高職3D打印技術專業課程體系建設研究

魏良慶

摘 要：目前，我國高職3D打印技術專業人才培養模式和課程體系的構建幾乎是一片空白，很難滿足3D打印產業快速發展的需求。本文詳細闡述了機械制造與自動化（3D打?。I人才的社會需求狀況，分析了3D打印技術專業學生的職業崗位、工作流程和所需知識技能，并以此詳細論述了建立課程體系的具體思路。

關鍵詞：3D打印;職業能力;課程體系

引言

自2008年第一臺開源的桌面級3D打印機發布以來，3D打印受到了國內外學者的廣泛關注，并逐漸應用到生產生活的各個領域。2016年12月，3D打印入選“十三五”國家戰略性新興產業。2017年12月，工信部等十二部門聯合發文支持3D打印發展。一系列國家戰略政策的頒布實施給3D打印技術帶來了良好的發展契機。2015年11月，教育部公布了新版高職專業目錄。增材制造技術作為機械制造與自動化專業的方向赫然在列。三年來，全國有近20所高職院校陸續開設了3D打印技術專業或在原有機械、模具、汽車等專業的基礎上增設了3D打印技術方向。作為一個新興專業，3D打印專業人才培養模式和專業課程體系尚處于起步階段。因此，構建適合3D打印產業發展的專業課程體系勢在必行。因此，筆者從3D打印產業不同類型企業的調研入手，分析了崗位特點和人才類型，從而為3D打印技術專業課程體系構建提供有價值的參考和依據。

一、人才需求狀況分析

3D打印是一種以數字模型文件為基礎，運用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料，通過逐層打印的方式來構造物體的技術[1]。3D打印技術有別于傳統制造，其涉及工業設計、機械、材料、數控、計算機、信息技術等諸多領域。目前，3D打印技術仍然處于原型制作階段，急需大批的高技術高技能應用型人才。國內3D打印專業的人才培養還僅僅停留在萌芽階段[2]。因此，學校培養的人才還很難滿足企業的需要。

在構建課程體系前，必須要深入企業進行調研，了解企業的運營狀況與人才需求狀況，掌握本專業學生畢業后的就業情況，才能做到有的放矢。課題組于2016-2018年先后深入重慶夢啟科技有限公司、重慶德固科技有限公司、重慶華港科技有限公司、重慶長安、重慶建設工業集團等20余家3D打印設備生產商、分銷商以及應用商進行深入調研。從目前的企業人才需求來看，3D打印專業人才需求主要分為以下三類：第一類是高級人才。這類人才主要服務于產業上游（生產商），具備3D打印技術應用和新材料研發能力;第二類是中級人才。此類人才主要服務于產業中游（應用商），要求熟悉機械設計與制造、模具制造等相關知識，能進行3D創意設計、售后處理和售后服務;第三類是初級人才。他們主要服務于產業下游（分銷商、應用商）。要求熟悉3D打印機的工作原理，能熟練操作3D打印機，維修3D打印設備出現的故障。

二、專業定位分析

第一類人才要求具備扎實的理論基礎和較強的研發能力。很顯然，這類人才主要是來自于985、211等國內重點本科高校培養的碩士研究生、博士研究生;第二類人才要求具備足夠的理論知識和較強的實踐技能。這類人才主要由普通本科院校和高等職業院校培養;第三類人才要求具備過硬的動手能力。這類人才主要由高等職業院校和中等職業院校培養。高職院校始終以服務地方經濟發展為己任，主要面向生產第一線培養具備高技術高技能的高素質勞動者。而3D打印的技術特點決定了3D打印行業對綜合性人才的特殊性要求[3]。因此，高職院校3D打印技術專業學生的就業工作崗位主要面向產業中下游，即3D創意設計、3D打印后處理、售后服務以及設備維修維護等方面的相關工作。

三、課程體系構建

明確了高職3D打印技術專業學生的就業工作崗位，下一步就是對工作崗位的具體工作流程進行細分。3D創意設計、3D打印后處理的主要工作流程為：3D掃描與數據測量→數據處理→CAD設計建模→生成STL文件→產品打印與后處理。售后、維修維護服務的詳細工作流程如圖1所示。

從以上工作流程我們可以分析出高職3D打印技術專業學生應具備以下核心職業能力：

（1）數據采集與處理：能夠運用三坐標測量機、激光掃描儀等設備對實物模型進行測量，并對所測得的數據進行分析、拼接、修改、處理。

（2）產品二維設計：會手工繪制產品的零件圖和裝配圖;能夠看懂機械圖樣并正確繪制零件的平面圖。

（3）產品三維造型：能夠熟練閱讀中等復雜程度的機械零件圖和裝配圖，并運用正向和逆向CAD軟件重構產品的三維數字模型。

（4）3D打印工藝設計與實施：能夠根據不同產品的結構選擇合理的加工方法、打印材料、打印參數;能夠操作3D打印機完成模型的打印并對成型件進行后處理。

（5）設備維修維護：能夠熟練操作3D打印設備，及時跟蹤3D打印設備的運行情況;能夠維修維護3D打印機械本體和控制系統。

眾所周知，職業能力的培養主要是通過課程來實現的[4]。那么，應該開設哪些課程來培養以上核心職業能力呢？通過對崗位工作流程的全面分析，我們進一步明確了3D打印技術專業職業能力和職業素養的培養需要設置以下課程。

（一）專業核心課程設置

根據上面的分析，3D創意設計、3D打印后處理工作崗位需要開設“3D測量與逆向造型設計”“產品數字化設計”“計算機輔助繪圖-AUTOCAD”等課程;售后、設備維修、維護服務工作崗位需要開設“3D打印材料與工藝”“3D打印機操作與維護”“3D打印控制技術”等課程。以上6門課程構成了3D打印技術專業完整的職業能力培養課程體系。

（二）專業基礎課程設置

與其他機床一樣，3D打印設備也屬于典型的機電一體化產品。因此，必須開設“工程制圖與識圖”“電工電子技術”“機械加工基礎”“機械設計基礎”等專業基礎課程。此外，為了培養學生對3D打印技術的概念、特點、現狀、應用及發展趨勢等方面的認知能力，我們開設了“3D打印技術概念”課程。

（三）專業拓展課程設置

目前，3D打印已經廣泛應用于醫療、模具、汽車、航天航空等領域。為了切實培養學生跨行業的職業能力，保障學生的“寬口徑”就業渠道，我們開設了“工裝夾具設計”“快速成型與模具制造技術”“Zbrush雕刻技術”等專業拓展課程。這些課程主要是定位在3D打印技術的應用層面。

四、結語

近日，國務院印發了《國家職業教育改革實施方案》，這無疑為職業教育的發展注入了一劑強心針。作為國家大力扶持的新興產業，3D打印產業鏈已經基本成型，在全產業鏈上需要不同類型和層次的專業技術人才。高職院校必須從3D打印產業鏈中找準自己的定位和發展方向。只有這樣，構建出的課程體系才能培養出符合社會急需的3D打印專業高技術技能應用型人才。

參考文獻

[1] 史玉升.3D打印技術概論[M].湖北：湖北科學技術出版社，2016.

[2] 李玲芳，楊瑩.3D打印相關專業的人才培養方案設計與課程開發[J].科技資訊，2017（14）：129-130.

[3] 高群，鄭家霖.3D打印技術產業應用型人才培養模式探析[J].職業技術教育，2015（29）：20-23.

[4] 李愛香.基于高職生職業能力培養的管理類課程改革[J].職教論壇，2012（2）：21-24.