了更多新的商业模式。3D打印技术在艺术设计领域中的创新应用链接了工业行业与艺术行业,将二者完美的融合,使艺术品功能化,商业化的同时免去了以往复杂繁琐的工序。3D打印技术与雕塑有着很微妙的关系,随着3D打印进入中国市场和逐渐推广的力度,其优势不得不令人与雕塑联系起来,“每个人都是艺术家、雕塑家”的口号也让3D打印技术越来越亲近普通更加被青睐。传统的包装设计具有强大制造能力,在之后的很长一段时间内都是包装设计的主要方式。但是也有很多和3D打印技术联系非常密切的产品包装种类,改革正在慢慢的发生。3D打印技术最终将会改变传统的包装制造模式,并且设计师的主要职能也会发生相应的变化,不再仅仅是产品的研发者,更大程度上是产品的制造者。
【学位授予单位】：云南大学【学位级别】：硕士【学位授予年份】：2016【分类号】：TB482;TP391.73
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浅谈3D打印技术在工程建设技术上的应用
　　【摘要】随着现代科技的迅速发展，一些新兴的科学技术和一些依靠新技术而产生的机器正在影响着人类的生活，甚至说在不断改变我们的生活。而如何将工程建设技术存在问题有效地依靠3D打印技术来解决，将会产生重大影响。工程建设技术的每一次的完善都会使生产力产生巨大的飞跃，将3D打印技术应用到工程建设会很大程度的解决过去工程建设中的施工技术困难，工期时间长，投资成本过高等一系列难题。而成本的降低会使房价更加稳定降低，房地产经济的回暖，有效的带动经济和社会的稳定发展。本文从3D打印技术与工程建设技术的各个方面进行概括描述，通过各种实例来表明二者相互结合运用的巨大优势，也证明了这是一种社会发展的必然趋势。 中国论文网 /6/view-7313420.htm　　【关键词】3D打印技术；应用；工程建设技术；生产力的飞跃 　　引言 　　将3D技术有效应用于工程建设将会使传统的工程建设发生重大改变，有效的提高建设效率，降低工程成本，有效的缓解现今房价带给社会的压力，在建筑业和房地产行业将会产生重大变革。 　　1.3D打印技术概述 　　1.1 3D打印的定义 　　3D打印（3DP）即快速成型技术的一种，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。它是一种以数字模型文件为基础，来进行打印的技术。 　　1.2 3D打印技术的应用领域简介 　　3D打印通常是采用数字技术材料打印机来实现的。最初被应用于各种模型的制造这些方面，后来被应用于一些产品的直接生产，和完全使用这种技术而生产的产品。该技术在珠宝、鞋类、工业设计、建筑、工程和施工（AEC）、汽车，航空航天、牙科和医疗产业、教育、地理信息系统、土木工程、枪支以及其他领域都有所应用。 　　2.3D打印技术在工程建设领域中的应用 　　2014年8月，在上海张江高新青浦园区内有10幢3D打印建筑被交付使用，作为上海市内动迁工程的办公用房。这些所有的建筑墙体都是用建筑垃圾制成的特殊“油墨”，依据最初设计的图案和建筑模型，由一台3D打印机经过一步步打印而成，在经过仅仅24个小时最终成功的建造了这10幢别墅。这在当时的建筑行业产生了巨大的反响。而造成这种效应的原因就是“3D打印技术”。利用光固化和不断的纸层折叠等技术快速安全的形成人们所需要的电脑中的模型。它与普通打印工作原理基本相同，打印机内装有液体或粉末等“打印材料”，与电脑连接后，通过电脑控制把“打印材料”一层层叠加起来，最终把计算机上的蓝图变成实物。这打印技术称为就称为3D打印技术。原本需要施工工期更长，施工难度更大的，施工手续更加复杂的，施工成本更高的项目在3D打印技术的合理应用，产生了更加科学，更加经济适用的结果。 　　2.1 3D打印技术在工程建设领域上应用的优势 　　2.1.1极大的缩短了施工时间 　　日上午，由3D打印的模块新材料别墅现身西安，建造方在三个小时完成了别墅的搭建。据建造方介绍，这座三个小时建成的精装别墅，只要摆上家具就能拎包入住。在传统的施工建设中，一幢别墅从勘探，设计，采购，施工，试运行等一系列完备的施工过程，至少需要一年的时间。而在运用3D打印技术的情况下，有效的缩短了施工建设时间，在极短的时间内产生了相同的工作效益，提升了工作效率。 　　2.1.2大幅度的降低了施工所需要的成本 　　在房地产市场火爆的今天，房价居高不下，所有建筑房屋的材料价格也是让人无可奈何。而3D打印技术的材料，就是利用了人们之前施工建筑的废料。2014年1月，数幢使用3D打印技术建造的建筑亮相苏州工业园区。这批建筑包括一栋面积1100平方米的别墅和一栋6层居民楼。这些建筑的墙体由大型3D打印机层层叠加喷绘而成，而打印使用的“油墨”则由建筑垃圾制成。而降低了施工成本，意味着房价的降低，房地产市场居高不下这一局面的改变，解决了这一社会难题，使住不起房的时代离人们远去。 　　2.1.3降低了施工难度 　　传统的施工过程中有许多不可避免的困难，而这些问题对所有的施工人来说都是挑战。而3D打印技术有效的避免了所有施工中的困难，如：天气，夜间施工，地质地形，雨季施工等一系列难题。3D打印技术可以在有限的空间内，足够的材料情况下，不断制造出各种施工所需要的建筑。解决了传统施工带给人们的困难，让人们更加有效率的去解决问题。减小了各种建筑物构筑物一些精细的误差，在3D打印技术的电脑模型中，人们可以做到所有精细数据和器物的准确。 　　2.1.4全新的建筑方式，适用于各种建筑建设中 　　不光在房屋施工建设中人们可以使用这一工艺，在道路建设、桥梁架设、海底隧道的建设等所有的建筑建设活动中，都可以使用3D打印技术，在这种新型工艺的帮助下，可以不断的提升建设效率，带给人们全新的居住使用的体验。 　　3D打印技术必然会在不久的将来应用在人们的建设活动中，在工程建设这一领域产生重大变革。让更多需要它的人为之收益，产生出更多的社会财富，带来重大影响。 　　2.2 3D打印技术在工程建设领域上应用的挑战 　　2.2.1材料的限制 　　虽然高端工业印刷可以实现塑料、某些金属或者陶瓷打印，但无法实现打印的材料都是比较昂贵和稀缺的。另外，打印的材料也有诸多限制，而且打印机也无法支持正常生活中所遇到的各种材料。研究者们在多材料打印上已经取得了一定的进展，但除非这些进展达到成熟并有效，否则材料依然会是3D打印的一大障碍。 　　2.2.2知识产权的忧虑 　　在过去的几十年里，音乐、电影和电视产业中对知识产权的关注变得越来越多。3D打印技术也会涉及到这一问题，因为现实中的很多东西都会得到更加广泛的传播。人们可以随意复制任何东西，并且数量不限。如何制定3D打印的法律法规用来保护知识产权，也是我们面临的问题之一，否则就会出现泛滥的现象。
　　2.2.3人们对这一技术的怀疑和不认可 　　在工程建设速度提高的情况下，人们不禁会对3D打印技术应用而生的建筑产生怀疑，人们会怀疑它的材料，怀疑它的质量，怀疑它是否禁得起时间的考验等一系列问题。这些问题会影响这一工艺融入工程建设中，带来挑战，而这些问题，需要不断由时间去证明，有成功的房屋去向证明3D打印技术是可以完美融入施工工艺中。 　　3.3D打印技术在我国工程建设领域上应用的对策建议 　　随着经济社会发展的转型升级，建筑行业得到了快速发展。建筑施工的质量要想有保证，则必须加强建筑施工技术管理，优化施工技术管理，通过提高安全施工技术，确保在安全施工，降低安全事故的基础上，提高工程施工的质量，改善建筑使用性能。而我国3D打印行业整体上发展不错，设备、材料、软件等核心领域都能够不同程度实现自给，但是在发展过程中也遇到了很多挑战，3D打印技术缺乏了主导的企业发展，稳定的发展模式，还有，目前市场的前景也是不容乐观，核心的技术，器材，软件还需要进口。因此，我国3D打印行业与国外还有不小的差距。所以说，我国3D打印产业化发展还有很长的路走。 　　第一，大力发展3D打印技术，充分的应用发展，做到重点技术重点突破； 　　第二，在宏观方面，国家应该给与足够的政策自由，为核心技术的发展做好环境准备，迎接新技术的到来； 　　第三，在市场方面，做到不断开拓市场，将3D打印技术应用到各个方面，充分发挥3D打印的比较优势，推动3D打印在传统产业的应用； 　　第四，从事3D打印技术的人才应不断推陈出新，表现出良好的学术氛围。 　　日，中共中央政治局常委、国务院总理李克强主持国务院专题讲座，讨论加快发展先进制造与3D打印等问题。在不断的发展中，3D打印技术会更加发展，而与工程建设的融合势不可挡。 　　4.3D打印技术在工程建设领域中的经典案例简介 　　2014年年初荷兰DUS建筑工作室计划在阿姆斯特丹3D打印一座全尺寸的运河房屋。荷兰建筑师将在现场用一个特制的打印机打印房屋的组成部分，预计该工程将在6个月内完工，该特制的3D打印机高3.5米，位于一个集装箱内。每个建筑部件都讲先以1：20的打印比例打印出来进行检验，再以1：1比例打印。不同于普通工厂打印的具体情况，该建筑设计安装施工团队，计划建成一个施工现场作为一个活动场地，房屋的第一层和外立面用聚丙烯材料打印，然而他们希望最终可以在现场使用可以重复利用的生物塑料或塑料来进行打印。该建筑的每个房屋每个细节的设计都致力于研究特定的主体，也就是在最小成本，最优方案，最少时间，最少工作的前提下来实现依靠3D打印技术来完成房屋设计建筑的每一步。比如用“马铃薯粉”作为材料打印厨房。用建筑废料打印墙面。如果该建筑建成后想移走建筑，也只需要将其拆卸成部分再运到另一个地方拼装。充分表明了3D打印技术在工程方面的方便性，可拆装性等一系列优点。 　　5.结语 　　社会的发展离不开科学技术的进步，工程建设技术的未来发展离不开3D打印技术，而3D打印技术会大力推动发展工程建设技术，二者相互联系，相互作用，共同进步。3D打印技术的进步对于房地产市场和整体经济有着重要影响，从点点滴滴，方方面面的去影响和改变人们的生活方式。不久的将来，3D打印技术有可能会代替现有的部分传统施工工艺，成为新兴施工技术要求的重要组成部分，提高效率，节约成本，使建筑工程施工技术上一个新的台阶。我们不得不在现在就时时关注这个新兴科学技术，深入发掘它的潜力，为我们建筑行业所用，让它成为我们建设领域中的一种重要技术手段。 　　作者简介 　　1、李楠楠（1987.11），女，山东省巨野县，汉族，大连财经学院，助教，硕士研究生，从事工程项目管理、建设项目可持续发展研究. 　　2、弓磊（1994.6），男，内蒙古自治区包头市，汉族，大连财经学院，工程管理专业本科在读.
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