技工院校3D打印專業建設的初步探索

張騰騰

（泰安技師學院，山東 泰安 271000）

3D打印是一種基于材料堆積的快速成形技術，產生于20世紀80年代。其用計算機軟件進行三維模型的構建，通過切片軟件進行分層提取及設置相關打印參數，通過3D打印機將打印材料層層堆積，最后打印出的實物就是計算機軟件設計的模型。與傳統的加工工藝相比，3D打印技術具有以下特點。一是設計制作個性化產品。用戶可以根據自己的需求，通過三維建模軟件進行個性化的創作，加工出傳統設備無法制造的模型；二是材料的利用率高，生產成本低。3D打印技術通過對打印材料層層堆積形成所需產品，該加工過程幾乎實現了材料零浪費，而且在加工過程中不需要投入生產線，大大降低了加工成本；三是縮短了產品的研發周期。3D打印技術可以省去傳統產品加工過程中的一些步驟，如模具設計、模型制作、修整操作等方面，產品的研發周期明顯縮短。

目前3D打印技術的發展仍然主要集中在美國，德國也成立了第一批類似的公司，并且有了自己生產的打印機。自2013年以來，國內媒體界、學術界、金融界、各大高校對3D打印技術的關注度越來越高。2018年，3D打印技術專業正式列入《全國技工院校專業目錄》，但是在教育領域，尤其在技工院校教育領域，3D打印技術未得到大面積普及和推廣[1]。3D打印行業的人才培養處于剛剛起步階段，國內市場對本專業人才需求數量缺口非常大，目前各大高校畢業的3D打印技術專業人才無法滿足本行業的發展趨勢，而且本專業人才培養模式、課程設置、師資配備等無系統體系，教學及培訓使用的教材沒有形成標準體系，缺乏整合優化是本專業建設的短板。因此，技工院校在教學和實踐中普及3D打印技術就顯得十分必要。

一、3D打印專業建設的研究意義

2015年5月，《中國制造2025》發布實施，作為智能制造下的新型制造技術，3D打印有望成為高端制造業的重點環節，促進中國制造業升級[2]。技工院校開設3D打印專業順應了國家的政策導向和市場的發展需求，這是改造自我、發展創新的良好契機，對于自身發展和強大有重大意義。目前，3D打印技術已進入快速發展階段，在機械加工、產品設計、建筑施工、口腔和醫療修復、教育、珠寶首飾等多個行業都有所涉及。3D打印技術在技工院校課堂的理論教學中發揮著重要作用。教師在理論教學中，可以根據自己的教學需要用3D打印機打印各種各樣的三維模型，將抽象復雜的理論知識轉化為具體的實體模型，使學生更加形象具體地構思所學習的知識。這樣將3D打印技術應用到教學中，不但可以將抽象的理論知識變得更容易理解，提高學生的學習效率，而且讓學生更好地掌握3D打印技術具體操作過程，所學知識更利于鞏固。

過去，中國本土3D打印企業因為受限于國外技術專利的壁壘和自主研發能力弱等瓶頸，長期在產業鏈中承擔代理商、OEM等附加值低的角色。近幾年，隨著FDM、SLA等技術專利的解禁，3D打印技術在市場競爭中展現了良好的發展勢頭。若想系統地掌握此技術，要求相關人員必須具備相關的理論知識和實踐操作技能，與世界發達國家的3D打印技術相比，國內人才數量緊缺，從業人員參差不齊，在未來的國際競爭中，國內3D打印企業若要走在世界前列，就要在產業尚未形成規模之前，加大教育資源投入，加快學校3D打印技術專業系統建設，以彌補相關從業人才缺口，提升自身技術層面的核心競爭力。

二、3D打印專業建設的初步探索

作為一個新興的教育領域，相關企業主要從機械設計制造、自動化、電子工程、工業設計、模具加工等專業進行人才招聘，然后對3D打印方向進行培養，無法實現企業對本專業人才的直接選拔。為改變企業招工困難的處境，技工院校可通過3D打印專業建設創新人才培養模式和理念，實現從培養“工人”到培養“工程師”的轉變，為企業培養高素質的技能型人才。

1．“雙主體”人才培養模式

技工院校高技能人才培養主要實現學校與企業雙主體聯合育人，雙證并取[3]。3D打印專業主要培養德、智、體、美全面發展，適應現代制造業需要，能勝任本專業相關崗位工作的高技能人才。通過調研，3D打印專業畢業生主要面向機械設計、動漫產業、家居設計、文物修復、工藝設計行業及3D打印設備操作、設計、材料推廣、售后服務等相關技術崗位。因此，技工院校應充分考慮以提高學生的就業競爭能力為目的，以學生就業擇業為導向，以社會的市場需求為平臺，把學生的整個學習過程主要分為校內理論學習和校外實踐操作兩個階段，學生在校內期間學習本專業課程，完成高級工或者預備技師技能鑒定，最后半年或一年安排校外實踐，為就業做好準備。學生達到畢業條件，獲得畢業證書和技能等級證書。這樣合理利用學校的教育資源與企業的教育環境，將學生的理論學習與實踐操作有機結合，工學交替進行，學生能力遞進，學生各方面素質得到有力提升。

2．制定專業課程體系

目前在國內各大高校，3D打印專業編寫的教材還不標準和完善，教材使用大多都是自編教材，特別是技能實訓類課程[4]。依據本專業人才培養目標，在課程設置的過程中既要滿足人才培養的需求，又要體現人才培養模式的要求，突出學生的文化基礎能力、專業綜合技能和自主學習能力，課程安排應當采用由易到難、由基礎到專業、由理論到實習的課程體系。第一階段以公共基礎和專業基礎課程為主，主要讓學生對學科、職業、行業先有所認識，培養學生的人文素養與道德品格；第二階段以專業課程和技能實訓課程為主，讓學生掌握3D打印主要職業技能，提升學生的專業素養；第三階段以實訓、頂崗實習為主，對接企業、采用遠程教學、企業課程等方式進行崗位教學，旨在增強學生實際操作技能，促進學生終身發展。課程的設置是一種層層遞進的關系，從而逐步提升學生的職業能力。

3．師資隊伍建設

雙主體聯合育人的培養模式離不開高素質教師隊伍。大力實施人才強校戰略，建設一支德才兼備、實力雄厚的專業教師群。要構建并完善教師培養制度，校企合作共同培養，教師可利用寒暑假到相關企業實際操作，豐富實踐經驗，搜集更多的企業案例，為實現項目化教學做好準 備[5]。培訓過程中建立教師檔案，引導教師重視并提高實踐能力，增加培訓監督、考核力度，確保培訓質量。同時，學生所在班級的班主任責任重大，是連接家長和學校之間的紐帶，將學校的各項通知傳達給家長，同時把家長的各種建議反饋給學校。另外，與其他高校或科研院所展開合作，聘請經驗豐富的教師前來授課；與企業深入交流，邀請企業骨干力量、業務帶頭人擔任教學顧問，實施高技能人才引進計劃，引入國賽一等獎選手、省市首席技師等，建立名師工作室，打造一支引領行業發展、技術水平高的教師團隊。

4．實訓基地建設

《國務院關于大力發展職業教育的決定》指出，作為職業院校，學生職業能力形成的前提是實訓。技工院校必須充分認識到對高技能人才培養的長期性及企業的用工需求，實訓基地的建設包括校內與校外實訓基地。在校內實訓基地，學生在車間主要進行專業基礎技能和專業核心技能訓練兩項內容，學校可以建立三維建模、逆向工程、3D打印實訓、后期工藝四個實訓室。通過引進專業對口合作企業，模擬企業真實生產環境，由學校專業實訓教師及聘請的企業工程師進行授課，學生通過學習企業的生產項目或技術研發項目，得到全方位鍛煉，保證教學目標的實現；校外實訓基地的建設，學生主要對3D打印機故障診斷排除及調試、操作掃描儀、正向創新設計及逆向加工等，學校與對口企業進行合作，將企業優質的技術資源引入學生實踐技能提升教學中，滿足學生頂崗實習要求，實現了校內外實訓基地共享化[6]。

5．完善教學評價體系

改變原有的評價體系，以學生為主體、教師為主導進行變革。為此，實行課程考核與企業評價有機結合，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、情感態度和價值觀等多個方面，讓學生養成良好的學習習慣。整個評價過程要保證公平公正，體現出技工院校對學生的客觀激勵作用。一是建立以證代考、以加工產品代考的新型評價方式；二是讓企業參與到學生全程考核當中，學生的理論學習占次要方面，技能考核占主要方面，企業評價在學生綜合評價中占很大的比重；三是參考學生過程性成長檔案。過程性評價不合格，無法參與終極性考核。

三、專業建設展望

隨著經濟的快速發展和國家產業結構的升級，對3D打印專業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展機遇。技工院校作為職業教育的基礎階段，其當務之急是以更高標準謀劃3D打印專業建設，這樣才能更好地服務于區域經濟發展。