3D打印在職教領(lǐng)域的應(yīng)用探究

單家正　畢忠　梁楊坤??

摘要：本文主要分析了3D打印人才需求以及職業(yè)院校在3D打印專業(yè)建設(shè)現(xiàn)狀，針對(duì)3D打印專業(yè)在未來職教領(lǐng)域發(fā)展應(yīng)用進(jìn)行探究，為后續(xù)職業(yè)院校3D打印專業(yè)建設(shè)提供借鑒。

關(guān)鍵詞：3D打印職業(yè)教育專業(yè)建設(shè)

3D打印技術(shù)由于其在產(chǎn)品設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、應(yīng)用等領(lǐng)域的廣泛性快速得到發(fā)展并逐步向工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域過渡，被譽(yù)為“第三次工業(yè)革命最具標(biāo)志性的生產(chǎn)工具”[1]。3D打印在教育領(lǐng)域引用，給職業(yè)教育在教學(xué)手段和思維方面帶來了重大變革。但3D打印技術(shù)迅速發(fā)展與職業(yè)教育模式轉(zhuǎn)變處在一個(gè)過渡時(shí)期，職業(yè)院校針對(duì)此類職業(yè)人才培養(yǎng)還未形成較為成熟穩(wěn)健模式，均處于嘗試和探索階段[2]。因此，如何切實(shí)提升3D打印高職技術(shù)人才培養(yǎng)水平值得每一個(gè)職業(yè)教育者探索。

1 3D打印與人才需求分析

（1）3D打印技術(shù)分析3D打印技術(shù)目前初步應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域，并在建筑、生物、航空航天等領(lǐng)域得到了驗(yàn)證性應(yīng)用[3]。現(xiàn)價(jià)段3D打印主要有三種方式：光固化（SLA）打印技術(shù)具有成型精度高、節(jié)約材料等優(yōu)點(diǎn)，其缺點(diǎn)是打印材料單一、成品光照易分解；選擇性激光燒結(jié)（SLS）打印技術(shù)可打印材料廣泛、機(jī)械強(qiáng)度高，但其高昂的成本決定該技術(shù)目前無法大面積在生產(chǎn)領(lǐng)域使用；熔融沉積（FDM）成本低、技術(shù)難度小，但其打印材料單一、成型精度差、強(qiáng)度差、對(duì)溫度敏感性高，一般僅限用于手工藝品，很難應(yīng)用于生產(chǎn)領(lǐng)域。因此，3D打印技術(shù)短時(shí)間內(nèi)無法全面取代傳統(tǒng)加工制造技術(shù)，但是在單件小批量、個(gè)性化定制等生產(chǎn)方面具有無法比擬的優(yōu)勢(shì)。隨著學(xué)科技術(shù)不斷完善，3D打印將會(huì)被推向更高層面，其行業(yè)整體將會(huì)呈現(xiàn)精密化、智能化、通用化發(fā)展趨勢(shì)。3D打印在未來的發(fā)展很大程度上受限于產(chǎn)業(yè)鏈完整性，包括打印設(shè)備制造、打印材料研發(fā)與更新、軟件與智能控制技術(shù)。

（2）3D打印人才需求分析。目前3D打印產(chǎn)業(yè)主要聚集在珠三角地區(qū)，占據(jù)整個(gè)行業(yè)80%市場(chǎng)份額，分布在各種行業(yè)中，人才需求非常大。但3D打印技術(shù)集CAD技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、數(shù)控、精密機(jī)械、電氣控制等多學(xué)科技術(shù)，技術(shù)復(fù)雜程度高，對(duì)于需求人才跨學(xué)科的綜合專業(yè)素養(yǎng)要求較高。針對(duì)3D打印技術(shù)及設(shè)備的研發(fā)、應(yīng)用以及延伸所需的專業(yè)人才不盡相同。

3D打印技術(shù)人才需求主要分為技術(shù)型人才、應(yīng)用型人才和商業(yè)型人才：技術(shù)型人才主要聚集在產(chǎn)業(yè)鏈上游從事設(shè)備產(chǎn)品相關(guān)研發(fā)工作，此類人才專業(yè)綜合知識(shí)要求高；應(yīng)用型人才聚集在產(chǎn)業(yè)鏈中部，銜接下游的商業(yè)型人才，主要解決3D打印機(jī)技術(shù)市場(chǎng)應(yīng)用和行業(yè)問題，此類人才必須具備某一學(xué)科的專業(yè)知識(shí)，能夠融合3D打印相關(guān)學(xué)科內(nèi)容。結(jié)合職業(yè)教育特點(diǎn)、人才層次水平及3D打印產(chǎn)業(yè)應(yīng)用現(xiàn)狀，高職院校應(yīng)把培養(yǎng)應(yīng)用型3D打印應(yīng)用型人才作為首要目標(biāo)。

2 3D打印職教領(lǐng)域應(yīng)用現(xiàn)狀分析

（1）專業(yè)定位不準(zhǔn)確。根據(jù)3D打印產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，結(jié)合目前產(chǎn)業(yè)市場(chǎng)的人才需求，高職院校著重培養(yǎng)3D打印應(yīng)用型人才，而非專業(yè)的技術(shù)研發(fā)人才。目前，部分院校針對(duì)3D打印專業(yè)的人才培養(yǎng)定位錯(cuò)誤，也未建立健全3D打印專業(yè)人才培養(yǎng)模式和機(jī)制，盲目的進(jìn)行專業(yè)實(shí)施，造成專業(yè)教育與市場(chǎng)需求脫節(jié)，阻礙院校專業(yè)建設(shè)發(fā)展。

（2）專業(yè)基礎(chǔ)薄弱。

目前，高職專業(yè)教師多數(shù)缺乏跨學(xué)科領(lǐng)域?qū)I(yè)知識(shí)綜合應(yīng)用能力，還不能完全熟練掌握3D打印相關(guān)技術(shù)。尤其在我國(guó)的中西部地區(qū)，相關(guān)師資未經(jīng)過系統(tǒng)學(xué)習(xí)和培訓(xùn)，從事該領(lǐng)域師資嚴(yán)重不足。3D打印誕生于國(guó)外，國(guó)內(nèi)目前還未有專業(yè)從事相關(guān)技術(shù)研究的學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)，也未有相應(yīng)專業(yè)人才培養(yǎng)先例。眾多職業(yè)院校盲目增開3D打印專業(yè)，未經(jīng)過合理有效論證，缺少適合職業(yè)教育的3D打印專業(yè)課程與教材。高職院校人才培養(yǎng)未能與地方經(jīng)濟(jì)相融合，無法為區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供所需人才。

3 高職教育應(yīng)用探究

在《中國(guó)制造2025》規(guī)劃中指出，3D打印將成為實(shí)現(xiàn)智能制造的重要技術(shù)手段，由此職業(yè)教育必須深化改革，以培養(yǎng)面向智能型、創(chuàng)新型人才為目標(biāo)，作為未來先進(jìn)技術(shù)產(chǎn)業(yè)，其人才培養(yǎng)和專業(yè)建設(shè)更應(yīng)如此。針對(duì)3D打印技術(shù)在高職教育領(lǐng)域應(yīng)用提出以下建議：

（1）專業(yè)依托建設(shè)目前我國(guó)高職院校并未開設(shè)3D打印專業(yè)課程，而系統(tǒng)專業(yè)建設(shè)不可能憑空架構(gòu)，應(yīng)以現(xiàn)有相近強(qiáng)勢(shì)專業(yè)為基礎(chǔ)，不斷豐富、完善。以安慶職業(yè)技術(shù)學(xué)院為例，該院機(jī)電專業(yè)經(jīng)過較長(zhǎng)時(shí)間發(fā)展建設(shè)，在實(shí)踐教學(xué)、核心課程體系設(shè)置等方面積累了豐富經(jīng)驗(yàn)。3D打印綜合了機(jī)械、電子、編程等多學(xué)科，其專業(yè)基礎(chǔ)與機(jī)電基本一致。由此該院3D打印專業(yè)建設(shè)應(yīng)依托機(jī)電專業(yè)合理設(shè)置優(yōu)化課程、配置資源，同時(shí)根據(jù)區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展需求，3D打印專業(yè)在核心專業(yè)課程設(shè)置方面應(yīng)與傳統(tǒng)機(jī)電專業(yè)區(qū)別對(duì)待，在傳統(tǒng)機(jī)電專業(yè)基礎(chǔ)上融入3D打印專業(yè)核心課程。

（2）教學(xué)模式革新。3D打印易于將虛擬設(shè)計(jì)快速物化，極為方便快捷對(duì)教學(xué)、設(shè)計(jì)進(jìn)行分析論證，方便學(xué)生直觀學(xué)習(xí)，因此此類專業(yè)學(xué)習(xí)應(yīng)結(jié)合具體項(xiàng)目式實(shí)施。3D打印教學(xué)可根據(jù)杜威“做種學(xué)”思想，學(xué)生在老師引導(dǎo)下逐步完成項(xiàng)目，即采用項(xiàng)目式教學(xué)。

3D打印項(xiàng)目式教學(xué)，包含準(zhǔn)備、實(shí)施、反饋三階段。教學(xué)準(zhǔn)備在項(xiàng)目式教學(xué)中最為關(guān)鍵，教師對(duì)教學(xué)項(xiàng)目構(gòu)思、細(xì)化、項(xiàng)目實(shí)施的可行性等都要做好充分準(zhǔn)備，并全面評(píng)估學(xué)生對(duì)硬、軟件掌握情況，合理設(shè)置細(xì)化教學(xué)項(xiàng)目。教學(xué)實(shí)施是最為核心環(huán)節(jié)，設(shè)置項(xiàng)目布置任務(wù)，引導(dǎo)學(xué)生獨(dú)立完成，這就要求學(xué)生能獨(dú)立使用相應(yīng)的軟、硬件設(shè)備，需要教師要密切觀察學(xué)生學(xué)習(xí)狀況，適時(shí)引導(dǎo)幫助學(xué)生完成教學(xué)項(xiàng)目。職業(yè)教育注重技術(shù)性應(yīng)用，鍛煉學(xué)生職業(yè)行為能力，需要學(xué)生在學(xué)習(xí)中不斷改進(jìn)，教師可以組織學(xué)生互評(píng)、尋找差距，真正做到教學(xué)互相促進(jìn)。

4 結(jié)語(yǔ)

隨著3D打印不斷發(fā)展和商業(yè)推廣，批量的個(gè)性化定制將會(huì)成為未來工業(yè)生產(chǎn)主流模式，技術(shù)人才需求也會(huì)急劇增長(zhǎng)，院校專業(yè)建設(shè)亟待探索完善。本文主要分析了目前職業(yè)院校3D打印專業(yè)建設(shè)現(xiàn)狀，為后續(xù)職業(yè)院校3D打印專業(yè)建設(shè)、完善提供借鑒。

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基金項(xiàng)目：安徽省省級(jí)質(zhì)量工程校企合作實(shí)踐教育基地（編號(hào)：2016sjjd051）

作者簡(jiǎn)介：?jiǎn)渭艺?988），男，碩士，主要從事機(jī)電控制方面的研究與教學(xué)。