淺析3D打印技術在中等職業教育中的融入

摘要：3D打印技術是一種新興的快速成型技術，近一段時間以來受到了社會的廣泛關注。文章對3D打印的技術和中等職業教育發展現狀、發展態勢作了綜合介紹。以該先進制造技術在國內外在高校中的融入現狀為依據，對3D打印技術融入中等職業教育相互間的發展趨勢和融入高校的區別作了預見性分析。并對3D打印技術如何融入中等職業教育的教學方式提出可行的建議。

關鍵詞：3D打印技術;先進制造技術;中等職業教育;融入;可行性

3D打印是集光、機、電、計算機、數控及新材料于一體的先進制造技術，被稱為引領第三次工業革命的制造技術。國家已經制定了相應的發展策略，促進信息化和工業化進行深度融合。制造企業的數字化、信息化改造和市場的制造需求，將需要大量熟悉先進制造技術的操作人員。21世紀是知識經濟時代，信息化的社會，促使終身教育和建立學習型社會等新觀念融入各國教育領域之中，受到普遍的認同和推崇，并在不斷實踐探索之中。所以我們的新知識、新技術也必然要盡快的被中等職業教育融入教學體系之中。

1?3D打印與中職教育簡介

1.1 什么是3D打印

3D打印機（3D Printers）是一位意大利名為恩里科·迪尼（Enrico Dini）的發明家設計的一種神奇的打印機。3D打印機就是可以“打印”出真實3D物體的一種設備，功能上與激光成型技術一樣，采用分層加工、迭加成形，即通過逐層增加材料來生成3D實體，與傳統車床車削去除材料加工技術完全不同。把它稱為“打印機”是參照了噴墨打印機的技術原理，分層加工過程與噴墨打印十分相似，它不僅可以“打印”出一幢完整的建筑，甚至可以在航天飛船中給宇航員打印任何所需的物品。

美國《時代》周刊將3D打印列為“美國十大增長最快的工業”。業內預估，2016年，3D打印市場規模將達到31億美元，2020年達到52億美元。隨著科學技術的迅猛發展，3D打印機技術已經成為一種潮流，并開始廣泛應用在設計領域，尤其是工業設計，數碼產品開模等...，可以在數小時內完成一個模具的打印，節約了很多產品到市場的開發時間。3D 打印機可以用各種原料打印三維模型，使用3D 輔助設計軟件，工程師設計出一個模型或原型之后，無論設計的是一所房子還是人類的骨骼和人工心臟瓣膜，都可以通過相關公司生產的3D打印機進行打印。打印的原料可以是有機或者無機的的材料，例如橡膠、塑料、玻璃、部分金屬。

1.2 什么是中職教育

中職教育是培養技術技能型人才的主要基地。招生對象主要是初中畢業生，學制3年，實行教學實習內容與企業生產相結合。經過幾十年的改革發展，目前中職教育已形成初、中、高級培訓并存，學歷教育與職業資格證書教育相結合，多層次、多功能、多元化的職業培訓體系。

2?3D打印技術在國外國內教育中的融入

2.1 3D打印系統在國外高校的以下專業方面獲得的融入

機械工程：3D打印機可以完整地將電腦中的數字影像轉換為實物模型，這樣學生可以很好地評估自己的設計成果。

建筑工程：快速、經濟的模型建設使打印一棟建筑物模型成為可能。3DSystems的3D打印機可以將一棟建筑物模型分批打印，最后組裝成型。這樣就可以不單單將學生的設計模型平面展示，而是可以以三維的方式呈現出來。

工業設計：3D打印機可以制造出任何復雜的模型，這些模型可以沙磨和噴涂處理做為工業模型使用。

美術專業：美術專業的學生可以用3D打印機的3D打印機將設計的美術模型打印出來并從人們的評論反饋中繼續提高自己的設計水平。

生物醫藥：3D打印機具有獨一無二的彩色打印功能！他可以打印出全色彩的三維模型，這樣研究者就可以根據彩色三維模型準確地判斷研究課題的方向。

2.2 3D打印技術在國內高校中的融入

亞洲制造業協會，為了有效推動中國3D打印技術的發展，加快該項技術產業化和市場化的進程，同時提高國際間的對話和交流，并且促進該項新型技術和傳統制造業的更好結合，在2012年10月17日號召并聯合了國內幾家知名院校，包括華中科技大學、北京航空航天大學、清華大學等的權威研究機構，還有一些3D行業中技術領先的企業，一起發起了中國3D打印技術產業聯盟，并且正式成立。

國內3D打印技術在高校中主要有清華大學、華中科技大學、西安交通大學、華南理工大學、北京航空航天大學等高校教授帶領的科研團隊。很多的高校專業在摸索著創新教學模式，把3D打印系統與教學體系相整合。一方面3D打印機可以提高學生在掌握技術方面的優勢，提高學生的科技素養。另一方面利用3D打印機打印出來的立體模型，顯著提高學生的設計創造能力。隨著3D打印機逐步降低門檻及應用領域擴大，3D打印機已經進入國內基礎教育領域。3D打印技術融入高校教學中體現的優勢，現在越來越多的國內高校專業把3D打印系統整合進自己的教學體系中，3D打印機可以提高學生在掌握技術方面的優勢，可以顯著提高學生的設計創造能力。3D打印機在歐美大學里幾乎就是設計物理模型必不可少的工具。那么3D打印機在高校教學中有哪些優勢呢？

在效率方面，一套3D打印機的3D打印系統具有無可比擬的優勢，在一個學期里一套3D打印系統可以很好地滿足幾個班級的學生使用，每個班級大約有20～30名學生。

在成本方面，3D打印機打印系統既能滿足教學需要，同時能夠滿足學生的創造需要。

可靠性對于3D打印機來說自然不是問題，因為在課堂上，很有可能的狀況是3D打印機在一直運轉。3D打印機絕對可以滿足這一點。

在教學領域中安全示范教學是重點考慮的因素之一，3D打印機打印系統不需要支撐物打印，因此就不需要打印完成之后需要剃刀清理和化學清洗物清洗，從而可以最大程度的保證教學安全。

3 3D打印技術融入中職教育中的預見性分析

3.1 先進制造技術（3D打印技術）融入中職教育的趨勢

首先，表現在過程性目標，中職教育為社會和經濟的發展培養輸送第一線的勞動者，滿足受教育者學習技能、形成職業能力、求得生存和發展的最基本的需求。所以在科技不斷發展的時代，我們的職業教育教學內容必須與時代的進步保持一致，必須把新的技術、新的思想、未來工業的發展趨勢考慮在內。必須做到市場需要什么樣的勞動者我們中職學校就能培養什么樣的人才。只有學校具備與市場同步的硬件設施、能夠培養最新勞動技能的實力，才能為社會培養出不被淘汰的人才，并且讓中職教育立于不敗之地。

第二，按照馬克思的全面發展理論，中職教育必須有規劃、有個性、自由的發展。中等職業教育應責無旁貸地，盡可能為受教育者提供追求優越的教育，不僅要培養學生的職業能力和職業素養，更重要的是從有個性的發展培養學生獲得適應未來社會的基礎知識和競爭能力。只有兩者相統一，才能充分發揮中等職業學校為經濟和社會發展服務的職能，也才能為學生個性發展和實現人生真正價值方面發揮教育的功能，激發學校辦學活力。

第三，3D打印機將在社會上普片使用，3D打印從起初在實驗室的應用研究，現階段已經發展到工業領域的應用，甚至是家庭中的應用，預計還有10年或者20年的時間，很多的家庭將擁有一臺3D打印機，只需要自己設計好的產品三維圖紙數據，就可以在家里隨心所欲打印任何需要的物品。所以，更多的家庭就需要掌握最基礎的繪圖設計能力，而中職教育就可以抓住這個求知需求。

3.2 3D打印在高校和中等職業教育的融入區別

高校學生具備的知識層次較高，接受了系統的專業知識學習，在知識應用過程中是連貫的，并且具有發散性，在對3D打印技術的學習過程中具備自發和創新的能力。所以3D打印技術融入高校中更多的體現是科學研究和創新設計的過程，而不是生產過程。

中等職業教育的學生具備的知識面較單一，主要以基礎知識為主，入校后能夠掌握的專業知識有限。談科學研究和創新設計是不現實的，所以我們的學生在教學過程中，更多的體現只能是實現生產能力和基礎繪圖設計。我們是否可以帶著以上兩個預期目標，去探索、去發現、去找到適合于中等職業教育的3D打印融入方式。

4?3D打印技術融入中等職業教育中的可行性

《中國教育報》的一篇報道引起了我的注意。青島市教育局決定，2013年秋季青島市中等職業教育招生計劃，在青島電子學校新增3D打印技術專業，并現已開始招生。青島把3D打印作為一門專業在中職教育開展，在全國尚屬首例。而我們云南省的中職學校目前也沒有開展，自己作為一名技工學校從教《機械制圖》的教師，3D打印技術是否能夠融入中等職業教育，并且能夠有序的開展教學活動，首先應回答下列問題。

問題一：中等職業教育主要招收的學生以初中生為主，以學生現有的基礎知識水平能夠掌握3D打印技術嗎？

問題二：如果把3D打印技術作為一門獨立的學科開展教學，學生應該如何有系統的學習何種專業知識進行支撐？

問題三：在3D打印技術作為一門獨立的學科開展教學時，專業合理并且適合于中等職業教育的教材現在有編寫出來了嗎？

問題四：即便是我們的學生正確的掌握了3D打印技術，我們用一個什么樣的標準去評價學生取得的成果，給予學生肯定？

通過自己長時間對3D打印技術的學習和思考，同時也在自己多年的教學經驗中總結。以上的問題可以在中職教育的平臺之上實現，并且可以得到已經開展的專業課程支撐。換而言之，3D打印技術融入中等職業教育中是具備可行性的，這一項先進的制造技術在中等職業教育中應該擁有屬于它的一席之地。

新進校的學生如何才能掌握3D打印技術，在這3年的入學時間中掌握的過程是如何實現的，基于中職教育平臺如何讓學生掌握3D打印技術，從現有開展的課程進行考慮學生需要具備的知識，我是這樣思考的：

（1）第一學年，學習《制圖》手工繪圖方法;《機械制圖》;《電工學》;《微機知識》;相關的文化基礎課程。

（2）第二學年上學期，學習電腦三維繪圖軟件《AUTO CAD》掌握基礎繪圖方法;《材料學》;學習計算機和3D打印機安裝打印過程;相關的文化基礎課程。

（3）第二學年下學期，進入實習實驗室利用電腦，通過三維繪圖軟件《AUTO CAD》對3D立體圖層迭加建模進行設計學習，并開始打印所設計立體實物。并通過完善的評價標準給予學生做出評價，并取得 CAD輔助設計資格認證證書等。全天設計實習;

（4）第三學年把基于理論學習基礎之上的學生送往企業實習。通過以素質為核心、能力為主線，走校企深度融合、校企合作辦學之路，全面推行基于職業能力標準的專業實踐教學模式和工學結合人才培養模式，實現學生零距離上崗。頂崗實習1學年。

總之，基于中等職業教育平臺，進行培養先進制造技術人才，以目前現有的教學內容足以支撐教學，也就是具備教學可行性是其一。國家已經制定了相應的發展策略，促進信息化和工業化進行深度融合。作為提供3D打印服務的各類企業，將面臨大量的人才需求。為了貼合社會需求，中職教育開設相關課程尤為緊迫，也就是具備市場需求是其二。學生畢業后可到產品制造企業、3D打印相關服務公司、設計公司、3D打印網店和其他3D領域企業擔任設計人員、技術操作員、咨詢服務人員和管理人員，也可以自主創業開設網店或實體店提供3D產品設計和打印服務，也就是拓寬了中職教育學生的就業面和學校的辦學范圍為其三。

參考文獻

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作者簡介：程偉（1985—），男，云南建水人，本科，講師，就職于云南紅河州技師學院一線教師，研究方向：機械、汽修。

（作者單位：云南紅河技師學院）