3D打印在職教領域的應用探究

單家正　畢忠　梁楊坤??

摘要：本文主要分析了3D打印人才需求以及職業院校在3D打印專業建設現狀，針對3D打印專業在未來職教領域發展應用進行探究，為后續職業院校3D打印專業建設提供借鑒。

關鍵詞：3D打印職業教育專業建設

3D打印技術由于其在產品設計、生產、應用等領域的廣泛性快速得到發展并逐步向工業生產領域過渡，被譽為“第三次工業革命最具標志性的生產工具”[1]。3D打印在教育領域引用，給職業教育在教學手段和思維方面帶來了重大變革。但3D打印技術迅速發展與職業教育模式轉變處在一個過渡時期，職業院校針對此類職業人才培養還未形成較為成熟穩健模式，均處于嘗試和探索階段[2]。因此，如何切實提升3D打印高職技術人才培養水平值得每一個職業教育者探索。

1 3D打印與人才需求分析

（1）3D打印技術分析3D打印技術目前初步應用于工業生產領域，并在建筑、生物、航空航天等領域得到了驗證性應用[3]。現價段3D打印主要有三種方式：光固化（SLA）打印技術具有成型精度高、節約材料等優點，其缺點是打印材料單一、成品光照易分解；選擇性激光燒結（SLS）打印技術可打印材料廣泛、機械強度高，但其高昂的成本決定該技術目前無法大面積在生產領域使用；熔融沉積（FDM）成本低、技術難度小，但其打印材料單一、成型精度差、強度差、對溫度敏感性高，一般僅限用于手工藝品，很難應用于生產領域。因此，3D打印技術短時間內無法全面取代傳統加工制造技術，但是在單件小批量、個性化定制等生產方面具有無法比擬的優勢。隨著學科技術不斷完善，3D打印將會被推向更高層面，其行業整體將會呈現精密化、智能化、通用化發展趨勢。3D打印在未來的發展很大程度上受限于產業鏈完整性，包括打印設備制造、打印材料研發與更新、軟件與智能控制技術。

（2）3D打印人才需求分析。目前3D打印產業主要聚集在珠三角地區，占據整個行業80%市場份額，分布在各種行業中，人才需求非常大。但3D打印技術集CAD技術、計算機技術、數控、精密機械、電氣控制等多學科技術，技術復雜程度高，對于需求人才跨學科的綜合專業素養要求較高。針對3D打印技術及設備的研發、應用以及延伸所需的專業人才不盡相同。

3D打印技術人才需求主要分為技術型人才、應用型人才和商業型人才：技術型人才主要聚集在產業鏈上游從事設備產品相關研發工作，此類人才專業綜合知識要求高；應用型人才聚集在產業鏈中部，銜接下游的商業型人才，主要解決3D打印機技術市場應用和行業問題，此類人才必須具備某一學科的專業知識，能夠融合3D打印相關學科內容。結合職業教育特點、人才層次水平及3D打印產業應用現狀，高職院校應把培養應用型3D打印應用型人才作為首要目標。

2 3D打印職教領域應用現狀分析

（1）專業定位不準確。根據3D打印產業的發展，結合目前產業市場的人才需求，高職院校著重培養3D打印應用型人才，而非專業的技術研發人才。目前，部分院校針對3D打印專業的人才培養定位錯誤，也未建立健全3D打印專業人才培養模式和機制，盲目的進行專業實施，造成專業教育與市場需求脫節，阻礙院校專業建設發展。

（2）專業基礎薄弱。

目前，高職專業教師多數缺乏跨學科領域專業知識綜合應用能力，還不能完全熟練掌握3D打印相關技術。尤其在我國的中西部地區，相關師資未經過系統學習和培訓，從事該領域師資嚴重不足。3D打印誕生于國外，國內目前還未有專業從事相關技術研究的學術機構，也未有相應專業人才培養先例。眾多職業院校盲目增開3D打印專業，未經過合理有效論證，缺少適合職業教育的3D打印專業課程與教材。高職院校人才培養未能與地方經濟相融合，無法為區域經濟發展提供所需人才。

3 高職教育應用探究

在《中國制造2025》規劃中指出，3D打印將成為實現智能制造的重要技術手段，由此職業教育必須深化改革，以培養面向智能型、創新型人才為目標，作為未來先進技術產業，其人才培養和專業建設更應如此。針對3D打印技術在高職教育領域應用提出以下建議：

（1）專業依托建設目前我國高職院校并未開設3D打印專業課程，而系統專業建設不可能憑空架構，應以現有相近強勢專業為基礎，不斷豐富、完善。以安慶職業技術學院為例，該院機電專業經過較長時間發展建設，在實踐教學、核心課程體系設置等方面積累了豐富經驗。3D打印綜合了機械、電子、編程等多學科，其專業基礎與機電基本一致。由此該院3D打印專業建設應依托機電專業合理設置優化課程、配置資源，同時根據區域經濟發展需求，3D打印專業在核心專業課程設置方面應與傳統機電專業區別對待，在傳統機電專業基礎上融入3D打印專業核心課程。

（2）教學模式革新。3D打印易于將虛擬設計快速物化，極為方便快捷對教學、設計進行分析論證，方便學生直觀學習，因此此類專業學習應結合具體項目式實施。3D打印教學可根據杜威“做種學”思想，學生在老師引導下逐步完成項目，即采用項目式教學。

3D打印項目式教學，包含準備、實施、反饋三階段。教學準備在項目式教學中最為關鍵，教師對教學項目構思、細化、項目實施的可行性等都要做好充分準備，并全面評估學生對硬、軟件掌握情況，合理設置細化教學項目。教學實施是最為核心環節，設置項目布置任務，引導學生獨立完成，這就要求學生能獨立使用相應的軟、硬件設備，需要教師要密切觀察學生學習狀況，適時引導幫助學生完成教學項目。職業教育注重技術性應用，鍛煉學生職業行為能力，需要學生在學習中不斷改進，教師可以組織學生互評、尋找差距，真正做到教學互相促進。

4 結語

隨著3D打印不斷發展和商業推廣，批量的個性化定制將會成為未來工業生產主流模式，技術人才需求也會急劇增長，院校專業建設亟待探索完善。本文主要分析了目前職業院校3D打印專業建設現狀，為后續職業院校3D打印專業建設、完善提供借鑒。

參考文獻：

[1]李升，顏志勇，等.基于3D打印技術高職教育創新創業研究[J].技術與市場，2016.23（6）：431.

[2]王娟，吳永和.3D技術教育應用創新透視[J].學術時空，2015.08（01）：6271.

[3]楊南粵.職業教育3D打印技術應用型人才培養探析[J].機械職業教育，2017.3（3）：2729.

[4]李細榮，張智林.職業教育中3D打印技術教學模式探討[J].科教導刊，2017.5（2）：124126.

[5][JP2]朱姝，王川.珠三角地區職業教育中正確應用3D打印技術的思路和意義[J].中國現代教育裝備，2016.28（13）：3639.[JP]

基金項目：安徽省省級質量工程校企合作實踐教育基地（編號：2016sjjd051）

作者簡介：單家正（1988），男，碩士，主要從事機電控制方面的研究與教學。