產教融合協(xié)同育人培養(yǎng)3D打印應用型人才

陳祥 李華 丁勝年 周光宇

摘 ?要：3D打印技術是制造業(yè)領域具有代表性的顛覆性技術，在制造產業(yè)的各個領域，3D打印技術的開展亟待大量應用型人才。為了實現(xiàn)3D打印應用技術型人才培養(yǎng)目標，地方院校需要整合各方資源培養(yǎng)人才。“產教融合、協(xié)同育人”是實現(xiàn)高校應用型人才培養(yǎng)的重要方式，是把學科建設和人才培養(yǎng)與區(qū)域經濟發(fā)展緊密結合的重要途徑。筆者學校與3D打印知名企業(yè)進行合作，踐行校企協(xié)同育人的理念，創(chuàng)建產教融合平臺，建設“雙師型”師資隊伍，激發(fā)了學生學習熱情，提高了3D打印技術人才培養(yǎng)質量，有效提升了社會服務能力。

關鍵詞：3D打印 ?應用型人才 ?培養(yǎng)模式 ?產教融合 ?協(xié)同育人

中圖分類號：G712 ? 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2019）06（b）-0073-04

隨著互聯(lián)網+、云制造、大數據等技術的不斷成熟和廣泛應用，“中國制造2025”“德國工業(yè)4.0”迅速風靡全球，并推動了工業(yè)物聯(lián)網、云計算、人工智能、大數據、工業(yè)機器人、3D打印等智能制造產業(yè)的快速發(fā)展。2017年底國務院《關于深化產教融合的若干意見》重磅發(fā)布[1]，將產教融合上升為國家層面教育改革和人才培養(yǎng)的戰(zhàn)略布局和制度安排。產教融合、協(xié)同育人以市場和社會需求為導向，是服務經濟、社會發(fā)展的需要，有利于人才培養(yǎng)質量提升、教學教育改革及社會經濟發(fā)展[2]，有利于向社會輸送經濟產業(yè)和社會發(fā)展所需要的高素質應用型人才。

目前，隨著可持續(xù)發(fā)展觀和環(huán)保觀的不斷深入，我國正面臨著經濟結構調整優(yōu)化和產業(yè)轉型升級的迫切要求，高質量的應用型人才成為經濟發(fā)展的重要推動力，許多應用型高等院校也開始致力于應用型人才的培養(yǎng)[3]。應用型本科人才培養(yǎng)，既是地方政府的要求，也是學校生存發(fā)展之道，已成為絕大多數應用型大學的發(fā)展趨勢和必然選擇[4]。產教融合、協(xié)同育人是實現(xiàn)高校應用型人才培養(yǎng)的重要方式，是促進區(qū)域經濟發(fā)展的有效途徑，為地方經濟、社會發(fā)展提供人才和智力支撐[5]。寧波財經學院（以下稱“該?！保┦且凰荚谂囵B(yǎng)高素質應用型人才的本科院校。該文以該校3D打印學院（以下稱“該院”）為例，針對應用型本科院校產教融合、協(xié)同育人的高素質應用型人才的培養(yǎng)模式進行探究與實踐。

1 ?3D打印技術

3D打印技術（3D Printing），又稱為增材制造技術，它是以經過智能化設計的3D數字模型文件為基礎，運用不同的打印技術、方式使特定的可粘合材料（如塑料絲或粉末、陶瓷粉末、金屬粉末、石膏粉末、樹脂、碳纖維等），通過分層制造，逐層堆積疊加的方式來構造與數據模型一致的任意復雜的3D實體形狀的技術[6]，如圖1所示。利用3D打印技術，可以將虛擬的、數字的模型快速還原到實體世界，得到個性化的產品或樣機。隨著計算機技術以及打印材料的研究進展，3D打印在科研、教育、工程機械、汽車制造、裝備制造、輕工、電子信息、航空航天、醫(yī)學及藝術設計等各領域得到了快速發(fā)展及應用。

3D打印機是3D打印的硬件設備，其涵蓋了機械、控制、材料、計算機等多門學科技術，內部又包含著高精度機械系統(tǒng)、數控系統(tǒng)、噴射系統(tǒng)和成型環(huán)境等。當前科學技術的發(fā)展日新月異，各個學科之間的關聯(lián)性越來越緊密，多學科交叉成為發(fā)展趨勢，這不但對學生提出了更高的要求，也對教師提出了更高的知識儲備要求。

近年來，3D打印技術發(fā)展迅速，已經成為智能制造產業(yè)的重要組成部分。3D打印技術的應用前景廣闊，市場規(guī)模呈幾何級增長態(tài)勢，對很多行業(yè)和領域產生了巨大影響，從而推動了制造、生產的顛覆性變革?；谶@種社會發(fā)展需求，該校成立3D打印學院，實施以“產教融合、協(xié)同育人”為導向的應用型人才培養(yǎng)模式創(chuàng)新研究，有著重要的現(xiàn)實意義，將為服務經濟社會發(fā)展開創(chuàng)一個新局面。

2 ?“產教融合、協(xié)同育人”人才培養(yǎng)模式的意義

產教融合是指產業(yè)與高校教育雙向積極參與、共建共享和互動融合的過程，其實質內涵是“產”“教”共同參與，實現(xiàn)協(xié)同育人、合作共贏。同時，又是在雙方師資指導下進行的有規(guī)劃、有目標、有要求的教學活動。因此，產教融合促使學生在教學實踐中，帶著問題學習、實踐、思考，有利于學生知識的構建、技能的掌握、素質的培養(yǎng)。協(xié)同育人是合作雙方以應用型人才培養(yǎng)為核心目的，在合作系統(tǒng)內共享資源、共建平臺的協(xié)同效應，實現(xiàn)“產”與“教”的實質、深度融合。產教融合、協(xié)同育人是培育高素質應用型人才的重要途徑，對提升高校人才培養(yǎng)質量和社會服務能力具有重要的現(xiàn)實意義。

（1）緩解人才供需的結構矛盾。

我國高等教育的規(guī)模在不斷擴大，但應用型人才的供需結構矛盾依舊存在。企業(yè)用工難，高校畢業(yè)生短期內難以滿足企業(yè)的實際需要。產教融合、協(xié)同培養(yǎng)讓學生學習理論知識的同時，接觸企業(yè)的實踐環(huán)節(jié)，將理論知識與實踐相結合，使學生更好地具備企業(yè)所需的技術技能，從而緩解應用型人才的供需矛盾[3]。

（2）激發(fā)學習興趣，提高教學質量。

一方面，企業(yè)項目的進入，讓學生有了真題真做的機會，使課堂教學更加形象、生動，有利于激發(fā)學生興趣，加深學生對理論知識的理解，對培養(yǎng)工程實踐能力和創(chuàng)新能力具有顯著作用。另一方面，企業(yè)有形資源融入，既能保持高校實驗室技術與設備的先進性，使學生隨時了解前沿技術，也能有效改善高校實驗室建設經費不足的現(xiàn)象。如3D打印綜合實踐課程，掌握3D打印正向設計、逆向建模及打印類型選擇特別需要企業(yè)的真實案例做支撐。

（3）提高教師知識和能力水平。

高等學校具備行業(yè)背景與實踐經歷的教師不足一直是應用型人才培養(yǎng)的瓶頸，特別是在3D打印技術這樣的高新技術行業(yè)。在校企協(xié)同培養(yǎng)模式中，教師可以下企業(yè)，積累實踐經驗，熟悉3D打印行業(yè)的前沿知識，了解新工藝、掌握新技術，在課堂教學中，將理論知識與實踐巧妙融合，使教學水平得以較快提升。同時，企業(yè)師資的加入可有效緩解應用型本科高校“雙師”型教師隊伍的不足，帶動學校教師參與產業(yè)（行業(yè)）一線的技術研發(fā)和應用，提升教師科研整體水平及服務經濟社會發(fā)展的能力。

3 ?“產教融合、協(xié)同育人”為導向的應用型人才培養(yǎng)模式的實踐

為滿足快速增長的3D打印行業(yè)應用型人才需求，該院與產業(yè)界知名代表企業(yè)杭州先臨三維科技股份有限公司及南京3D打印技術研究院深度合作，捕捉產業(yè)創(chuàng)新發(fā)展中對人才需求的新變化，從知識、能力、素質的角度進行研究，以“協(xié)同創(chuàng)新、共享資源、探索合作、促進共贏”的理念共建特色學院——3D打印學院，以科學的態(tài)度、方法、思想和精神，進行了系統(tǒng)的設計、探索和實踐，構建基于3D打印技術的高素質應用型人才培養(yǎng)模式。

3.1 校企雙方共創(chuàng)產教融合平臺，構建產教協(xié)同機制

學生實踐能力的培養(yǎng)不僅僅局限在校園內，更應在企業(yè)實際項目中得到實踐鍛煉，集合多種先進技術的3D打印行業(yè)更是如此。為了把3D打印技術前沿的技術要點和企業(yè)的用人標準融入教學實踐中，使學校教學內容與企業(yè)生產緊密結合，提升教學效果，該院已多人次派遣老師到知名院校企業(yè)——南京3D打印研究院、杭州先臨三維科技股份有限公司等進行考察、培訓、實踐及學習，從而把握最新的3D打印前沿技術及市場信息，為提高育人效果奠定基礎。

對于企業(yè)而言，不僅接收合作院校的學生來公司實習，而且參與人才培養(yǎng)方案制訂、相關課程的設置及教材的編寫，共建實習基地，設計實踐項目，合作開發(fā)專業(yè)資源庫等信息化教學資源，從而有效促進教育鏈和產業(yè)鏈的有機融合。結合該校培養(yǎng)計劃和企業(yè)人才需求，該院同南京3D打印研究院、杭州先臨三維科技股份有限公司共同研制3D打印人才的培養(yǎng)方案，系統(tǒng)設置專業(yè)課程、崗位課程，科學安排學生專業(yè)技能應用訓練與崗位實習，合作共建專業(yè)實驗室等實踐平臺（見圖2），實現(xiàn)校企合作協(xié)同育人。以“資源共享、互利合作”為原則的產教融合、協(xié)同育人機制的建立為應用型人才培養(yǎng)提供了機制上的保障。

3.2 教學實踐與生產實踐相融合

學生對知識的獲取主要是“學”會的，而學生能力的培養(yǎng)關鍵在于“練”。教育活動要與生產實踐相結合，按照應用型人才成長和知識認知規(guī)律，將專業(yè)理論教學融入實踐工作環(huán)節(jié)中。在校企協(xié)同培養(yǎng)模式下開展各種實踐教學項目，通過創(chuàng)設企業(yè)真實工作環(huán)境，模仿實際的工作過程，有目的地設定相關實踐課程、實驗項目、實踐活動環(huán)節(jié)及內容等，通過協(xié)同研發(fā)中心、校企共建實驗室、校內外實習基地、企業(yè)培訓中心等各種形式的“多元化”實踐平臺，引導學生“做中學”“做中練”，逐漸培養(yǎng)學生的綜合知識應用能力、實踐動手能力，實現(xiàn)教學過程與生產過程的銜接，最終達到提升學生綜合實踐能力的目的，形成良好的職業(yè)素養(yǎng)。

該院校內實踐、實驗設備配置齊全，將3D打印實驗室及逆向掃描儀（見圖3a）面向全校學生開放，對開放內容、運行模式進行了合理規(guī)劃，提出了先進制造技術領域的逆向工程與新興3D打印技術相結合的開放實驗課程，學生可以根據自己的需求運用三維造型軟件，如UG NX、Pro/E等進行逆向建模及設計，將創(chuàng)意變成個性化作品，并完成數字模型的3D打印制作（見圖3b）。開放實驗室的設立，豐富了學生工程實踐的原有內容，開闊了學生視野，為學生認識、熟悉和掌握逆向工程與3D打印技術提供了一個真實的實踐訓練平臺，培養(yǎng)了綜合知識應用和創(chuàng)新能力，鍛煉了實踐動手能力。開放實驗室經過兩個學期的運行，效果良好。

為進一步練就學生能力，以企業(yè)真實產品研發(fā)為基礎，開發(fā)畢業(yè)設計課題、大學生科技創(chuàng)新活動、學科競賽項目等，鼓勵和吸引學生積極參與，提升項目實踐能力。例如，對機電產品的內部結構及外形進行建模分析（見圖4）、機床外形及機構再設計、生活用品的設計開發(fā)、汽車外形設計等，并通過3D打印快速得到產品的樣機，以提供設計驗證與功能驗證，檢驗產品可制造性和可裝配性等。教學、科研實踐與生產實踐相融合不僅幫企業(yè)解決了技術難題，同時促進了學科平臺建設，提高了學科建設水平[5]。

3.3 發(fā)揮駐校工作室優(yōu)勢

該院建立設計創(chuàng)客中心，提供一定面積的空間，歡迎有一定資質的3D打印企業(yè)入駐（見圖5）。在運行過程中，主要的建設思路是如何發(fā)揮工作室的優(yōu)勢，實現(xiàn)校企共建共贏、協(xié)同育人的目標。對于該校而言，“引企入教”有以下優(yōu)勢：（1）使企業(yè)真實、多元參與學校教育教學實踐，促進人才培養(yǎng)思路的創(chuàng)新和優(yōu)化;（2）充分利用企業(yè)的師資和項目資源提升學生實踐能力，節(jié)省了企業(yè)師資的資源建設及聘任費用;（3）得到了實際運行項目，為學生營造真實的3D打印工作環(huán)境，使學生得到切實的項目實踐鍛煉。企業(yè)配備優(yōu)秀工程師，提供正在運行的真實項目;學生參與學習項目的前期調研洽談、方案設計、三維建模、3D樣機打印等各個環(huán)節(jié)，在實踐中學生得到校企雙方導師的共同指導，理論知識和實踐能力逐步提升，從而強化了3D打印理論知識成果，全方面提高項目實操能力，為就業(yè)做好了準備。

同時，對于企業(yè)而言，入駐學校工作室，也促進了企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。首先，可以借助學校的社會聲譽和區(qū)位優(yōu)勢提高自身的知名度和軟實力，對于企業(yè)可持續(xù)發(fā)展提供良好的外部環(huán)境;其次，在工作室中可以逐年發(fā)現(xiàn)和選用人才，有助于企業(yè)人才的儲備，為企業(yè)發(fā)展奠定人力基礎。因此，該院建立的駐校工作室模式實現(xiàn)了校企共創(chuàng)、共贏，提高了雙方的互動融合，促進了人才培養(yǎng)和產業(yè)需求的銜接，為3D打印專業(yè)技術人才培育提供了有效的途徑。

3.4 建設“雙師型”師資隊伍

師資隊伍是培養(yǎng)應用型人才的關鍵要素，是應用型人才培養(yǎng)的師資保障。在應用型本科高校，教師不僅要具備本專業(yè)的相關理論知識和應用技能，還需要熟悉該專業(yè)知識在實踐中的運用方式，及時了解企業(yè)需求的變化，與時俱進。為此，該院注重3D打印“雙師型”教師隊伍的建設，制訂并實施青年教師到3D打印行業(yè)或企業(yè)的實踐計劃，鼓勵教師在學習3D打印前沿知識的同時，下企業(yè)鍛煉或者承擔企業(yè)委托的相關項目研究，了解3D行業(yè)生產運作的各個環(huán)節(jié)，增強項目實踐能力，提升服務社會的能力（見圖6）。此外，該院還邀請3D打印行業(yè)中高層技術人員來學校擔任專業(yè)課程、課程設計及畢業(yè)設計指導老師，校企雙方導師明確分工、互助合作，配合指導，共同做好3D打印課程建設與學生培養(yǎng)工作。

3.5 協(xié)同育人，提升人才培養(yǎng)質量和社會服務能力

3D打印是高新技術產業(yè)，企業(yè)具備在相關領域的技術優(yōu)勢，能夠提供相關新技術、新設備和新流程等用于應用型人才培養(yǎng)，同時也面臨3D打印技術應用型人才需求、持續(xù)的技術創(chuàng)新等任務和目標。鼓勵從事3D打印技術課程的教師到企業(yè)共同承擔企業(yè)的一些應用型研究課題，協(xié)助完成企業(yè)的科研攻關和技術創(chuàng)新等，提升教師科技研發(fā)等社會服務能力。因此校企雙方人才共享，可充分發(fā)揮學校和企業(yè)人才的相對優(yōu)勢，實現(xiàn)“優(yōu)勢互補、互惠共贏”的合作新模式。

在科研與社會服務過程中，要努力實現(xiàn)資源的轉化與利用，將科研項目轉化為教學案例，將社會服務單位拓展為學生實踐、實習基地，將3D打印技術領域最新的理論、生產工藝與技術融入教學實踐，做到教學內容與技術同步更新，推進教學、科研與社會服務等全方位融合，實現(xiàn)協(xié)同育人目標。該院積極承擔3D打印技術的培訓、技術服務、課題研究等任務，最大限度地為企業(yè)生產提供力所能及的技術及人才服務。

4 ?結語

以“產教融合、協(xié)同育人”為導向的應用型人才培養(yǎng)模式，是我國應用型高校教育改革深化的重要舉措。該文提出的“產教融合、協(xié)同育人”3D打印技術應用型人才能力培養(yǎng)模式，其落腳點在于要發(fā)揮企業(yè)和高校各自的優(yōu)勢，對接校企雙方各自的需求，切實提高人才培養(yǎng)質量，提升學生的綜合實踐能力，實現(xiàn)企業(yè)和學校的共建、共贏，協(xié)同發(fā)展。隨著3D打印技術的快速發(fā)展及應用，要根據企業(yè)發(fā)展和市場變化需求，不斷改進、優(yōu)化人才培養(yǎng)模式，為區(qū)域經濟和社會發(fā)展培養(yǎng)更多、更優(yōu)秀的3D打印應用型人才。

參考文獻

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