基于協(xié)同育人模式的3D 打印創(chuàng)新人才培養(yǎng)路徑研究*

范暉 王善奎

江蘇師范大學機電工程學院 江蘇徐州 221116

0 引言

3D 打印作為一項前沿性的數字制造技術，在工業(yè)、醫(yī)療康復、文化創(chuàng)意等領域具有廣泛的應用前景，并成為推動傳統(tǒng)產業(yè)轉型升級的重要引領性工藝，涉及控制、材料、機械、計算機等多個領域，因此對設備的設計、制造以及使用、操作都有著極高的要求[1]。

目前，中國3D 打印領域雖已取得較好發(fā)展，但與西方制造業(yè)強國相比仍存在較大差距，關鍵核心技術基礎薄弱、高端研發(fā)人員和應用技能人才缺乏是其中的重要原因。2017 年教育部指出：當前制造業(yè)人才培養(yǎng)與企業(yè)實際需求脫節(jié)，產教融合不深、工程教育實踐環(huán)節(jié)薄弱是突出問題。因此，推進3D 打印領域的產教融合、協(xié)同育人的教學改革具有重要意義和作用[2-7]。本文以筆者所在學校機電工程學院與江蘇三維智能制造研究院合作共建產學研實訓基體為例，通過在3D 打印領域創(chuàng)新性地開展校企合作，引導企業(yè)共同制定人才培養(yǎng)方案、參與實習基地建設等手段，有效促進教育鏈和產業(yè)鏈的有機融合，為緩解人才供需的結構矛盾，培養(yǎng)3D 打印高質量創(chuàng)新應用型人才探索了新的路徑。

1 協(xié)同育人模式的建設目標

1.1 基于產教融合模式的新型教學培養(yǎng)方式

促進校企合作參加3D 打印人才培養(yǎng)方式。校企雙方共同制定人才培養(yǎng)模式、設置專業(yè)課程結構、開發(fā)特色實用教材、課件、教具，制定新型教學計劃、大綱，并通過安排企業(yè)專家參與課堂教學等方式組建導師團隊，在課程設計、畢業(yè)設計等環(huán)節(jié)展開實踐教學活動，以行業(yè)發(fā)展需求促進人才培養(yǎng)，校企共同做好產教融合，把辦學向技術應用、技術創(chuàng)新、技術服務轉變，向產學研融合轉變，向培養(yǎng)應用型、技術技能型人才轉變，為新工科的發(fā)展注入活力，起到開拓學生創(chuàng)新思維能力、增強自主動手能力，最終向著增強學生綜合創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力轉變。

1.2 先進激光加工技術的示范教學窗口

江蘇師范大學特種加工實驗室與江蘇三維智能制造研究院合作建立產學研實訓基地，擁有SLM 金屬3D 打印機（教育專用金屬鋪粉打印機和齒科專用金屬鋪粉打印機），可共同開展激光選區(qū)3D 打印工藝SLM 教學實訓，開展面向異形零件的金屬3D 打印以及口腔義齒產品的3D 打印的設備研制及加工工藝服務，促進建立完整、系統(tǒng)的3D 打印技術研發(fā)、培訓及技術推廣于一體的創(chuàng)新型實踐教育基地。同時，以該實踐教學為抓手，以支持3D 打印學術研究和教學改革為主題，定期舉辦學術研討會議，邀請企業(yè)專家共同策劃高校3D 打印人才的培養(yǎng)與學科建設。

1.3 教學、加工、校企合作等多重平臺建設

針對目前3D 打印發(fā)展前景，致力于建立3D 打印教學、培訓、加工服務綜合性平臺，該平臺將覆蓋3D 打印教學過程的實施、項目實施，將學校、培訓基地作為3D 打印設備的使用方或所有者納入到線下服務點。同時不斷發(fā)展新的教育、培訓基地，將其納入服務平臺的網格中，打造出線上線下聯(lián)動的教學、培訓、加工服務市場，推動多重要素平臺相結合：課堂—企業(yè)相結合，學生—教師—工程師相結合，科研—教學—創(chuàng)業(yè)—社會服務相結合。由此使學生在以上結合中接觸到行業(yè)的新技術、新技能，培養(yǎng)其處理生產一線問題的能力，并提高創(chuàng)新意識、質量意識，以及綜合應用能力。

2 協(xié)同育人模式的創(chuàng)新優(yōu)勢

2.1 產教協(xié)同育人的新型教學模式

本研究通過產教協(xié)作模式促進3D 打印人才培養(yǎng)，其創(chuàng)新性一是在于校企共同致力于人才培養(yǎng)的規(guī)劃與過程，通過對接崗位標準與課程設置，創(chuàng)新教學方法、教學計劃、教學大綱，設置專業(yè)課程結構，使人才培養(yǎng)模式更加適應崗位需求；二是在師資方面做到校企融合，企業(yè)專家參與課堂教學、課程設計、畢業(yè)設計等環(huán)節(jié)，力求創(chuàng)造真實的實踐環(huán)境；三是校企合作開展多種實踐教學活動，通過營造真實的企業(yè)工作環(huán)境，模仿實際工作過程，有針對性地設置相關實踐課程、實驗項目、實踐活動、環(huán)節(jié)和內容等，通過校企共建實驗室、協(xié)同研發(fā)中心、企業(yè)實訓中心等多元化實踐平臺，引導學生“邊做邊學”，不斷在實訓中磨煉和提高實踐能力，實現教學過程與生產過程的銜接，最終達到提高學生綜合實踐能力的目的，形成良好的專業(yè)素質。

2.2 3D 打印技術的先進教學平臺

江蘇師范大學特種加工實驗室與江蘇三維智能制造研究院合作建立的產學研實訓基地擁有多臺SLM 金屬3D 打印機，其中包括教育專用金屬鋪粉打印機和齒科專用金屬鋪粉打印機，可面向異形零件的金屬3D 打印以及口腔義齒產品的3D 打印。該實踐基地集中了3D 打印研發(fā)、師資培訓、技術推廣等多重功能，并可提供加工裝備設計與制造、加工服務、模型設計、產品后處理等多種工藝服務模式，有助于成為培養(yǎng)學生創(chuàng)新實踐能力、培養(yǎng)數字產品概念、熟悉技術規(guī)范、提高技術技能的實訓培養(yǎng)基地。

該實踐基地瞄準義齒3D 打印及新一代SLM 金屬3D 打印機，覆蓋了工業(yè)級3D 打印及激光智能制造成套裝備的研發(fā)、生產、3D 打印加工服務，3D打印應用整體解決方案，可以使學生在3D 打印設備的設計、加工、使用等多領域得到全方位的培訓和提高。

2.3 3D 打印教學、加工、校企合作一體化服務平臺

塑造3D 打印培訓與加工服務復合平臺，將學校、培訓基地作為3D 打印設備的使用方或所有者納入到線下服務點，同時不斷發(fā)展新的教育、培訓基地，將其納入服務平臺的網格中，打造出線上線下聯(lián)動的教學、培訓、加工服務市場。需求方可以在線上發(fā)布3D 打印產品訂單、教學培訓等與3D 打印相關的多種服務需求，平臺匹配最優(yōu)的加工服務點，最后形成交易，效率高并節(jié)省成本。作為3D打印設備教學、培訓基地可以積極承擔3D 打印技術的校內外培訓、課題研究、服務社會、競賽等任務，將3D 打印技術領域新工藝新裝備的發(fā)展成果匯入教學實踐當中，使應用型人才的培養(yǎng)基地兼為社會服務單位，實現教研、工藝、產品的同步更新和全面融合，實現協(xié)同發(fā)展的目標。同時，該平臺也將鼓勵從事3D 打印實訓教學的教師更好地融入社會服務中去，指導學生共同承擔企業(yè)的一些3D 打印產品服務，幫助企業(yè)解決科研問題和技術升級，鍛煉和提升教師的社會服務能力，促進教師科研項目的成果轉化，最大限度地實現科研和社會服務過程中資源的轉化和利用，將科研項目和實際生產技術轉化為具體的教學案例。

3 協(xié)同培養(yǎng)模式的實施內容及路徑

基于江蘇師范大學機電工程學院特種加工實驗室及江蘇三維智能制造院教學實踐基地，針對3D打印課程及激光選區(qū)熔化技術，進行了如下建設內容和實施方法。

3.1 師資隊伍建設

根據3D 打印教學由過去課堂理論型教學向企業(yè)生產型的結合，改變原有同一名教師講述全部課程的講授模式，建立一支由專業(yè)教師、企業(yè)導師及工程實訓教師組成的課程講授團隊，專業(yè)教師主要負責3D 打印基礎理論教學、疊層制造離散切片原理、金屬粉末冶金、激光加工等涉及SLM 加工方式的基礎理論；企業(yè)與工程實訓導師負責3D 打印市場分析和實際案例教學，包括裝備設計、操作經驗技能、SLM 成形案例、異型件加工工藝演示等。

3.2 授課及教學組織模式改革

校企雙方共同制定專業(yè)標準、崗位職業(yè)標準和人才培養(yǎng)目標，基于新產業(yè)、新業(yè)態(tài)重構課程體系，針對性地對接課程內容與職業(yè)標準，制定專業(yè)人才培養(yǎng)方案。授課模式方面有較大變化，首先是將過去通行的課堂/實訓的教學方式，通過在線教學系統(tǒng)，轉變?yōu)榫€上/線下的混合教學過程。整個教學過程分為三個階段：1）由本專業(yè)教師，面向3D 打印工藝、金屬粉末成型等基礎知識點、基礎理論，制作在線課程、題庫和考核系統(tǒng)；2）由企業(yè)導師負責引導，實訓教師負責實施，組建面向3D 打印市場的教學案例、課程、題庫和考核系統(tǒng)；3）實訓教師負責建立金屬粉末成形裝備及操作工藝教學課程題庫和考核系統(tǒng)。

教學組織也由原來單一的“線下”課堂教學，轉變?yōu)檎n前—課中—課后階段性的教學組織模式。課前階段，教師團隊會將在線課程的四個教學階段要點發(fā)給學生。在此期間學生需要根據推送內容自主學習，由教師遠程輔導。學習結束后，學生需要完成系統(tǒng)根據學習情況自動產生的試卷。在通過考核后，學生將開始后續(xù)階段學習。課堂教學中，教師主要從兩個方面開展教學過程：一是總結要點，二是基于在線學習系統(tǒng)與學生進行交流，根據學生自學情況解釋問題。

3.3 課程設計和畢業(yè)設計考核命題方式

在3D 打印課程教學階段結束之后，采取課程設計乃至畢業(yè)設計的考核方式檢查學生的學習效果和教學效果，其內容由校企雙方協(xié)商制定。這樣可使選題既源于工程實際，具有實踐性，同時又可彌補企業(yè)導師缺乏教學經驗及對學生個體化的了解、無法把握選題難度及任務量控制等教學類技術問題的不足，具有教學的針對性。選題時要注意真題真做，緊密結合3D 打印的生產科研，既可包括3D 打印設備的研發(fā)、工藝改進，也可以使用現有3D 打印設備進行針對性的3D 打印產品服務，如異形零件加工、齒科產品加工等。題目涉及領域緊扣實踐，具有先進性和實用性，體現出新工藝、新技術的發(fā)展應用水平，使學生在設計過程中把握前沿動態(tài)，領悟理論-實踐結合的內在含義，在完成任務的進程中創(chuàng)新實踐提高知識水平和操作技能，使專業(yè)素養(yǎng)得到自主提高。

3.4 實踐課程考察的指導方式

采取校企聯(lián)合指導的模式，充分利用企業(yè)的實踐資源和高校的教學資源，共同制定實施方案和進度表，定期舉行企業(yè)性質的現場會、總結會以檢查設計進度和效果。企業(yè)導師主要開展技術評審，檢查學生3D 打印設計方案、模型的新穎性、實用性、可行性，把握總體水平。學校導師側重開展形式檢查，檢查項目進度、論文結構、寫作質量等細節(jié)，把握設計品質。通過雙元制的指導方式，雙方可及時發(fā)現和處理實訓中的問題，現場展示、現場提問、現場解決，實現了學生、教師和企業(yè)技術人員之間的多輪互動。

4 結束語

在3D 打印技術人才急需的背景下，大力推廣“產教融合、協(xié)同育人”為核心的應用型人才培養(yǎng)模式，是深化中國高校教育改革的一項重要舉措，有助于調動和激發(fā)本專業(yè)學生的積極性與內驅力，同時也有助于提升教師研究層次和社會服務能力。校企“新時代、新師范、新工科”共同培養(yǎng)人才模式促進了校企共贏、協(xié)調發(fā)展。隨著3D 打印技術的不斷發(fā)展，校企合作培養(yǎng)人才模式必將得到不斷發(fā)展和完善，保證學生高質量完成學業(yè)，實現教育鏈和產業(yè)鏈的有機融合，從而培養(yǎng)出更多的3D 打印應用型創(chuàng)新人才，同時也將有效緩解高校所在地區(qū)的就業(yè)壓力，對技術進步和經濟發(fā)展帶來較好的推進作用。