基于增材制造(3D打印)的高職院校機械制造及自動化人才專業培養方案探究及實踐

楊振國 文學紅 石亞平 陳思濤 唐順

摘要：隨著信息技術和智能制造的創新和發展，增材制造（3D打印）作為一項新技術，促進了傳統制造業的全面轉型升級。本文闡述了目前基于增材制造（3D打印）的機械制造與自動化專業的人才需求、人才培養現狀與問題，并針對人才培養中的問題提出了人才培養方案制訂、課程體系調整、專業教師培養、校企協作開發教學項目等具體的對策與措施。

關鍵詞：高職院校;增材制造;機械制造與自動化

中圖分類號：TQ171.5 文獻標識碼：A

機械制造業在國民經濟發展中占有舉足輕重的地位。只有依靠機械制造業的強力支撐和設備的有力保障，各個產業才能持續發展。目前，基于增材制造（3D打印）的機械制造及其自動化經過發展已經邁上了新臺階。信息技術的升級充實了機械制造學科的體系和理念。科技和社會經濟的不斷發展帶動了企業的生產技術水平的進步，而人才的數量越來越無法滿足市場的要求。當前，從高職院校走出來的人才無法適應現代社會的需要，尤其是基于增材制造（3D打印）的高職院校機械制造業的人才培養面臨著嚴峻的挑戰。

1 人才需求分析

1.1 需求量方面：市場亟需高技能人才

根據“中國制造2025”戰略規劃和制造業轉型升級對技術和技能人才的需求分析，3D打印設備是十年內實現我國從裝備制造大國轉變成裝備制造強國的戰略目標的核心要素。依據工業和信息化部、發展改革委、財政部研究制定的《國家增材制造業發展促進計劃（2015-2016）》，為適應社會經濟對增材制造（又稱3D打印）人才的迫切需求，高職院校迫切需要培養和掌握增材制造技術，具備較強的三維設計和制造能力，適應創新生產、建設和服務第一線經營管理需要的高素質技術人才。

目前，高職院校機械制造專業畢業生人數不能滿足機械行業的規模，專業技術人才稀缺。可見，基于增材制造（3D打印）的機械制造人才未來仍有較大需求[1]。因此，培養高素質的機械制造應用型人才迫在眉睫。基于增材制造（3D打印）的機械制造業的發展需要對口的人才，而復合型人才是現代企業亟需的，這就要求人員必須具備扎實的基礎知識、深厚的工程經驗、熟練的專業技能。

高職院校機械制造與自動化專業以增材制造（3D打印）為基礎的學生，不僅要掌握讀圖、繪圖、計算機畫圖等技能，還要熟悉相關軟件的實際操作，掌握常用機械設備的操作能力、檢測和分析能力[2]。

1.2 需求結構方面：結構性矛盾突出

我國企業雖然擁有豐富的勞動力資源，但生產線工人的技術素質不高，中高級技術人員的比例與發達國家相比還有很大差距。可以看出，高職機械制造專業，特別是基于增材制造（3D打印）的專業，將越來越受到社會的關注和認可。

2 人才培養的現狀與問題

目前，以基于增材制造（3D打印）為基礎的機械制造與自動化專業技術人才匱乏。因此人才培養計劃應從以下5個方面著手改進。

第一，學校學習與工作實際不能很好銜接。高職院校的人才培養方向偏離了企業的崗位需求，學生在學校得到的知識和技能無法快速勝任實際工作崗位。3D打印等技術不斷升級革新，但教學內容嚴重落后于實際崗位技能標準，學生不能掌握尖端技術的應用以至于滿足不了現代企業的需求。

第二，學生的非智力因素的影響被忽視，只專注對學生技能的培養。專業培養是為了讓學生德、智、體全面發展的同時，還具有豐富的專業知識、扎實的技能基礎。由于缺乏素質教育，部分學生往往缺乏耐性，缺乏長期實際工作經驗。

第三，生源雖然在不斷增加，但培養的目標不清晰。近年來，高等職業教育招生越來越多，但定位和培養目標不夠準確、清晰，與工作實際和崗位要求不匹配。企業和行業沒有充分參與院校制定培養目標的過程，主導作用發揮不出來，因此很大程度上影響了畢業生的培養和就業質量。

第四，高職院校需要進一步強化教師的實踐技能。目前高職院校具有出色實踐技能的教師并不多。師生之間的不平衡比例不利于高技能人才的培養發展。

第五，校企聯動機制不健全。學校與企業之間的緊密合作可以有效地促進職業教育的持續健康發展。當前，院校與公司之間的合作非常頻繁。但尚未建立牢固的、系統的長期校企合作關系。在實習期間，大多數學生會執行簡單的重復性任務，缺少能動性，不能很好地適應實際工作。

3 方案和措施

要解決專業培養中的問題，以適應增材制造（3D打印）背景下企業對機械制造業高技能人才的需求，就要從以下幾方面入手。

3.1 結合行業需求，制定培訓方案和模式

隨著3D打印制造業的發展和對人力資源職位要求的不斷改變，不僅是高職院校，還有企業技術教師都需要進行人才需求調查，并對調查結果進行分析。專業人才培養模式既要滿足崗位結構的需求，又要滿足現代制造業的需求，因此，在培訓計劃中要落實提高人才適應性的理念。

同時，組織職業學校和企業技術教師來進行人力資源需求調查，并根據需要建立專門的人力資源培訓機構。

3.2 完善課程體系和調整課程設置

第一，把培養專業崗位技能作為加強專業課程體系建設的核心，明確本專業培養目標應是高層次技能型人才。要堅持實事求是精神，重塑課程教學內容體系，充實理論知識，并根據技術發展調整教學內容。

第二，打造課程體系要以專業能力為基石的，完善智能技術、數字技術還有信息技術的教育。要持續加快推進職業技能課程的改革，適應工業企業的人才需求，課程模塊的設置契合崗位的能力要求。依據國家對高等職業教育發展規劃的要求，可設立不同的專業課程體系。制造業轉型升級就會產生智慧工廠，而智慧工廠需要的是復合型人才，他們不僅要熟悉產品設計，還要了解數控技術、編程軟件的操作以及生產系統的智能化管理。中國要從“制造大國”向“制造強國”邁進，首先要不斷創新，只有把“創新”擺在制造業發展的首要位置，才能打造出一支具有創新能力的高技術技能的復合型人才隊伍。大多數學生喜歡練習而不是動腦，因此要根據學生的特點因材施教[3]。通過搭建機械創新設計競賽的平臺來鼓勵學生積極主動參加，進而提高他們的創新意識、思維和能力。

第三，加強實踐教學課程建設，積極發展現代學徒制教育模式。注重工學結合，使專業課和基礎課交叉重疊，增加實踐課學時[4]。把實踐技能培訓為主要內容來適應企業的崗位需求和專業性質。堅持以專業發展要求和學生自身的能力標準為牽引，實現實用型人才的培養。

3.3 加強專業教師培訓

要采用培訓和引進的組合方式，確立專業教師培訓方案，鼓勵和支持專業教師進入企業學習，積累工作實踐經驗，從而提高自身能力;加強教職工的道德培訓，讓教職工參與相關課程的制定，提高他們的教學能力。

3.4 校企共同研究教學項目

根據技術發展以及生產要求，設立具有豐富實踐色彩的機械制造綜合課程、智能化設計與制造實驗，開發有助于培養學生的崗位適應能力和創新能力的實驗教學項目，對我國機械制造專業的發展具有重要意義。我國高等職業教育要深化校企合作，探索切實有效的校企合作模式，加強與企業的實質性深入合作。實踐教學項目有利于學生的實驗教學和技能提高，也有利于為企業提供有力的技術服務。邀請優秀企業和高水平技術人才入校，共同建立人才培養目標，合作開發課程，講解先進技術知識。同時讓專業師生走進企業去接觸實踐生產一線的先進技術，明確自身崗位能力需求，通過實習的方式，真正實現“教、學、做”的有機結合。

3.5 聘請企業工程師作為兼職教師，參與專業課程的教學

企業工程師具有深厚的工作經驗，因此把他們請來參與專業課程的教學能使學生所學知識與未來崗位無縫銜接，通過大量講解工作實例，真正做到“工學結合”。制定出合理的專業課程，扎實培養學生三個層次能力，即專業基本能力（包括基本繪圖能力、機械零件普通加工能力、機械零件普通檢測能力、機械零件基本分析能力、機械零件普通檢測能力）;專業核心能力（包括機械零件結構設計能力、三維逆向反求能力、3D打印制造能力、機械零件精密檢測能力、機械零件結構優化能力）;專業綜合能力（包括增材設備的使用能力、增材設備的維護保養能力）。

3.6 強化課程思政教育

第一，聚焦高校育人的價值本源，既為社會培養具備專業技能的人才，也促進學生的自我價值的實現和全面發展，通過挖掘課程的價值意蘊，把育人目標落實到課堂教學中，實現本體價值和工具價值的統一;回歸教育初心，以課堂為主渠道，將學科資源、學術資源、教師資源、社會資源等都轉化為育人資源，實現育人和育才的統一，從而促進人的自由全面發展。

第二，通過組建“思政課教師+專業教師+輔導員+企業導師”多學科背景的教學團隊等多種措施，建設一支具有自覺德育意識和較強德育能力的教師隊伍，在課程教學中主動研究，加強思想政治教育。由學校老師和企業工程師根據崗位需求制定專業課程標準，將價值導向和知識傳授、能力培養有機融合為一體，將思想價值引領貫穿課程方案、課程標準、教學計劃、教學大綱、備課實施、教學評價等教育教學全過程。

第三，根據不同專業課程性質與特點，把握好所要挖掘拓展的重點。向學生宣講裝備企業的負責人或創業者的成功事跡，突出培育求真務實、實踐創新、精益求精的工匠精神，培養學生踏實嚴謹、耐心專注、吃苦耐勞、追求卓越等優秀品質，成長為心系社會并有時代擔當的技術型人才[5]。

4 結語

未來，太空打印、生物打印（生物增材制造）是增材制造兩個具有引領性的重大研究方向，它們既關系到我們的太空科技及生命科學前沿，又直接關系到我們的國防安全、醫療健康，而充足的3D打印制造專業的人力資源是未來順利實現太空打印、生物打印目標的關鍵核心[6]，高職院校必須與時俱進，準確定位基于增材制造（3D打印）的機械制造及自動化人才培養目標，培養具有匠心精神、適應企業需求的高新技術創新人才。

參考文獻

[1] 姜國俊.論加強高職院校素質教育的必要性及對策[J].教育與職業，2010，36：99.

[2] 蘇嘉玲.淺談機械制造及自動化專業高職教學改革的探索與實踐[J].科技創新導報，2010，10：153-154 .

[3] 吳明全，田懿.大學生科技創新能力培養的探索與實踐[J].教育與職業， 2010，35：179-180.

[4] 武文革，王彪.機械設計制造及自動化專業應用型人才培養模式的改革與實踐[J].機械管理開發，2010，8：178-180.

[5] 王保華，劉敬平，盧杉.高職機械制造與自動化專業人才培養問題探析[J].教育與職業，2017，12：128-129.

[6] 盧秉恒.增材制造技術——現狀與未來[J].中國機械工程，2020，31：19-23.