技工院校3D打印专业建设的初步探索

张腾腾

（泰安技师学院，山东 泰安 271000）

3D打印是一种基于材料堆积的快速成形技术，产生于20世纪80年代。其用计算机软件进行三维模型的构建，通过切片软件进行分层提取及设置相关打印参数，通过3D打印机将打印材料层层堆积，最后打印出的实物就是计算机软件设计的模型。与传统的加工工艺相比，3D打印技术具有以下特点。一是设计制作个性化产品。用户可以根据自己的需求，通过三维建模软件进行个性化的创作，加工出传统设备无法制造的模型；二是材料的利用率高，生产成本低。3D打印技术通过对打印材料层层堆积形成所需产品，该加工过程几乎实现了材料零浪费，而且在加工过程中不需要投入生产线，大大降低了加工成本；三是缩短了产品的研发周期。3D打印技术可以省去传统产品加工过程中的一些步骤，如模具设计、模型制作、修整操作等方面，产品的研发周期明显缩短。

目前3D打印技术的发展仍然主要集中在美国，德国也成立了第一批类似的公司，并且有了自己生产的打印机。自2013年以来，国内媒体界、学术界、金融界、各大高校对3D打印技术的关注度越来越高。2018年，3D打印技术专业正式列入《全国技工院校专业目录》，但是在教育领域，尤其在技工院校教育领域，3D打印技术未得到大面积普及和推广[1]。3D打印行业的人才培养处于刚刚起步阶段，国内市场对本专业人才需求数量缺口非常大，目前各大高校毕业的3D打印技术专业人才无法满足本行业的发展趋势，而且本专业人才培养模式、课程设置、师资配备等无系统体系，教学及培训使用的教材没有形成标准体系，缺乏整合优化是本专业建设的短板。因此，技工院校在教学和实践中普及3D打印技术就显得十分必要。

一、3D打印专业建设的研究意义

2015年5月，《中国制造2025》发布实施，作为智能制造下的新型制造技术，3D打印有望成为高端制造业的重点环节，促进中国制造业升级[2]。技工院校开设3D打印专业顺应了国家的政策导向和市场的发展需求，这是改造自我、发展创新的良好契机，对于自身发展和强大有重大意义。目前，3D打印技术已进入快速发展阶段，在机械加工、产品设计、建筑施工、口腔和医疗修复、教育、珠宝首饰等多个行业都有所涉及。3D打印技术在技工院校课堂的理论教学中发挥着重要作用。教师在理论教学中，可以根据自己的教学需要用3D打印机打印各种各样的三维模型，将抽象复杂的理论知识转化为具体的实体模型，使学生更加形象具体地构思所学习的知识。这样将3D打印技术应用到教学中，不但可以将抽象的理论知识变得更容易理解，提高学生的学习效率，而且让学生更好地掌握3D打印技术具体操作过程，所学知识更利于巩固。

过去，中国本土3D打印企业因为受限于国外技术专利的壁垒和自主研发能力弱等瓶颈，长期在产业链中承担代理商、OEM等附加值低的角色。近几年，随着FDM、SLA等技术专利的解禁，3D打印技术在市场竞争中展现了良好的发展势头。若想系统地掌握此技术，要求相关人员必须具备相关的理论知识和实践操作技能，与世界发达国家的3D打印技术相比，国内人才数量紧缺，从业人员参差不齐，在未来的国际竞争中，国内3D打印企业若要走在世界前列，就要在产业尚未形成规模之前，加大教育资源投入，加快学校3D打印技术专业系统建设，以弥补相关从业人才缺口，提升自身技术层面的核心竞争力。

二、3D打印专业建设的初步探索

作为一个新兴的教育领域，相关企业主要从机械设计制造、自动化、电子工程、工业设计、模具加工等专业进行人才招聘，然后对3D打印方向进行培养，无法实现企业对本专业人才的直接选拔。为改变企业招工困难的处境，技工院校可通过3D打印专业建设创新人才培养模式和理念，实现从培养“工人”到培养“工程师”的转变，为企业培养高素质的技能型人才。

1．“双主体”人才培养模式

技工院校高技能人才培养主要实现学校与企业双主体联合育人，双证并取[3]。3D打印专业主要培养德、智、体、美全面发展，适应现代制造业需要，能胜任本专业相关岗位工作的高技能人才。通过调研，3D打印专业毕业生主要面向机械设计、动漫产业、家居设计、文物修复、工艺设计行业及3D打印设备操作、设计、材料推广、售后服务等相关技术岗位。因此，技工院校应充分考虑以提高学生的就业竞争能力为目的，以学生就业择业为导向，以社会的市场需求为平台，把学生的整个学习过程主要分为校内理论学习和校外实践操作两个阶段，学生在校内期间学习本专业课程，完成高级工或者预备技师技能鉴定，最后半年或一年安排校外实践，为就业做好准备。学生达到毕业条件，获得毕业证书和技能等级证书。这样合理利用学校的教育资源与企业的教育环境，将学生的理论学习与实践操作有机结合，工学交替进行，学生能力递进，学生各方面素质得到有力提升。

2．制定专业课程体系

目前在国内各大高校，3D打印专业编写的教材还不标准和完善，教材使用大多都是自编教材，特别是技能实训类课程[4]。依据本专业人才培养目标，在课程设置的过程中既要满足人才培养的需求，又要体现人才培养模式的要求，突出学生的文化基础能力、专业综合技能和自主学习能力，课程安排应当采用由易到难、由基础到专业、由理论到实习的课程体系。第一阶段以公共基础和专业基础课程为主，主要让学生对学科、职业、行业先有所认识，培养学生的人文素养与道德品格；第二阶段以专业课程和技能实训课程为主，让学生掌握3D打印主要职业技能，提升学生的专业素养；第三阶段以实训、顶岗实习为主，对接企业、采用远程教学、企业课程等方式进行岗位教学，旨在增强学生实际操作技能，促进学生终身发展。课程的设置是一种层层递进的关系，从而逐步提升学生的职业能力。

3．师资队伍建设

双主体联合育人的培养模式离不开高素质教师队伍。大力实施人才强校战略，建设一支德才兼备、实力雄厚的专业教师群。要构建并完善教师培养制度，校企合作共同培养，教师可利用寒暑假到相关企业实际操作，丰富实践经验，搜集更多的企业案例，为实现项目化教学做好准 备[5]。培训过程中建立教师档案，引导教师重视并提高实践能力，增加培训监督、考核力度，确保培训质量。同时，学生所在班级的班主任责任重大，是连接家长和学校之间的纽带，将学校的各项通知传达给家长，同时把家长的各种建议反馈给学校。另外，与其他高校或科研院所展开合作，聘请经验丰富的教师前来授课；与企业深入交流，邀请企业骨干力量、业务带头人担任教学顾问，实施高技能人才引进计划，引入国赛一等奖选手、省市首席技师等，建立名师工作室，打造一支引领行业发展、技术水平高的教师团队。

4．实训基地建设

《国务院关于大力发展职业教育的决定》指出，作为职业院校，学生职业能力形成的前提是实训。技工院校必须充分认识到对高技能人才培养的长期性及企业的用工需求，实训基地的建设包括校内与校外实训基地。在校内实训基地，学生在车间主要进行专业基础技能和专业核心技能训练两项内容，学校可以建立三维建模、逆向工程、3D打印实训、后期工艺四个实训室。通过引进专业对口合作企业，模拟企业真实生产环境，由学校专业实训教师及聘请的企业工程师进行授课，学生通过学习企业的生产项目或技术研发项目，得到全方位锻炼，保证教学目标的实现；校外实训基地的建设，学生主要对3D打印机故障诊断排除及调试、操作扫描仪、正向创新设计及逆向加工等，学校与对口企业进行合作，将企业优质的技术资源引入学生实践技能提升教学中，满足学生顶岗实习要求，实现了校内外实训基地共享化[6]。

5．完善教学评价体系

改变原有的评价体系，以学生为主体、教师为主导进行变革。为此，实行课程考核与企业评价有机结合，增加过程性评价与终极性考核，要充分考虑知识与技能、过程与方法、情感态度和价值观等多个方面，让学生养成良好的学习习惯。整个评价过程要保证公平公正，体现出技工院校对学生的客观激励作用。一是建立以证代考、以加工产品代考的新型评价方式；二是让企业参与到学生全程考核当中，学生的理论学习占次要方面，技能考核占主要方面，企业评价在学生综合评价中占很大的比重；三是参考学生过程性成长档案。过程性评价不合格，无法参与终极性考核。

三、专业建设展望

随着经济的快速发展和国家产业结构的升级，对3D打印专业高技能人才的需求会越来越多，对技工院校来说是一次极好的发展机遇。技工院校作为职业教育的基础阶段，其当务之急是以更高标准谋划3D打印专业建设，这样才能更好地服务于区域经济发展。