基于协同育人模式的3D 打印创新人才培养路径研究*

范晖 王善奎

江苏师范大学机电工程学院 江苏徐州 221116

0 引言

3D 打印作为一项前沿性的数字制造技术，在工业、医疗康复、文化创意等领域具有广泛的应用前景，并成为推动传统产业转型升级的重要引领性工艺，涉及控制、材料、机械、计算机等多个领域，因此对设备的设计、制造以及使用、操作都有着极高的要求[1]。

目前，中国3D 打印领域虽已取得较好发展，但与西方制造业强国相比仍存在较大差距，关键核心技术基础薄弱、高端研发人员和应用技能人才缺乏是其中的重要原因。2017 年教育部指出：当前制造业人才培养与企业实际需求脱节，产教融合不深、工程教育实践环节薄弱是突出问题。因此，推进3D 打印领域的产教融合、协同育人的教学改革具有重要意义和作用[2-7]。本文以笔者所在学校机电工程学院与江苏三维智能制造研究院合作共建产学研实训基体为例，通过在3D 打印领域创新性地开展校企合作，引导企业共同制定人才培养方案、参与实习基地建设等手段，有效促进教育链和产业链的有机融合，为缓解人才供需的结构矛盾，培养3D 打印高质量创新应用型人才探索了新的路径。

1 协同育人模式的建设目标

1.1 基于产教融合模式的新型教学培养方式

促进校企合作参加3D 打印人才培养方式。校企双方共同制定人才培养模式、设置专业课程结构、开发特色实用教材、课件、教具，制定新型教学计划、大纲，并通过安排企业专家参与课堂教学等方式组建导师团队，在课程设计、毕业设计等环节展开实践教学活动，以行业发展需求促进人才培养，校企共同做好产教融合，把办学向技术应用、技术创新、技术服务转变，向产学研融合转变，向培养应用型、技术技能型人才转变，为新工科的发展注入活力，起到开拓学生创新思维能力、增强自主动手能力，最终向着增强学生综合创新创业能力转变。

1.2 先进激光加工技术的示范教学窗口

江苏师范大学特种加工实验室与江苏三维智能制造研究院合作建立产学研实训基地，拥有SLM 金属3D 打印机（教育专用金属铺粉打印机和齿科专用金属铺粉打印机），可共同开展激光选区3D 打印工艺SLM 教学实训，开展面向异形零件的金属3D 打印以及口腔义齿产品的3D 打印的设备研制及加工工艺服务，促进建立完整、系统的3D 打印技术研发、培训及技术推广于一体的创新型实践教育基地。同时，以该实践教学为抓手，以支持3D 打印学术研究和教学改革为主题，定期举办学术研讨会议，邀请企业专家共同策划高校3D 打印人才的培养与学科建设。

1.3 教学、加工、校企合作等多重平台建设

针对目前3D 打印发展前景，致力于建立3D 打印教学、培训、加工服务综合性平台，该平台将覆盖3D 打印教学过程的实施、项目实施，将学校、培训基地作为3D 打印设备的使用方或所有者纳入到线下服务点。同时不断发展新的教育、培训基地，将其纳入服务平台的网格中，打造出线上线下联动的教学、培训、加工服务市场，推动多重要素平台相结合：课堂—企业相结合，学生—教师—工程师相结合，科研—教学—创业—社会服务相结合。由此使学生在以上结合中接触到行业的新技术、新技能，培养其处理生产一线问题的能力，并提高创新意识、质量意识，以及综合应用能力。

2 协同育人模式的创新优势

2.1 产教协同育人的新型教学模式

本研究通过产教协作模式促进3D 打印人才培养，其创新性一是在于校企共同致力于人才培养的规划与过程，通过对接岗位标准与课程设置，创新教学方法、教学计划、教学大纲，设置专业课程结构，使人才培养模式更加适应岗位需求；二是在师资方面做到校企融合，企业专家参与课堂教学、课程设计、毕业设计等环节，力求创造真实的实践环境；三是校企合作开展多种实践教学活动，通过营造真实的企业工作环境，模仿实际工作过程，有针对性地设置相关实践课程、实验项目、实践活动、环节和内容等，通过校企共建实验室、协同研发中心、企业实训中心等多元化实践平台，引导学生“边做边学”，不断在实训中磨炼和提高实践能力，实现教学过程与生产过程的衔接，最终达到提高学生综合实践能力的目的，形成良好的专业素质。

2.2 3D 打印技术的先进教学平台

江苏师范大学特种加工实验室与江苏三维智能制造研究院合作建立的产学研实训基地拥有多台SLM 金属3D 打印机，其中包括教育专用金属铺粉打印机和齿科专用金属铺粉打印机，可面向异形零件的金属3D 打印以及口腔义齿产品的3D 打印。该实践基地集中了3D 打印研发、师资培训、技术推广等多重功能，并可提供加工装备设计与制造、加工服务、模型设计、产品后处理等多种工艺服务模式，有助于成为培养学生创新实践能力、培养数字产品概念、熟悉技术规范、提高技术技能的实训培养基地。

该实践基地瞄准义齿3D 打印及新一代SLM 金属3D 打印机，覆盖了工业级3D 打印及激光智能制造成套装备的研发、生产、3D 打印加工服务，3D打印应用整体解决方案，可以使学生在3D 打印设备的设计、加工、使用等多领域得到全方位的培训和提高。

2.3 3D 打印教学、加工、校企合作一体化服务平台

塑造3D 打印培训与加工服务复合平台，将学校、培训基地作为3D 打印设备的使用方或所有者纳入到线下服务点，同时不断发展新的教育、培训基地，将其纳入服务平台的网格中，打造出线上线下联动的教学、培训、加工服务市场。需求方可以在线上发布3D 打印产品订单、教学培训等与3D 打印相关的多种服务需求，平台匹配最优的加工服务点，最后形成交易，效率高并节省成本。作为3D打印设备教学、培训基地可以积极承担3D 打印技术的校内外培训、课题研究、服务社会、竞赛等任务，将3D 打印技术领域新工艺新装备的发展成果汇入教学实践当中，使应用型人才的培养基地兼为社会服务单位，实现教研、工艺、产品的同步更新和全面融合，实现协同发展的目标。同时，该平台也将鼓励从事3D 打印实训教学的教师更好地融入社会服务中去，指导学生共同承担企业的一些3D 打印产品服务，帮助企业解决科研问题和技术升级，锻炼和提升教师的社会服务能力，促进教师科研项目的成果转化，最大限度地实现科研和社会服务过程中资源的转化和利用，将科研项目和实际生产技术转化为具体的教学案例。

3 协同培养模式的实施内容及路径

基于江苏师范大学机电工程学院特种加工实验室及江苏三维智能制造院教学实践基地，针对3D打印课程及激光选区熔化技术，进行了如下建设内容和实施方法。

3.1 师资队伍建设

根据3D 打印教学由过去课堂理论型教学向企业生产型的结合，改变原有同一名教师讲述全部课程的讲授模式，建立一支由专业教师、企业导师及工程实训教师组成的课程讲授团队，专业教师主要负责3D 打印基础理论教学、叠层制造离散切片原理、金属粉末冶金、激光加工等涉及SLM 加工方式的基础理论；企业与工程实训导师负责3D 打印市场分析和实际案例教学，包括装备设计、操作经验技能、SLM 成形案例、异型件加工工艺演示等。

3.2 授课及教学组织模式改革

校企双方共同制定专业标准、岗位职业标准和人才培养目标，基于新产业、新业态重构课程体系，针对性地对接课程内容与职业标准，制定专业人才培养方案。授课模式方面有较大变化，首先是将过去通行的课堂/实训的教学方式，通过在线教学系统，转变为线上/线下的混合教学过程。整个教学过程分为三个阶段：1）由本专业教师，面向3D 打印工艺、金属粉末成型等基础知识点、基础理论，制作在线课程、题库和考核系统；2）由企业导师负责引导，实训教师负责实施，组建面向3D 打印市场的教学案例、课程、题库和考核系统；3）实训教师负责建立金属粉末成形装备及操作工艺教学课程题库和考核系统。

教学组织也由原来单一的“线下”课堂教学，转变为课前—课中—课后阶段性的教学组织模式。课前阶段，教师团队会将在线课程的四个教学阶段要点发给学生。在此期间学生需要根据推送内容自主学习，由教师远程辅导。学习结束后，学生需要完成系统根据学习情况自动产生的试卷。在通过考核后，学生将开始后续阶段学习。课堂教学中，教师主要从两个方面开展教学过程：一是总结要点，二是基于在线学习系统与学生进行交流，根据学生自学情况解释问题。

3.3 课程设计和毕业设计考核命题方式

在3D 打印课程教学阶段结束之后，采取课程设计乃至毕业设计的考核方式检查学生的学习效果和教学效果，其内容由校企双方协商制定。这样可使选题既源于工程实际，具有实践性，同时又可弥补企业导师缺乏教学经验及对学生个体化的了解、无法把握选题难度及任务量控制等教学类技术问题的不足，具有教学的针对性。选题时要注意真题真做，紧密结合3D 打印的生产科研，既可包括3D 打印设备的研发、工艺改进，也可以使用现有3D 打印设备进行针对性的3D 打印产品服务，如异形零件加工、齿科产品加工等。题目涉及领域紧扣实践，具有先进性和实用性，体现出新工艺、新技术的发展应用水平，使学生在设计过程中把握前沿动态，领悟理论-实践结合的内在含义，在完成任务的进程中创新实践提高知识水平和操作技能，使专业素养得到自主提高。

3.4 实践课程考察的指导方式

采取校企联合指导的模式，充分利用企业的实践资源和高校的教学资源，共同制定实施方案和进度表，定期举行企业性质的现场会、总结会以检查设计进度和效果。企业导师主要开展技术评审，检查学生3D 打印设计方案、模型的新颖性、实用性、可行性，把握总体水平。学校导师侧重开展形式检查，检查项目进度、论文结构、写作质量等细节，把握设计品质。通过双元制的指导方式，双方可及时发现和处理实训中的问题，现场展示、现场提问、现场解决，实现了学生、教师和企业技术人员之间的多轮互动。

4 结束语

在3D 打印技术人才急需的背景下，大力推广“产教融合、协同育人”为核心的应用型人才培养模式，是深化中国高校教育改革的一项重要举措，有助于调动和激发本专业学生的积极性与内驱力，同时也有助于提升教师研究层次和社会服务能力。校企“新时代、新师范、新工科”共同培养人才模式促进了校企共赢、协调发展。随着3D 打印技术的不断发展，校企合作培养人才模式必将得到不断发展和完善，保证学生高质量完成学业，实现教育链和产业链的有机融合，从而培养出更多的3D 打印应用型创新人才，同时也将有效缓解高校所在地区的就业压力，对技术进步和经济发展带来较好的推进作用。