基于3D打印的高職技術(shù)技能型創(chuàng)新人才培養(yǎng)路徑

袁根華

[摘? ? ? ? ? ?要]? 制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級的企業(yè)所有崗位都急需各類創(chuàng)新人才，高職教育肩負(fù)著培養(yǎng)一線技術(shù)技能型創(chuàng)新人才的重任。通過分析高職技術(shù)技能型創(chuàng)新人才的核心內(nèi)涵，提出了基于3D打印技術(shù)培養(yǎng)創(chuàng)新人才的創(chuàng)新意識、開展項目探究式的課程設(shè)計以及在技能訓(xùn)練過程中培養(yǎng)創(chuàng)新人才創(chuàng)新能力的具體路徑。

[關(guān)? ? 鍵? ?詞]? 3D打印技術(shù);創(chuàng)新人才;培養(yǎng)路徑

[中圖分類號]? G715? ? ? ? ? ? ? ? ?[文獻(xiàn)標(biāo)志碼]? A? ? ? ? ? ? ? [文章編號]? 2096-0603（2020）35-0042-02

當(dāng)前，我國的國內(nèi)生產(chǎn)總值（GDP）已經(jīng)接近百萬億人民幣，人均值也達(dá)到了1萬美元的國際中高收入水平，縱觀世界各國發(fā)展歷程，人均1萬美元收入后多年來一直陷入中等收入陷阱而無法上升的國家占多數(shù)，而由中高收入成功邁入高收入的國家數(shù)量少之又少，背后的根本原因是原有粗放式經(jīng)濟(jì)發(fā)展的舊模式?jīng)]有能及時進(jìn)入以創(chuàng)新驅(qū)動經(jīng)濟(jì)發(fā)展的新模式，因此，我國不陷入中等收入陷阱與我國制造業(yè)創(chuàng)新型轉(zhuǎn)型升級的成功存在緊密的聯(lián)系，而制造業(yè)創(chuàng)新型轉(zhuǎn)型升級的每一條路徑挖掘內(nèi)部潛力提高生產(chǎn)效率、產(chǎn)品的升級換代甚至全新的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、從做產(chǎn)品升級到做品牌升級到做標(biāo)準(zhǔn)等，無不都是需要身處制造業(yè)的每個人告別原有的只按照流程與標(biāo)準(zhǔn)去執(zhí)行、達(dá)標(biāo)就可的狀態(tài)，而必須在原有基礎(chǔ)上時時刻刻謀求每個流程、每個環(huán)節(jié)、每個細(xì)節(jié)的改進(jìn)變革。由此可見，制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級的成功與否與每個崗位上人才的創(chuàng)新素質(zhì)創(chuàng)新能力的有無緊密關(guān)聯(lián)。

一、高職技術(shù)技能型創(chuàng)新人才的內(nèi)涵

創(chuàng)新人才是高等教育中各種類教育普遍的培養(yǎng)指向，是教育適應(yīng)經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型升級需要的具體的人才培養(yǎng)目標(biāo)。根據(jù)現(xiàn)有高等教育的類別，創(chuàng)新人才可分為知識型創(chuàng)新人才、應(yīng)用型創(chuàng)新人才和技術(shù)技能型創(chuàng)新人才三個層次。其中技術(shù)技能型創(chuàng)新人才的培養(yǎng)平臺是高職類教育，那么高職類的技術(shù)技能型創(chuàng)新人才的核心內(nèi)涵是什么？技術(shù)技能型是創(chuàng)新人才培養(yǎng)的一個范圍與領(lǐng)域，在這些范圍領(lǐng)域中培養(yǎng)出有創(chuàng)新素質(zhì)、創(chuàng)新能力的人才是高職類教育人才培養(yǎng)的根本目標(biāo)。因此，技術(shù)技能型創(chuàng)新人才是指在高職實(shí)施人才的技術(shù)技能型培養(yǎng)過程中要以人才的創(chuàng)新素質(zhì)、創(chuàng)新能力培養(yǎng)為落腳點(diǎn)，將創(chuàng)新人才的培養(yǎng)融合在技術(shù)技能型人才的培養(yǎng)過程中，這種創(chuàng)新人才是企業(yè)一線具有操作技能的創(chuàng)新者，創(chuàng)新是在技術(shù)技能實(shí)踐場景中得以實(shí)現(xiàn)。創(chuàng)新的主要方向是實(shí)現(xiàn)對一線技能操作中的工藝流程改進(jìn)、工藝參數(shù)的優(yōu)化以及操作設(shè)施與工具的持續(xù)性革新等。

二、基于3D打印技術(shù)培養(yǎng)高職技術(shù)技能型創(chuàng)新人才的路徑

3D打?。ǒB層增材制造）技術(shù)與傳統(tǒng)分層剝離制造技術(shù)是人類目前發(fā)現(xiàn)的兩大種類的制造技術(shù)，相對于已有長期積累的分層剝離制造技術(shù)，3D打印制造技術(shù)從概念提出到現(xiàn)在只有短短幾十年時間，但因為其獨(dú)特的技術(shù)特點(diǎn)而得以加速發(fā)展，其最大的優(yōu)勢是借助數(shù)字化設(shè)計造型軟件與3D打印設(shè)備，不需要大量的通用專用機(jī)床、輔助工具以及復(fù)雜的工藝流程、長期操作累積的制造加工經(jīng)驗等就可以制造出產(chǎn)品（樣件），從而實(shí)現(xiàn)從“概念”到“實(shí)體”的快速轉(zhuǎn)化以及從數(shù)字設(shè)計模型到實(shí)體模型間的反復(fù)快速迭代改進(jìn)完善，直到滿意為止，這十分有利于大學(xué)低年級培養(yǎng)學(xué)生隨心所欲式的創(chuàng)意以及偏向理論課程的課程設(shè)計時項目探究式學(xué)習(xí)的改進(jìn)結(jié)果的評估完善，基于實(shí)踐的機(jī)床與其他各類工具的持續(xù)改進(jìn)式的創(chuàng)新能力的訓(xùn)練。培養(yǎng)創(chuàng)新人才需要尋找適合專業(yè)創(chuàng)新人才培養(yǎng)的具體培養(yǎng)平臺，這關(guān)系到能否培養(yǎng)出合格的創(chuàng)新人才，對于工科專業(yè)的高職學(xué)生，3D打印技術(shù)平臺無疑是最適合的平臺之一，立足于此平臺，可以將專業(yè)的技術(shù)技能人才培養(yǎng)與創(chuàng)新人才培養(yǎng)融合起來。

（一）基于3D打印技術(shù)培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新欲望與創(chuàng)新意識

我國基礎(chǔ)教育是一種沿襲了幾十年的應(yīng)試教育，青年人本該有的好奇心完全被這種教育方式抹殺了，通過老師在黑板上灌輸、死記硬背、大量的作業(yè)等應(yīng)對考試方式度過了基礎(chǔ)教育階段。再進(jìn)入大學(xué)，又在就業(yè)為主的功利性作用下，那份好奇心、創(chuàng)新的欲望意識基本上不存在了。面對我國制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級的新背景，面對著市場對人才創(chuàng)新素質(zhì)創(chuàng)新能力的新渴求，無論是大學(xué)還是基礎(chǔ)教育都將面臨巨大變革的考驗。創(chuàng)新欲望和創(chuàng)新意識是創(chuàng)新素質(zhì)、創(chuàng)新能力的動力與根基，它們又都是與人類產(chǎn)生時就存在的好奇心相聯(lián)系，如何將應(yīng)試教育中被抹殺又在高職新功利教育被掩蓋的好奇心重新激發(fā)，進(jìn)而培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新素質(zhì)創(chuàng)新能力是創(chuàng)新人才培養(yǎng)中的一大課題。童年游戲是激發(fā)人類好奇心的一種最有效、最原始的方法，做泥人、堆沙子、堆雪人是利用泥沙雪的造型能力隨心所欲拼湊心中已有或者虛擬的人與物的世界，在滿足好奇心的同時得到創(chuàng)新世界的一份滿足感。而3D打印技術(shù)配合數(shù)字設(shè)計軟件，可以將心中已有或者還未成型的概念構(gòu)思先進(jìn)行設(shè)計，將游戲中的那份隨心所欲先放在虛擬空間設(shè)計出來，然后利用3D打印機(jī)能夠打印出任意數(shù)字模型的特點(diǎn)快速變換成具體的實(shí)體模型，并進(jìn)行評估改進(jìn)得到創(chuàng)新欲望的滿足。比較利用泥、沙、雪造型，3D打印的實(shí)體形狀可以更加隨心所欲、更加復(fù)雜，不受時間、空間的限制，每次的設(shè)計制造都可以長期保留記錄再改進(jìn)，迭代的痕跡可反復(fù)比較追索。

（二）基于3D打印技術(shù)開發(fā)項目探究式課程設(shè)計的學(xué)習(xí)模式

從小學(xué)一直到大學(xué)，我國的人才培養(yǎng)依然是屬于教師為主，學(xué)生被動的知識漫灌式的培養(yǎng)方式，然后來幾場死記硬背式的題海戰(zhàn)術(shù)作為評估方式，學(xué)生的內(nèi)心是否接受、內(nèi)化了多少、是否構(gòu)建了各自內(nèi)在的知識體系一概不知。而高職培養(yǎng)則一味將企業(yè)死的工作技能反復(fù)練習(xí)達(dá)到“零距離”程度，一旦環(huán)境工作崗位變化，或者企業(yè)轉(zhuǎn)型升級需要每個崗位持續(xù)變革提高質(zhì)量效率，則這樣培養(yǎng)的人才都會成為一堆“廢柴”。教學(xué)中以學(xué)生為中心是當(dāng)前的新的教育理念，如何實(shí)現(xiàn)呢？基于3D打印技術(shù)，由教師布置有挑戰(zhàn)性的容納了本學(xué)科甚至多學(xué)科融合的項目作為課程設(shè)計的實(shí)踐項目，整合課內(nèi)、課外的時間，團(tuán)隊分工合作，討論爭辯，完成設(shè)計最終制造出實(shí)體，反復(fù)修改完善。這種圍繞項目去反咀知識，為了完成任務(wù)項目自主去吸收補(bǔ)充知識，項目成果制造出來后評估得失，再質(zhì)疑反思知識或者心領(lǐng)神會接受知識。這樣在實(shí)踐項目引領(lǐng)下通過認(rèn)知、實(shí)踐、再認(rèn)知的過程及反復(fù)循環(huán)，將使人才的知識結(jié)構(gòu)真正內(nèi)化為活的體系，這就是項目探究式的課程學(xué)習(xí)模式。在這種模式中，3D打印起著相當(dāng)關(guān)鍵的作用，項目是需要制造實(shí)體來作為成果進(jìn)行評估的，傳統(tǒng)的制造要花費(fèi)很多時間成本甚至還做不出，但是3D打印只要將學(xué)生知識匯集融合完成設(shè)計數(shù)字模型，就可以快速打印出來，評估后將新的思考和新知識整合改進(jìn)數(shù)字模型，再打印評估。機(jī)械制圖中的模型設(shè)計制造、互換性中的難以理解的形狀位置公差的模型等，通過實(shí)體打印可幫助準(zhǔn)確掌握知識，尤其是機(jī)械設(shè)計等課程中減速機(jī)等的機(jī)構(gòu)課程設(shè)計，原來因為制造困難，只能將圖形設(shè)計完成就算完成了任務(wù)，平面圖形評估不容易發(fā)現(xiàn)問題與分析思考再改進(jìn)，但是3D打印可以將設(shè)計成果快速打印出來，將設(shè)計出的減速機(jī)通過打印出的實(shí)體進(jìn)行外觀功能分析、運(yùn)動比輸出分析、齒輪與蝸輪減速效果分析，甚至運(yùn)動磨損壽命分析等，分析完成后補(bǔ)充新知識去完善。

（三）基于3D打印技術(shù)的創(chuàng)新人才創(chuàng)新能力培養(yǎng)

技術(shù)技能型創(chuàng)新人才是在企業(yè)生產(chǎn)一線各技術(shù)應(yīng)用崗位上的創(chuàng)新人才，其創(chuàng)新能力得以體現(xiàn)的主要場景在于能夠?qū)徫簧系闹圃炝鞒?、制造工藝根?jù)不斷地積累經(jīng)驗加以持續(xù)改進(jìn)，或者將生產(chǎn)崗位上的生產(chǎn)工具如機(jī)床及其輔助制造工具按照更加有效、更高精度、更低成本、更高安全性等加以改進(jìn)，這兩方面的改進(jìn)在持續(xù)改進(jìn)型轉(zhuǎn)型升級企業(yè)中是最基本的創(chuàng)新內(nèi)容。3D打印技術(shù)對制造系統(tǒng)各硬件設(shè)施的改進(jìn)創(chuàng)新具有很關(guān)鍵的作用，當(dāng)一個改進(jìn)思路出來后，往往開始不成熟，必須要把它制造出來接受實(shí)際的功能性檢測，有時這樣的修改檢測要進(jìn)行多次，用傳統(tǒng)的制造方法來反復(fù)修改檢測，過程長、成本高，甚至難以制造，也影響革新者的積極性。而3D打印技術(shù)最適合此類的變革創(chuàng)新。高職現(xiàn)有的技能訓(xùn)練中已經(jīng)使用了大量的與企業(yè)實(shí)際生產(chǎn)相同相似的機(jī)床輔助工具，但目前主要用于培養(yǎng)崗位操作性技能的熟練程度，而恰恰是這些設(shè)施在培養(yǎng)學(xué)生技能的同時也是可以培養(yǎng)學(xué)生對這些機(jī)床輔助工具的持續(xù)改進(jìn)型創(chuàng)新能力。教師在指導(dǎo)學(xué)生的操作中有目的地讓學(xué)生尋找這些設(shè)施的問題——操作不方便的、精度有待提高、容易磨損老化失效、安全性有待提高等，當(dāng)找到問題后就需要引導(dǎo)學(xué)生在課內(nèi)外圍繞問題學(xué)習(xí)搜集資料，團(tuán)隊討論確定初步方案，構(gòu)思設(shè)計，利用3D打印技術(shù)打印出實(shí)體模型，接受實(shí)際檢測，反復(fù)進(jìn)行修改評估，直至滿意為止，開展專利申報。這些學(xué)習(xí)創(chuàng)新的過程、在實(shí)踐中將創(chuàng)新成果接受檢測以及反復(fù)改進(jìn)的經(jīng)歷經(jīng)驗都將完美培養(yǎng)學(xué)生實(shí)際的創(chuàng)新素質(zhì)和創(chuàng)新能力。

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◎編輯 鄭曉燕