應用型本科院校3D打印技術人才培養模式探討

王 剛，王 微，邢 昌，朱協彬

(1. 安徽工程大學機械與汽車工程學院，安徽 蕪湖 241000; 2. 安徽機電職業技術學院機械系，安徽 蕪湖 241000)

應用型本科院校3D打印技術人才培養模式探討

王 剛1，王 微2，邢 昌1，朱協彬1

(1. 安徽工程大學機械與汽車工程學院，安徽 蕪湖 241000; 2. 安徽機電職業技術學院機械系，安徽 蕪湖 241000)

在總結目前3D打印技術人才困境的基礎上，結合應用型本科院校的辦學情況，提出了3D打印技術應用型人才的培養模式.從理論教學、實踐教學以及校企合作等角度，對3D打印專業教學的發展進行了理論探索，促進3D打印技術專業學生在獲得基礎理論知識的基礎上，較早地參與工程實踐，盡快成為3D打印技術領域內的亟需人才.最后結合實際情況介紹了本校在3D打印技術人才培養方面采取的初步方案.

3D打印技術；人才困境；培養思路；培養模式

“十三五”時期是我國轉變經濟發展方式、促進工業轉型升級、實現信息化工業化深度融合的關鍵時期，智能制造是國家重點支持發展的戰略性新興產業.為了使我國制造業在新一輪競爭中處于領導地位，應加快數字化制造產業發展，從而推動我國由“制造大國”向“制造強國”轉變.3D打印技術作為制造史上的巨大突破，對促進工業轉型升級、實現“兩化深度融合”具有重要意義.

3D打印技術又稱增材制造，是以數字模型為基礎，將材料逐層堆積制造出實體物品的一種集光、機、電、計算機、數控及新材料于一體的先進制造技術.因此，3D打印需要依托信息技術、精密機械、材料科學等多個學科領域.目前，該技術在珠寶、工業設計、建筑、土木工程、汽車、航空航天、醫療產業、教育、地理信息系統、食品等領域有了一定的應用[1,2].

1 3D打印技術產業人才困境

1.1 社會復合型人才的缺乏

由于3D打印技術是一種跨學科的新技術，因此，對于3D打印技術人才也提出了不同于普通加工技術的要求，要求技術人員不但會使用3D打印設備，還要掌握三維數據處理軟件、信息處理技術以及具備扎實的材料科學知識等，這種對于復合型人才本身的高要求導致目前該領域人才極其緊缺.

1.2 高校教學平臺的短缺和師資力量的薄弱

目前，國內大多數應用型高等院校由于實驗設備落后，教學經費緊張，許多院校無力購買3D打印相關設備，建立3D打印技術相關平臺，由此導致國內大學、大中專院校還未開設針對性的3D打印技術的專業課程，學生所掌握的3D打印技術極少，對3D打印的理論體系、機械架構、制作過程缺乏深入的了解.

與此同時，國內高等院校的師資隊伍多為專職教師，即從高校到高校，缺少企業實踐經驗，導致3D打印技術缺乏普及，且沒有專門學科、專門的專業來培養3D打印技術教學人才.此外，高校間多學科協同創新缺乏、交叉學科的科研課題匱乏都限制了3D 打印復合型技術人才的出現.因此，建立強大的、高水平的平臺和師資力量是打破3D打印技術產業應用型人才培養困境的重要措施[3,4].

1.3 企業認可度低下

3D打印技術屬新興產業，傳統制造企業對此認識不足，存在誤解，認為該技術缺乏實際應用.郭臺銘曾表示“3D打印絕不等于第三次工業革命，只是噱頭而已.3D打印技術發展很久了，鴻海30年前就在用3D打印技術”[5].其不看好的原因在于，此項技術無法進行量產，只適合小批量的生產，不具有廣泛的商業價值.與此同時，高等院校沒有與企業實際需求對接，無法制定出3D打印技術專業人才培養機制，致使這方面人才匱乏.

綜上所述，目前，國內對3D打印技術應用人才的認識與培養還處在萌芽狀態.因此，就地方應用型本科院校而言，如何構建其培養思路，探索其培養內容與方案是值得研究的.

2 3D打印技術人才培養的基本思路

以科學發展觀為指導，堅決貫徹執行黨和國家的教育方針，堅持“以學生為根本，以知識為基礎，以能力為核心，以市場需求為導向，知識、能力、素質協調發展”的辦學指導思想，培養適應社會經濟發展需要的復合型、工程應用型高級3D打印技術專業人才.具體思路如下：

(1)強化課堂和實踐教學相結合.3D打印技術的教學不能僅限于在課堂教學的基礎上，應當結合該領域的實際問題，諸如新型打印材料的開發、同步上色技術的研發、新型3D打印設備的研發等問題進行探討.這樣，一方面可以促進學生綜合知識的掌握，另一方面，有利于提高學生解決實際工程問題的能力，從而縮短理論教學與實際之間的差距，為復合型人才的培養夯實基礎[6].

(2)加強3D打印技術專業教師隊伍的培訓與建設，建立一支結構合理、專兼結合的“雙師型”專業教學隊伍，與此同時，采用激勵政策調動教師實行創新性教學的積極性.

(3)建立相應的信息發布平臺，密切關注3D打印前沿技術，培養學生學習興趣，激發學生的創新意識.

(4)實施深層次校企合作，以市場需求為導向，以聯合培養為模式，有針對性地進行3D打印方面人才的培養.

3 3D打印技術應用型人才培養模式

3.1 教學上采取理實一體、工學結合的模式

理論課程：開設3D打印技術公選課，為感興趣的學生提供學習的機會和平臺，去了解和認識3D打印，從而掌握基本的3D打印知識(原理、方法、發展等).在此基礎上，可以在校內選拔組建3D打印精英班，以興趣為主導，制定相應的培養計劃，由一個或幾個學期完成幾門課程的學習，并配備相應的指導老師.在入門基礎上進一步掌握諸如軟件使用、逆向建模、模型切片等更為深入的知識與技術.

研究探討：3D打印技術的應用具有很強的開放性，不受專業、年齡的限制.因此教學過程可以采取較為活潑的方式進行，在課堂上可以設定一些與3D打印技術前瞻性課題相關的討論話題，讓學生搜集資料參與討論.這一過程不僅能夠使學生更加了解3D打印這一技術領域，還能促進學生的綜合素質的提高.

操作實踐：在理論學習的基礎上，輔以簡單的實操任務作為驅動和考核方式，多元化評價體系.比如可以將實驗室中某些用于展示和拆裝的教學模型，分配學生進行測繪、建模和打印，并且將打印出來的零件進行裝備和驗證.如此反復，直至打印裝備出合格的模型.該過程一方面可以進一步夯實學生對于基本知識的掌握，同時也能夠培養工科學生在設計制造中一絲不茍的工作態度[7].

3.2 加強校企合作

隨著“中國制造2025”計劃的推出，國內高端制造型企業數量和規模將迅速擴大.3D打印技術人才培養與企業的合作可以考慮兩個方向：一是與3D打印技術的上游企業即3D打印制造企業合作；一是與3D打印的下游企業即應用3D打印技術的企業合作.安徽工程大學所處的安徽省蕪湖市，有華東地區最大的3D打印產業集群安徽省春谷3D打印智能裝備產業園，其內入駐國內多家知名3D打印企業，此外以蕪湖奇瑞為代表的汽車工業集群也較為發達.目前，3D打印在汽車工業的前期設計、個性化內飾件的生產方面已經嶄露頭角.這些有利條件，為校企合作提供了重要保障.學校應當抓住這一契機，積極與相關企業開展廣泛合作[8].具體可以從以下幾方面著手：

(1)根據企業的人才需求建立 “訂單式”人才培養班，如訂單班、冠名班.

(2)校企共建實訓基地，完成部分課程理實一體化教學和實踐教學環節，使應用型人才的培養與企業的直接需求相對接.

(3)產學研結合，3D打印技術企業根據自身需求，諸如在有原型產品制作、產品優化升級等需求時，可在學校設立與3D打印技術相關的課題，并且提供資金、技術與人才的支持，引導學生從逆向工程出發.這種交互性人才培養模式，一方面可以滿足企業的相關需求，另一方面也能讓學生在這種交互性人才培養的模式下更好地成長，最終實現為相關的企業輸送專業人才的目的[9,10].

(4)加強師資培訓，為3D打印技術人才培養提供有力支撐.3D打印技術的培訓需要高校和企業聯合，在企業和高校簽訂合作協議的基礎上，企業可根據高校情況定期舉辦3D打印技術教師培訓班，開設3D打印相關學習課程.高校有亟需培訓的需求，企業有實際生產的經驗，將實際生產過程中的經驗以及企業實際需求加入到培訓當中，可以提高教師的工程能力.從長遠看，能夠讓老師更為準確地把握企業需求的脈絡，進一步提高教學內容的針對性，為培養應用型人才提供基礎.此外，在整個的校企聯合培訓中可以不定期舉辦與3D打印相關的高級研討班，研究班邀請各高校教師和企業高級工程師參與，討論教學心得、溝通教學課程、探討課程設置與人才培養，共同促進3D打印技術在高校和企業的發展.

(5)定期舉辦科技活動.以企業高級技術人員為主、學校教師為輔，舉辦各類3D打印技術相關的科普講座.

3.3 以賽促學

支持學生參與全國各類相關技能大賽，激發學生對3D打印技術的熱情，普及與促進3D打印技術與專業的融合，提升學生的綜合素質.

3.4 創新創業

工業4.0打破了傳統制造企業追求規模化和集約化的模式，使得小型化、專業化和個性化定制成為企業發展的新特征，而3D打印技術不需要模具，直接在計算機中生成圖形數據便可以打印成為實體產品.如今“互聯網+”又聯通了市場和消費者，因此，3D打印技術能夠成為當前 “大眾創業，萬眾創新”的主要方向.在這一機遇下，應用型本科院校應當和企業合作建立面向創業大學生打造的眾創服務平臺，引導部分熱愛創業、熱愛3D打印的學生以該創業服務平臺為基礎，以小型個性化的文創產品為起點和以專業化產品組件為目標的創新創業活動，實現創新創意的轉化、創業孵化，真正實現將專業職業化[11,12].

3.5 信息服務平臺建設

建設3D打印技術科普展示平臺，為3D打印設備和材料的最新研發成果、企業應用3D打印技術的創新產品、創客的新成果提供展示和交流的平臺.定期開展相關學術交流和講座，使行業企業專家與學生能夠有機會面對面交流溝通，為3D打印技術的普及打好群眾基礎.

4 本校3D打印技術應用型人才培養計劃初步實施

安徽工程大學地處合蕪蚌自主創新綜合試驗區和皖江城市帶承接產業轉移示范區的交會城市——蕪湖市，制造業型企業數量和規模迅速擴大.國內知名的“3D打印第一城”繁昌縣即隸屬于蕪湖市，該縣成立的安徽省春谷3D打印智能裝備產業技術研究院在國內已經嶄露頭角.目前，學校在和該研究院簽訂戰略合作協議的前提下，就3D打印人才培養方面已經開始進行初步的實施.

(1)依托安徽工程大學與繁昌縣人民政府簽訂的合作協議，選派優秀青年教師到安徽省春谷3D打印智能裝備產業技術研究院掛職鍛煉，使3D打印技術應用型人才培養有充足的師資力量保證.

(2)積極尋求合作企業，校企聯合培養學生，組織相關企業，諸如安徽恒利增材制造科技有限公司、蕪湖市愛三迪電子科技有限公司等到學校參加宣講、招聘雙選會，提高學生對3D打印的認知度和社會對學校的認可度，提高學生就業率.

(3)與安徽省春谷3D打印智能裝備產業技術研究院入駐企業開展互惠互利合作，如組織教師和學生到蕪湖林一電子科技有限公司，與企業專家進行面對面交流，參觀生產過程，了解工作任務，進一步完善知識體系.

(4)以興趣為導向，以自愿為原則，學校成立了創新學院3D打印技術中心.將學生參加機械創新大賽、挑戰杯、智能制造挑戰賽等所需的知識和能力培養，融入到課堂教學體系中.對于入選中心的學員，將機械設計、機械原理、單片機原理、嵌入式系統等課程進行適當前移，讓學生在大二時就具備充足的專業知識儲備，充分調動學生自主學習的積極性.在學生完成競賽后，鼓勵學生將成果轉化為創業構想，通過申報專利、參加創業競賽等方式，增強學生知識轉化能力.目前，已經開展諸如多噴頭3D打印機的研制、打印上色一體機的研制、多個簡單規則構件同時成型打印機研制等.與此同時，結合本校工業設計、服裝設計以及建筑設計專業的特色，以3D打印中心為平臺，實現各種創意創想的模型化實現.對于服裝設計，可以直接打印出各種服飾配件、甚至有創意的鞋等物件.在無法實現整體服裝打印的條件下，可以將設計的服裝進行分段處理，完成打印后進行拼接，最終實現服裝創意設計的可視化.

[1]盧秉恒, 李滌塵. 增材制造(3D打印)技術發展[J]. 機械制造與自動化, 2013,(24): 1-4.

[2]胡迪·利普森，梅爾芭·庫曼. 3D 打印，從想象到現實[M]. 賽迪研究院專家組,譯.北京：中信出版社, 2013.

[3]王雪瑩.3D打印技術與產業的發展及前景分析[J].中國高新技術企業,2012,(26):3-5.

[4]柴源, 柴世學, 宋莉.中國主要3D打印企業現狀及人才戰略解析[J].企業研究，2015,(10):64-68.

[5]中國新聞網. 郭臺銘稱3D 打印只是噱頭否則郭字倒著寫[EB/OL]. http://www.chinanews.com/tw/2013/06-24/4963070.shtml,2013-06-24.

[6]潘愛瓊, 周浩兵.基于3D打印技術的創新型人才培養初探[J].時代教育, 2016,(2):19-21.

[7]高群,鄭家霖.基于職業教育視角的應用型人才培養模式探析[J].發展研究, 2015,(11): 90-96.

[8]高群,鄭家霖.3D 打印技術產業應用型人才培養模式探析[J].專業與課程, 2015,(36):20-23

[9]石利琴.關于3D打印技術與技能人才需求的思考[J]. 教育與培訓, 2013,(3):44-46.

[10]張捷,顧海,孫健華,等. 應用型本科人才培養新方向：3D打印技術[J]. 課程教育研究, 2016,(4):235.

[11]鄧春蓉.論攜3D打印投入“大眾創業、萬眾創新”恰逢其時[J].學術前沿,2015,(11):64-54.

[12]孫江山,吳永和,任友群.3D打印教育創新：創客空間、創新實驗室和STEAM[J]. 技術應用, 2015,(4):96-103.

(責任編校：晴川)

Discussion on Talent Training Mode of 3D Printing Technology in Application Oriented Universities

WANG Gang1, WANG Wei2, XING Chang1, ZHU Xiebin1

(1. School of Mechanical and Automotive Engineering, Anhui Polytechnic University, Wuhu Anhui 241000, China; 2. Department of Mechanical Engineering, Anhui Technical College of Mechanical and Electrical Engineering,Wuhu Anhui 241000, China)

From the aspects of theory teaching, practice teaching and school-enterprise cooperation, the paper conducts the theoretical exploration on the development of 3D printing professional teaching, for the purpose of making 3D printing technology students involve engineering practice and become an urgent need talent in the field of 3D printing technology as soon as possible on the basis of acquiring basic theoretical knowledge. Finally, the author introduces the program of 3D printing talent training combined with the actual situation.

3D printing technology; talent dilemma; training method; training mode

2016-11-08

安徽省高等教育振興計劃2015年重大教改項目(批準號：2015zdjg085)；安徽省級卓越人才教育培訓計劃“材料成型及控制工程專業卓越工程師教育培訓計劃”；安徽工程大學科研啟動基金(批準號：2012YQQ006)資助項目.

王剛(1985— )，男，安徽銅陵人，安徽工程大學機械與汽車工程學院副教授，博士.研究方向：材料加工工程.

G648.4

A

1008-4681(2017)02-0131-03