技工院校3D打印技術應用專業人才 培養方案制定研究

萬文艷?王麗娜

摘 要：科技發展與制造業轉型升級促進了我國3D打印技術的快速發展，引發對3D打印人才的巨大需求，我國教育系統急需建立3D打印人才培養體系。本文介紹了技工院校3D打印技術應用專業人才培養方案的制定過程，并從加強課程思政教育和開發校本教材兩個方面對3D打印技術應用專業人才培養方案提出了修訂與改進建議。

關鍵詞：技工院校 3D打印技術 人才培養 專業建設

課 題：本文系天津職業院校聯合學報2019年度課題“‘中國制造2025背景下3D打印專業技能型人才培養與實踐”（課題批準號：XHXB2019B125）的階段性研究成果。

依托國家對中等職業教育提出“內涵式發展”的契機，從天津區域經濟發展的需求出發，遵循職業教育發展的規律，經申報批準，天津市電子信息技師學院機電工程系開設3D打印技術應用專業，學制三年，并于2019年秋季正式招生。筆者所在學校研究人員前期通過調研與分析，在理論與實踐相結合的基礎上，編制了《3D打印技術應用專業人才培養方案》《3D打印技術應用專業教學計劃表》及《3D打印技術應用專業技能課程標準》等一整套教學資源，以期為3D打印領域技術型人才的培養提供保障。研究人員在實地調研、政策與文獻研究、案例分析與師生訪談的基礎上制定了人才培養方案。筆者現將《3D打印技術應用專業人才培養方案》的研究與制定過程介紹如下，以期為該專業的教學實踐提供指導，為該專業人才培養方案的進一步修訂與改進提供思路。

一、政策背景與社會需求分析

（一）一系列頂層設計為3D打印技術的發展提供政策支持

當今世界，科技日新月異發展，科技競爭是國家之間競爭的重要方面。誰抓住了最新科技并轉化為生產力，誰將在發展中占據主動地位。當今中國正處在轉變經濟發展方式的新常態下，完成產業升級和制造業結構重組，是國家從制造大國邁向制造強國的關鍵。為此，國務院于2015年5月印發了《中國制造2025》，開始全面推行制造強國戰略。3D打印又名“增材制造”，是一種不同于傳統加工的先進制造技術。同年，工信部、發改委及財政部聯合印發了《國家增材制造產業發展推進計劃（2015—2016）》，不僅在國家層面上為3D打印的發展做出整體規劃，還對我國3D打印發展的現狀給出了客觀的評價：仍處于起步階段，尚未形成完整的產業體系，與先進國家相比還存在著較大差距。因此，3D打印技術在我國有很大的發展空間，符合“互聯網+”時代的創新要求，3D打印技術的推廣將帶動中國制造從標準化、大眾化逐漸轉向定制化、個性化，實現由大到強的轉變。

（二）多個行業對3D打印技術人才的需求為其發展提供了社會基礎

3D打印技術在工程應用方面日趨成熟，現被廣泛應用于航空航天、汽車制造、國防軍工、生物醫學、建筑設計及產品展示等多個領域。在“大眾創業，萬眾創新”的指引下，與3D打印技術有關的中小型企業在各個省市如雨后春筍般成立。研究人員在天津區域調研發現，在航空航天領域，有空客（天津）總裝有限公司、西飛國際（天津）航空制造有限公司、彩虹無人機等近50家航空航天制造企業，在航空航天零部件的制造和修復上廣泛應用3D打印技術應用;在汽車工業中，天津汽車產業基地聚集的一汽豐田汽車有限公司、長城汽車、天津汽車模具股份有限公司等眾多知名企業，在汽車新車型開發樣件上應用3D打印技術;在生物醫學方面，天津華苑經濟產業園、塘沽經濟技術開發區等聚集的眾多醫療器械與生物醫療公司，將3D打印技術應用醫療精密器械等方面;在電子信息及工藝品設計領域，天津電子信息產業基地、國家動漫產業園、創意創業園、濱海工業園、塘沽海洋高新區濱海國際工業設計園的企業在電子消費品開發、工藝品等方向均對3D打印技術有所應用。眾多行業、企業對3D打印技術人才的需求，為職業院校3D打印專業的開設提供了社會基礎。

二、就業領域與就業崗位分析

（一）結合學校類型、層次及區域經濟需求特征確定3D打印專業就業領域

國家制造業信息化培訓中心3D辦主任魯君尚指出，目前我國3D打印專業人才需求非常龐大，缺口近1 000萬人，未來的需求還在不斷攀升。縱觀國家對3D打印人才的需求，可分為研究型人才、應用型人才和技術型人才三大類。研究型人才主要解決3D打印技術上的創新與突破，培養這類人才是研究型大學的任務。應用型人才將專業知識與3D打印技術結合，解決某一方面的難題，培養這類人才是應用型大學的任務。技術型人才是在生產和服務等崗位一線，具備一定的3D打印設備操作技能，能夠運用自己的技術和能力進行實際操作、維護、服務等工作的相關人才，培養這類人才是職業院校的任務。

天津市電子信息技師學院是一所公辦技工學校，屬于職業教育類型、中等職業教育層次。結合天津市行業、企業對3D打印技術需求的崗位特征，天津市電子信息技師學院將技工院校中培養3D打印技術人才的就業領域分為四類：第一類是面向應用3D打印設備的制造企業，從事生產、裝配、安裝、調試、維護等工作;第二類是面向航空航天、汽車制造、工程機械等重工企業，從事3D測量、3D建模、模具設計、3D打印加工、質檢與售后等工作;第三類是面向醫療器械、禮品玩具制造、家用電器等輕工企業，從事產品設計、加工、設備維修檢測等工作;第四類是面向3D照相館、3D食品打印、3D建筑沙盤打印等新興行業，從事操作、設計、維護、售后等工作。

（二）依據就業領域，結合學校實際確定人才培養的就業崗位

通過對就業領域的分析，結合學校現有的客觀條件，筆者所在學校確定適合本校培養的3D打印技術應用專業技術型人才崗位有3D產品設計員、逆向設計員、產品質量檢測員、3D打印設備調試員、3D打印售后服務員、3D打印安裝維修員。就業崗位的設置依據的是天津區域多家涉及3D打印技術企業的需求。就業崗位的確定不僅為畢業生的就業提供了出路，而且對培養目標和課程體系的構建起到了促進作用。

三、培養目標的確立

職業教育的培養目標是指各級各類職業院校及培訓機構對學生的發展方向、教學內容和應達到的層次所提出的要求。培養目標的確立應遵循兩個原則：一是要滿足社會發展的需求;二是要遵循學生個體的發展規律。 3D打印應用技術專業的培養目標應在深入調研3D 打印產業發展現狀、發展前景、人才需求、崗位要求等的基礎上，結合職業院校學生的認知特點而確定，其制定流程應具有科學性，從而確保該專業人才培養的合理性與可行性。筆者所在學校將3D打印技術應用專業的培養目標確立為堅持立德樹人，以服務為宗旨，以就業為導向，以工學結合為途徑，面向3D打印技術應用的機械加工、醫學、電子等領域，培養從事3D數字建模、逆向造型、3D打印設備操作、模型后處理、協同制造、3D打印設備維護及營銷服務等工作，德、智、體、美、勞全面發展的高素質技能型人才。

四、人才培養模式的構建

（一）“一體多翼兩條路”培養模式的構建

為開設3D打印技術應用專業，筆者所在學校通過前期的企業調研與市場分析，確立了“工學結合、校企合作、頂崗實習”的培養理念。考慮到技工院校屬于職業教育的基礎階段，為了技能型人才的長遠發展，可構建“一體多翼兩條路”培養模式。

“一體”是指以學生的發展為主體，著重培養學生的能力并實施全人格教育，不僅向學生傳授知識與技能，還要培養學生優秀的道德品質，培養學生良好的溝通交流能力及對社會的適應能力與奉獻精神。

“多翼”是指培養學生的方式多種多樣，在不同的學習階段選用合適的培養方式往往會取得事半功倍的效果。例如，在培養學生的前兩年，除課堂教學、校內實習、校外參觀學習外，還設置了第二課堂活動。機械工程系成立了3D數字建模、3D工藝分析與制造、3D逆向建模、3D打印裝調與故障分析等幾個興趣社團，3D打印技術應用專業的學生必須依照自己的學習興趣選擇一個社團。與3D打印技術相關的校內實訓室全部對社團學生開放，并配以專業的活動課程指導教師。在社團活動過程中，以指導教師為輔，他們只起到為學生布置興趣任務并協助解決學習困難的作用;以學生自主學習為主，整個活動課題由學生設計完成。開展第二課堂活動對學生自主學習能力、團隊協作能力的培養大有裨益。學生在第二課堂鞏固并運用了在傳統課堂上習得的知識，提高了自己的能力，又為自己參加各類大賽奠定了基礎。大賽的考題設置與能力要求又進一步反饋于教學，形成以賽促教、教學相長的良好循環。在培養學生的第三年中，學生將參加校外實訓、頂崗實習或者升學輔導，服務于今后的就業或升學。

“兩條路”是指學生畢業后可以選擇直接就業，也可以選擇繼續深造。選擇之一是到對口企業直接就業。選擇之二是學習能力較強且有深造意愿的學生可以通過自身努力考取高職院校進一步學習，有利于技能型人才的長足發展。

（二）“家校一體、協同育人”培養模式的構建

教育有多種類型，其中學校教育是教育的主體，承擔著教書育人的核心工作，是為國家的發展培養各種層次、各種類型人才的主力軍。但是學校教育并不是教育的全部，優質且有效的教育是多方合力的結果。尤其對于初入技工院校的未成年學生來說，家庭教育在其成長過程中扮演著重要的角色。黨的十八大以來，習總書記在不同場合多次談到家庭教育，提出要“注重家庭、注重家教、注重家風”，強調家庭的前途命運同國家和民族的前途命運緊密相連。研究人員通過對筆者所在學校班主任的訪談及與學生的溝通交流發現，在職業教育尤其是處于基礎階段的中職與技工教育中，家庭教育通常更多缺失，對家庭教育的需求更為迫切，所以應彌補以往缺失的家庭教育，凸顯家庭教育的價值，只有這樣才能取得最佳的育人效果。鑒于此，筆者所在學校針對3D打印技術應用專業，特構建“家校一體、協同育人”的培養模式。首先，班主任建立家校相連的“橋梁”，即建立家長溝通群。利用網絡定期召開線上家長會，教師及時向家長匯報學生的在校情況，要求家校雙方同時關注學生的成長，有利于及時解決問題。其次，進行家長教育。學校通過發放各種資料進行家長教育，例如發放學生專業及就業情況資料，幫助家長了解學生專業與就業情況;發放德育教育等資料，培養家長的教育意識與教育能力。總之，要使家庭教育與學校教育形成教育合力，共同作用于學生發展，達到育人的目的，家校共同為社會發展承擔相應的責任。

五、課程體系的構建

在廣泛的企業調研和市場評估的基礎上，結合學校的實際，筆者所在學校組織了校內外專業教師、企業的工程人員和課程設置的專家，一起探索并構建3D打印技術應用專業的課程體系。該課程體系共分為四部分：軍訓與入學教育26學時、公共基礎課692學時、專業技能課1 248學時、企業頂崗實習（校外實訓）600學時。在課程構建過程中，為了緊貼專業定位與實現人才培養目標，又將專業技能課細分為三類：專業核心課、專業方向課和綜合實訓課。其中，專業核心課的設置是為了夯實學生學習機械類專業的基礎，有利于學生長遠的發展。專業方向課主要是培養學生學習本專業所應掌握和具備的知識與技能。綜合實訓課主要培養學生本專業或與本專業直接相關的實踐能力。

六、實訓環境與師資隊伍建設

（一）校企合作雙實訓環境為學生實踐能力的培養提供保障

為了滿足企業對技能型人才的迫切需求，同時考慮到技能型人才的長遠發展，筆者所在學校3D打印技術應用專業開展了校企合作，進行了校內與校外雙實訓室建設。學校內共設有3個專業機房、2個鉗工實訓室、1個三維創新實訓室、1個精密測量實訓室。校內實訓課由基礎技能訓練和專業技能訓練兩部分組成，由學校專業實訓教師及聘請的企業工程師或工匠師傅進行授課，保證了授課質量，為學生打下堅實的技能基礎。分別與天津微深科技有限公司和天津博盛睿創科技有限公司合作，在企業內部各設置1個校外實訓基地。校外實訓的內容主要有3D打印設備安裝與調試、三維掃描儀操作與逆向制造等。校外實訓直接對接工作崗位，有利于學生提前適應就業環境和提升就業能力。校外實訓基地的設置，為筆者所在學校精準培養企業所急需的技能人才提供了條件。

（二）合理的師資隊伍建設是實現培養目標的重要支撐

筆者所在學校3D打印技術應用專業共有專業教師9名，全部為本科及以上學歷，均為雙師型師資，其中高級講師與高級實習指導教師各1名，高級技師3名，技師4名。師資隊伍中老中青教師分布合理，形成優良的 “傳幫帶”傳統，青年教師還兼任第二課堂活動課程的指導教師。近年來，青年教師在多個技能大賽中屢獲佳績，彰顯青年教師的進取精神。班主任在“家校一體、協同育人”模式中扮演著重要角色，負責傳達學校的重要信息、反饋家長的需求，是家庭與學校溝通的橋梁，同時班主任還承擔日常班級管理工作。盡管班主任工作很繁重，但他們熱愛事業，為學生無私奉獻，以身作則教學生做人做事，其中一位班主任被評為“天津市優秀班主任”，所帶班級被評為“天津市優秀班集體”。除此之外，筆者所在學校還會定期聘請企業工程師、工廠師傅來校講課或辦講座;學生進入企業頂崗實習，也會有指定的師傅專門傳授技藝。這些措施無疑對技能型人才培養質量的提高起到了促進作用。

七、教學質量管理與教學評價

教學管理要更新理念，要兼具規范性與靈活性。規范性是指建立一系列教學管理的制度，加強管理的規范性與科學性。例如成立專業建設小組，定期修訂人才培養方案和更新專業技能課的課程標準;建立教學過程質量監控制度，嚴把教學過程的質量關;建立教師專業發展制度，每周舉行一次教學科研活動，每學期進行一次教師專業能力提升培訓。改革教學評價的標準與方法，將教學評價的權力逐級轉移，由教學管理人員轉移給教師，由教師轉移給學生，實現評價主體的變革。教學評價應采用多元化的評價方式，引導學生形成個性化學習方式，評價要兼顧認知、技能、情感等多個方面。例如，對專業技能課程可從職業素養、職業技能、學習能力三個方面進行教學評價;評價可采用學生互評、教師觀察、口試、筆試、頂崗操作、職業技能大賽、職業資格鑒定等多種方式;評價過程要注重定性評價與過程性評價相結合，同時結合定量評價與總結性評價進行綜合評價，凸顯評價對技工院校學生的激勵與促進作用，并保證評價的客觀性與公平性。

八、展望

科技的創新必定引起社會經濟的變革，未來的制造業將從傳統制造向以互聯網為平臺的云制造轉換。3D打印技術作為實現云制造的關鍵技術，理應受到各院校的關注。為國家的發展培養大量的高科技和技術技能型人才，也是各院校義不容辭的責任。技工院校作為職業教育的基礎階段，有其生源的特殊性和教育的特殊功能，在今后的專業發展過程中，需從加強課程思政教育和開發校本教材兩個方面付出努力。

筆者所在學校在發揮“一體多翼兩條路”與“家校一體、協同育人”人才培養模式優勢的基礎上，計劃通過2～3屆畢業生的培養，逐漸加強3D打印技術應用專業的內涵建設。為實現技工院校向社會輸出高素質技能型人才的目標，筆者所在學校將進一步將思政教育融入各類課程，探索融入的思政內容、方式方法，找準融入的契合點，并編入課程標準，形成評價要求與制度。筆者所在學校也將進一步研發該專業技能課的校本教材，結合當地企業發展的實際需求，并考慮學校現有的實際條件，開發系列工作手冊式教材，切實提高學生的學習獲得感和教學質量，為京津冀地區協同發展貢獻應有的力量。

參考文獻：

[1]席東梅，任占營，徐剛.支撐國家戰略：做強“中國制造”的職教擔當——職業教育支撐國家戰略：中國制造2025座談會綜述[J].中國職業技術教育，2017（28）.

[2]邱海飛.3D打印專業教育人才培養體系研究[J].現代制造工程，2018（5）.

[3]李勇，巴發海，許鶴君.3D打印技術的發展和挑戰[J].理化檢驗（物理分冊），2018（11）.

[4]謝佩軍.“新工科”建設背景下3D打印應用型人才培養機制研究[J].教育現代化，2017（18）.

[5]李向東，盧雙盈.職業教育學新編（第3版）[M].北京：高等教育出版社，2015.

（作者單位：萬文艷，天津市電子信息技師學院;王麗娜，天津市儀表無線電工業學校）