技工院校3D打印專業(yè)建設(shè)的初步探索

張騰騰

（泰安技師學(xué)院，山東 泰安 271000）

3D打印是一種基于材料堆積的快速成形技術(shù)，產(chǎn)生于20世紀(jì)80年代。其用計(jì)算機(jī)軟件進(jìn)行三維模型的構(gòu)建，通過切片軟件進(jìn)行分層提取及設(shè)置相關(guān)打印參數(shù)，通過3D打印機(jī)將打印材料層層堆積，最后打印出的實(shí)物就是計(jì)算機(jī)軟件設(shè)計(jì)的模型。與傳統(tǒng)的加工工藝相比，3D打印技術(shù)具有以下特點(diǎn)。一是設(shè)計(jì)制作個性化產(chǎn)品。用戶可以根據(jù)自己的需求，通過三維建模軟件進(jìn)行個性化的創(chuàng)作，加工出傳統(tǒng)設(shè)備無法制造的模型；二是材料的利用率高，生產(chǎn)成本低。3D打印技術(shù)通過對打印材料層層堆積形成所需產(chǎn)品，該加工過程幾乎實(shí)現(xiàn)了材料零浪費(fèi)，而且在加工過程中不需要投入生產(chǎn)線，大大降低了加工成本；三是縮短了產(chǎn)品的研發(fā)周期。3D打印技術(shù)可以省去傳統(tǒng)產(chǎn)品加工過程中的一些步驟，如模具設(shè)計(jì)、模型制作、修整操作等方面，產(chǎn)品的研發(fā)周期明顯縮短。

目前3D打印技術(shù)的發(fā)展仍然主要集中在美國，德國也成立了第一批類似的公司，并且有了自己生產(chǎn)的打印機(jī)。自2013年以來，國內(nèi)媒體界、學(xué)術(shù)界、金融界、各大高校對3D打印技術(shù)的關(guān)注度越來越高。2018年，3D打印技術(shù)專業(yè)正式列入《全國技工院校專業(yè)目錄》，但是在教育領(lǐng)域，尤其在技工院校教育領(lǐng)域，3D打印技術(shù)未得到大面積普及和推廣[1]。3D打印行業(yè)的人才培養(yǎng)處于剛剛起步階段，國內(nèi)市場對本專業(yè)人才需求數(shù)量缺口非常大，目前各大高校畢業(yè)的3D打印技術(shù)專業(yè)人才無法滿足本行業(yè)的發(fā)展趨勢，而且本專業(yè)人才培養(yǎng)模式、課程設(shè)置、師資配備等無系統(tǒng)體系，教學(xué)及培訓(xùn)使用的教材沒有形成標(biāo)準(zhǔn)體系，缺乏整合優(yōu)化是本專業(yè)建設(shè)的短板。因此，技工院校在教學(xué)和實(shí)踐中普及3D打印技術(shù)就顯得十分必要。

一、3D打印專業(yè)建設(shè)的研究意義

2015年5月，《中國制造2025》發(fā)布實(shí)施，作為智能制造下的新型制造技術(shù)，3D打印有望成為高端制造業(yè)的重點(diǎn)環(huán)節(jié)，促進(jìn)中國制造業(yè)升級[2]。技工院校開設(shè)3D打印專業(yè)順應(yīng)了國家的政策導(dǎo)向和市場的發(fā)展需求，這是改造自我、發(fā)展創(chuàng)新的良好契機(jī)，對于自身發(fā)展和強(qiáng)大有重大意義。目前，3D打印技術(shù)已進(jìn)入快速發(fā)展階段，在機(jī)械加工、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、建筑施工、口腔和醫(yī)療修復(fù)、教育、珠寶首飾等多個行業(yè)都有所涉及。3D打印技術(shù)在技工院校課堂的理論教學(xué)中發(fā)揮著重要作用。教師在理論教學(xué)中，可以根據(jù)自己的教學(xué)需要用3D打印機(jī)打印各種各樣的三維模型，將抽象復(fù)雜的理論知識轉(zhuǎn)化為具體的實(shí)體模型，使學(xué)生更加形象具體地構(gòu)思所學(xué)習(xí)的知識。這樣將3D打印技術(shù)應(yīng)用到教學(xué)中，不但可以將抽象的理論知識變得更容易理解，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率，而且讓學(xué)生更好地掌握3D打印技術(shù)具體操作過程，所學(xué)知識更利于鞏固。

過去，中國本土3D打印企業(yè)因?yàn)槭芟抻趪饧夹g(shù)專利的壁壘和自主研發(fā)能力弱等瓶頸，長期在產(chǎn)業(yè)鏈中承擔(dān)代理商、OEM等附加值低的角色。近幾年，隨著FDM、SLA等技術(shù)專利的解禁，3D打印技術(shù)在市場競爭中展現(xiàn)了良好的發(fā)展勢頭。若想系統(tǒng)地掌握此技術(shù)，要求相關(guān)人員必須具備相關(guān)的理論知識和實(shí)踐操作技能，與世界發(fā)達(dá)國家的3D打印技術(shù)相比，國內(nèi)人才數(shù)量緊缺，從業(yè)人員參差不齊，在未來的國際競爭中，國內(nèi)3D打印企業(yè)若要走在世界前列，就要在產(chǎn)業(yè)尚未形成規(guī)模之前，加大教育資源投入，加快學(xué)校3D打印技術(shù)專業(yè)系統(tǒng)建設(shè)，以彌補(bǔ)相關(guān)從業(yè)人才缺口，提升自身技術(shù)層面的核心競爭力。

二、3D打印專業(yè)建設(shè)的初步探索

作為一個新興的教育領(lǐng)域，相關(guān)企業(yè)主要從機(jī)械設(shè)計(jì)制造、自動化、電子工程、工業(yè)設(shè)計(jì)、模具加工等專業(yè)進(jìn)行人才招聘，然后對3D打印方向進(jìn)行培養(yǎng)，無法實(shí)現(xiàn)企業(yè)對本專業(yè)人才的直接選拔。為改變企業(yè)招工困難的處境，技工院?？赏ㄟ^3D打印專業(yè)建設(shè)創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式和理念，實(shí)現(xiàn)從培養(yǎng)“工人”到培養(yǎng)“工程師”的轉(zhuǎn)變，為企業(yè)培養(yǎng)高素質(zhì)的技能型人才。

1．“雙主體”人才培養(yǎng)模式

技工院校高技能人才培養(yǎng)主要實(shí)現(xiàn)學(xué)校與企業(yè)雙主體聯(lián)合育人，雙證并取[3]。3D打印專業(yè)主要培養(yǎng)德、智、體、美全面發(fā)展，適應(yīng)現(xiàn)代制造業(yè)需要，能勝任本專業(yè)相關(guān)崗位工作的高技能人才。通過調(diào)研，3D打印專業(yè)畢業(yè)生主要面向機(jī)械設(shè)計(jì)、動漫產(chǎn)業(yè)、家居設(shè)計(jì)、文物修復(fù)、工藝設(shè)計(jì)行業(yè)及3D打印設(shè)備操作、設(shè)計(jì)、材料推廣、售后服務(wù)等相關(guān)技術(shù)崗位。因此，技工院校應(yīng)充分考慮以提高學(xué)生的就業(yè)競爭能力為目的，以學(xué)生就業(yè)擇業(yè)為導(dǎo)向，以社會的市場需求為平臺，把學(xué)生的整個學(xué)習(xí)過程主要分為校內(nèi)理論學(xué)習(xí)和校外實(shí)踐操作兩個階段，學(xué)生在校內(nèi)期間學(xué)習(xí)本專業(yè)課程，完成高級工或者預(yù)備技師技能鑒定，最后半年或一年安排校外實(shí)踐，為就業(yè)做好準(zhǔn)備。學(xué)生達(dá)到畢業(yè)條件，獲得畢業(yè)證書和技能等級證書。這樣合理利用學(xué)校的教育資源與企業(yè)的教育環(huán)境，將學(xué)生的理論學(xué)習(xí)與實(shí)踐操作有機(jī)結(jié)合，工學(xué)交替進(jìn)行，學(xué)生能力遞進(jìn)，學(xué)生各方面素質(zhì)得到有力提升。

2．制定專業(yè)課程體系

目前在國內(nèi)各大高校，3D打印專業(yè)編寫的教材還不標(biāo)準(zhǔn)和完善，教材使用大多都是自編教材，特別是技能實(shí)訓(xùn)類課程[4]。依據(jù)本專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)，在課程設(shè)置的過程中既要滿足人才培養(yǎng)的需求，又要體現(xiàn)人才培養(yǎng)模式的要求，突出學(xué)生的文化基礎(chǔ)能力、專業(yè)綜合技能和自主學(xué)習(xí)能力，課程安排應(yīng)當(dāng)采用由易到難、由基礎(chǔ)到專業(yè)、由理論到實(shí)習(xí)的課程體系。第一階段以公共基礎(chǔ)和專業(yè)基礎(chǔ)課程為主，主要讓學(xué)生對學(xué)科、職業(yè)、行業(yè)先有所認(rèn)識，培養(yǎng)學(xué)生的人文素養(yǎng)與道德品格；第二階段以專業(yè)課程和技能實(shí)訓(xùn)課程為主，讓學(xué)生掌握3D打印主要職業(yè)技能，提升學(xué)生的專業(yè)素養(yǎng)；第三階段以實(shí)訓(xùn)、頂崗實(shí)習(xí)為主，對接企業(yè)、采用遠(yuǎn)程教學(xué)、企業(yè)課程等方式進(jìn)行崗位教學(xué)，旨在增強(qiáng)學(xué)生實(shí)際操作技能，促進(jìn)學(xué)生終身發(fā)展。課程的設(shè)置是一種層層遞進(jìn)的關(guān)系，從而逐步提升學(xué)生的職業(yè)能力。

3．師資隊(duì)伍建設(shè)

雙主體聯(lián)合育人的培養(yǎng)模式離不開高素質(zhì)教師隊(duì)伍。大力實(shí)施人才強(qiáng)校戰(zhàn)略，建設(shè)一支德才兼?zhèn)?、?shí)力雄厚的專業(yè)教師群。要構(gòu)建并完善教師培養(yǎng)制度，校企合作共同培養(yǎng)，教師可利用寒暑假到相關(guān)企業(yè)實(shí)際操作，豐富實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，搜集更多的企業(yè)案例，為實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目化教學(xué)做好準(zhǔn) 備[5]。培訓(xùn)過程中建立教師檔案，引導(dǎo)教師重視并提高實(shí)踐能力，增加培訓(xùn)監(jiān)督、考核力度，確保培訓(xùn)質(zhì)量。同時，學(xué)生所在班級的班主任責(zé)任重大，是連接家長和學(xué)校之間的紐帶，將學(xué)校的各項(xiàng)通知傳達(dá)給家長，同時把家長的各種建議反饋給學(xué)校。另外，與其他高?；蚩蒲性核归_合作，聘請經(jīng)驗(yàn)豐富的教師前來授課；與企業(yè)深入交流，邀請企業(yè)骨干力量、業(yè)務(wù)帶頭人擔(dān)任教學(xué)顧問，實(shí)施高技能人才引進(jìn)計(jì)劃，引入國賽一等獎選手、省市首席技師等，建立名師工作室，打造一支引領(lǐng)行業(yè)發(fā)展、技術(shù)水平高的教師團(tuán)隊(duì)。

4．實(shí)訓(xùn)基地建設(shè)

《國務(wù)院關(guān)于大力發(fā)展職業(yè)教育的決定》指出，作為職業(yè)院校，學(xué)生職業(yè)能力形成的前提是實(shí)訓(xùn)。技工院校必須充分認(rèn)識到對高技能人才培養(yǎng)的長期性及企業(yè)的用工需求，實(shí)訓(xùn)基地的建設(shè)包括校內(nèi)與校外實(shí)訓(xùn)基地。在校內(nèi)實(shí)訓(xùn)基地，學(xué)生在車間主要進(jìn)行專業(yè)基礎(chǔ)技能和專業(yè)核心技能訓(xùn)練兩項(xiàng)內(nèi)容，學(xué)校可以建立三維建模、逆向工程、3D打印實(shí)訓(xùn)、后期工藝四個實(shí)訓(xùn)室。通過引進(jìn)專業(yè)對口合作企業(yè)，模擬企業(yè)真實(shí)生產(chǎn)環(huán)境，由學(xué)校專業(yè)實(shí)訓(xùn)教師及聘請的企業(yè)工程師進(jìn)行授課，學(xué)生通過學(xué)習(xí)企業(yè)的生產(chǎn)項(xiàng)目或技術(shù)研發(fā)項(xiàng)目，得到全方位鍛煉，保證教學(xué)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)；校外實(shí)訓(xùn)基地的建設(shè)，學(xué)生主要對3D打印機(jī)故障診斷排除及調(diào)試、操作掃描儀、正向創(chuàng)新設(shè)計(jì)及逆向加工等，學(xué)校與對口企業(yè)進(jìn)行合作，將企業(yè)優(yōu)質(zhì)的技術(shù)資源引入學(xué)生實(shí)踐技能提升教學(xué)中，滿足學(xué)生頂崗實(shí)習(xí)要求，實(shí)現(xiàn)了校內(nèi)外實(shí)訓(xùn)基地共享化[6]。

5．完善教學(xué)評價體系

改變原有的評價體系，以學(xué)生為主體、教師為主導(dǎo)進(jìn)行變革。為此，實(shí)行課程考核與企業(yè)評價有機(jī)結(jié)合，增加過程性評價與終極性考核，要充分考慮知識與技能、過程與方法、情感態(tài)度和價值觀等多個方面，讓學(xué)生養(yǎng)成良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣。整個評價過程要保證公平公正，體現(xiàn)出技工院校對學(xué)生的客觀激勵作用。一是建立以證代考、以加工產(chǎn)品代考的新型評價方式；二是讓企業(yè)參與到學(xué)生全程考核當(dāng)中，學(xué)生的理論學(xué)習(xí)占次要方面，技能考核占主要方面，企業(yè)評價在學(xué)生綜合評價中占很大的比重；三是參考學(xué)生過程性成長檔案。過程性評價不合格，無法參與終極性考核。

三、專業(yè)建設(shè)展望

隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和國家產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的升級，對3D打印專業(yè)高技能人才的需求會越來越多，對技工院校來說是一次極好的發(fā)展機(jī)遇。技工院校作為職業(yè)教育的基礎(chǔ)階段，其當(dāng)務(wù)之急是以更高標(biāo)準(zhǔn)謀劃3D打印專業(yè)建設(shè)，這樣才能更好地服務(wù)于區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展。