王 剛，王 微，邢 昌，朱協(xié)彬

(1. 安徽工程大學(xué)機(jī)械與汽車工程學(xué)院，安徽 蕪湖 241000; 2. 安徽機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)械系，安徽 蕪湖 241000)

應(yīng)用型本科院校3D打印技術(shù)人才培養(yǎng)模式探討

王 剛1，王 微2，邢 昌1，朱協(xié)彬1

(1. 安徽工程大學(xué)機(jī)械與汽車工程學(xué)院，安徽 蕪湖 241000; 2. 安徽機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)械系，安徽 蕪湖 241000)

在總結(jié)目前3D打印技術(shù)人才困境的基礎(chǔ)上，結(jié)合應(yīng)用型本科院校的辦學(xué)情況，提出了3D打印技術(shù)應(yīng)用型人才的培養(yǎng)模式.從理論教學(xué)、實(shí)踐教學(xué)以及校企合作等角度，對(duì)3D打印專業(yè)教學(xué)的發(fā)展進(jìn)行了理論探索，促進(jìn)3D打印技術(shù)專業(yè)學(xué)生在獲得基礎(chǔ)理論知識(shí)的基礎(chǔ)上，較早地參與工程實(shí)踐，盡快成為3D打印技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的亟需人才.最后結(jié)合實(shí)際情況介紹了本校在3D打印技術(shù)人才培養(yǎng)方面采取的初步方案.

3D打印技術(shù)；人才困境；培養(yǎng)思路；培養(yǎng)模式

“十三五”時(shí)期是我國轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式、促進(jìn)工業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)、實(shí)現(xiàn)信息化工業(yè)化深度融合的關(guān)鍵時(shí)期，智能制造是國家重點(diǎn)支持發(fā)展的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè).為了使我國制造業(yè)在新一輪競(jìng)爭(zhēng)中處于領(lǐng)導(dǎo)地位，應(yīng)加快數(shù)字化制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展，從而推動(dòng)我國由“制造大國”向“制造強(qiáng)國”轉(zhuǎn)變.3D打印技術(shù)作為制造史上的巨大突破，對(duì)促進(jìn)工業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)、實(shí)現(xiàn)“兩化深度融合”具有重要意義.

3D打印技術(shù)又稱增材制造，是以數(shù)字模型為基礎(chǔ)，將材料逐層堆積制造出實(shí)體物品的一種集光、機(jī)、電、計(jì)算機(jī)、數(shù)控及新材料于一體的先進(jìn)制造技術(shù).因此，3D打印需要依托信息技術(shù)、精密機(jī)械、材料科學(xué)等多個(gè)學(xué)科領(lǐng)域.目前，該技術(shù)在珠寶、工業(yè)設(shè)計(jì)、建筑、土木工程、汽車、航空航天、醫(yī)療產(chǎn)業(yè)、教育、地理信息系統(tǒng)、食品等領(lǐng)域有了一定的應(yīng)用[1,2].

1 3D打印技術(shù)產(chǎn)業(yè)人才困境

1.1 社會(huì)復(fù)合型人才的缺乏

由于3D打印技術(shù)是一種跨學(xué)科的新技術(shù)，因此，對(duì)于3D打印技術(shù)人才也提出了不同于普通加工技術(shù)的要求，要求技術(shù)人員不但會(huì)使用3D打印設(shè)備，還要掌握三維數(shù)據(jù)處理軟件、信息處理技術(shù)以及具備扎實(shí)的材料科學(xué)知識(shí)等，這種對(duì)于復(fù)合型人才本身的高要求導(dǎo)致目前該領(lǐng)域人才極其緊缺.

1.2 高校教學(xué)平臺(tái)的短缺和師資力量的薄弱

目前，國內(nèi)大多數(shù)應(yīng)用型高等院校由于實(shí)驗(yàn)設(shè)備落后，教學(xué)經(jīng)費(fèi)緊張，許多院校無力購買3D打印相關(guān)設(shè)備，建立3D打印技術(shù)相關(guān)平臺(tái)，由此導(dǎo)致國內(nèi)大學(xué)、大中專院校還未開設(shè)針對(duì)性的3D打印技術(shù)的專業(yè)課程，學(xué)生所掌握的3D打印技術(shù)極少，對(duì)3D打印的理論體系、機(jī)械架構(gòu)、制作過程缺乏深入的了解.

與此同時(shí)，國內(nèi)高等院校的師資隊(duì)伍多為專職教師，即從高校到高校，缺少企業(yè)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，導(dǎo)致3D打印技術(shù)缺乏普及，且沒有專門學(xué)科、專門的專業(yè)來培養(yǎng)3D打印技術(shù)教學(xué)人才.此外，高校間多學(xué)科協(xié)同創(chuàng)新缺乏、交叉學(xué)科的科研課題匱乏都限制了3D 打印復(fù)合型技術(shù)人才的出現(xiàn).因此，建立強(qiáng)大的、高水平的平臺(tái)和師資力量是打破3D打印技術(shù)產(chǎn)業(yè)應(yīng)用型人才培養(yǎng)困境的重要措施[3,4].

1.3 企業(yè)認(rèn)可度低下

3D打印技術(shù)屬新興產(chǎn)業(yè)，傳統(tǒng)制造企業(yè)對(duì)此認(rèn)識(shí)不足，存在誤解，認(rèn)為該技術(shù)缺乏實(shí)際應(yīng)用.郭臺(tái)銘曾表示“3D打印絕不等于第三次工業(yè)革命，只是噱頭而已.3D打印技術(shù)發(fā)展很久了，鴻海30年前就在用3D打印技術(shù)”[5].其不看好的原因在于，此項(xiàng)技術(shù)無法進(jìn)行量產(chǎn)，只適合小批量的生產(chǎn)，不具有廣泛的商業(yè)價(jià)值.與此同時(shí)，高等院校沒有與企業(yè)實(shí)際需求對(duì)接，無法制定出3D打印技術(shù)專業(yè)人才培養(yǎng)機(jī)制，致使這方面人才匱乏.

綜上所述，目前，國內(nèi)對(duì)3D打印技術(shù)應(yīng)用人才的認(rèn)識(shí)與培養(yǎng)還處在萌芽狀態(tài).因此，就地方應(yīng)用型本科院校而言，如何構(gòu)建其培養(yǎng)思路，探索其培養(yǎng)內(nèi)容與方案是值得研究的.

2 3D打印技術(shù)人才培養(yǎng)的基本思路

以科學(xué)發(fā)展觀為指導(dǎo)，堅(jiān)決貫徹執(zhí)行黨和國家的教育方針，堅(jiān)持“以學(xué)生為根本，以知識(shí)為基礎(chǔ)，以能力為核心，以市場(chǎng)需求為導(dǎo)向，知識(shí)、能力、素質(zhì)協(xié)調(diào)發(fā)展”的辦學(xué)指導(dǎo)思想，培養(yǎng)適應(yīng)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展需要的復(fù)合型、工程應(yīng)用型高級(jí)3D打印技術(shù)專業(yè)人才.具體思路如下：

(1)強(qiáng)化課堂和實(shí)踐教學(xué)相結(jié)合.3D打印技術(shù)的教學(xué)不能僅限于在課堂教學(xué)的基礎(chǔ)上，應(yīng)當(dāng)結(jié)合該領(lǐng)域的實(shí)際問題，諸如新型打印材料的開發(fā)、同步上色技術(shù)的研發(fā)、新型3D打印設(shè)備的研發(fā)等問題進(jìn)行探討.這樣，一方面可以促進(jìn)學(xué)生綜合知識(shí)的掌握，另一方面，有利于提高學(xué)生解決實(shí)際工程問題的能力，從而縮短理論教學(xué)與實(shí)際之間的差距，為復(fù)合型人才的培養(yǎng)夯實(shí)基礎(chǔ)[6].

(2)加強(qiáng)3D打印技術(shù)專業(yè)教師隊(duì)伍的培訓(xùn)與建設(shè)，建立一支結(jié)構(gòu)合理、專兼結(jié)合的“雙師型”專業(yè)教學(xué)隊(duì)伍，與此同時(shí)，采用激勵(lì)政策調(diào)動(dòng)教師實(shí)行創(chuàng)新性教學(xué)的積極性.

(3)建立相應(yīng)的信息發(fā)布平臺(tái)，密切關(guān)注3D打印前沿技術(shù)，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí).

(4)實(shí)施深層次校企合作，以市場(chǎng)需求為導(dǎo)向，以聯(lián)合培養(yǎng)為模式，有針對(duì)性地進(jìn)行3D打印方面人才的培養(yǎng).

3 3D打印技術(shù)應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式

3.1 教學(xué)上采取理實(shí)一體、工學(xué)結(jié)合的模式

理論課程：開設(shè)3D打印技術(shù)公選課，為感興趣的學(xué)生提供學(xué)習(xí)的機(jī)會(huì)和平臺(tái)，去了解和認(rèn)識(shí)3D打印，從而掌握基本的3D打印知識(shí)(原理、方法、發(fā)展等).在此基礎(chǔ)上，可以在校內(nèi)選拔組建3D打印精英班，以興趣為主導(dǎo)，制定相應(yīng)的培養(yǎng)計(jì)劃，由一個(gè)或幾個(gè)學(xué)期完成幾門課程的學(xué)習(xí)，并配備相應(yīng)的指導(dǎo)老師.在入門基礎(chǔ)上進(jìn)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(shí)與技術(shù).

研究探討：3D打印技術(shù)的應(yīng)用具有很強(qiáng)的開放性，不受專業(yè)、年齡的限制.因此教學(xué)過程可以采取較為活潑的方式進(jìn)行，在課堂上可以設(shè)定一些與3D打印技術(shù)前瞻性課題相關(guān)的討論話題，讓學(xué)生搜集資料參與討論.這一過程不僅能夠使學(xué)生更加了解3D打印這一技術(shù)領(lǐng)域，還能促進(jìn)學(xué)生的綜合素質(zhì)的提高.

操作實(shí)踐：在理論學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上，輔以簡(jiǎn)單的實(shí)操任務(wù)作為驅(qū)動(dòng)和考核方式，多元化評(píng)價(jià)體系.比如可以將實(shí)驗(yàn)室中某些用于展示和拆裝的教學(xué)模型，分配學(xué)生進(jìn)行測(cè)繪、建模和打印，并且將打印出來的零件進(jìn)行裝備和驗(yàn)證.如此反復(fù)，直至打印裝備出合格的模型.該過程一方面可以進(jìn)一步夯實(shí)學(xué)生對(duì)于基本知識(shí)的掌握，同時(shí)也能夠培養(yǎng)工科學(xué)生在設(shè)計(jì)制造中一絲不茍的工作態(tài)度[7].

3.2 加強(qiáng)校企合作

隨著“中國制造2025”計(jì)劃的推出，國內(nèi)高端制造型企業(yè)數(shù)量和規(guī)模將迅速擴(kuò)大.3D打印技術(shù)人才培養(yǎng)與企業(yè)的合作可以考慮兩個(gè)方向：一是與3D打印技術(shù)的上游企業(yè)即3D打印制造企業(yè)合作；一是與3D打印的下游企業(yè)即應(yīng)用3D打印技術(shù)的企業(yè)合作.安徽工程大學(xué)所處的安徽省蕪湖市，有華東地區(qū)最大的3D打印產(chǎn)業(yè)集群安徽省春谷3D打印智能裝備產(chǎn)業(yè)園，其內(nèi)入駐國內(nèi)多家知名3D打印企業(yè)，此外以蕪湖奇瑞為代表的汽車工業(yè)集群也較為發(fā)達(dá).目前，3D打印在汽車工業(yè)的前期設(shè)計(jì)、個(gè)性化內(nèi)飾件的生產(chǎn)方面已經(jīng)嶄露頭角.這些有利條件，為校企合作提供了重要保障.學(xué)校應(yīng)當(dāng)抓住這一契機(jī)，積極與相關(guān)企業(yè)開展廣泛合作[8].具體可以從以下幾方面著手：

(1)根據(jù)企業(yè)的人才需求建立 “訂單式”人才培養(yǎng)班，如訂單班、冠名班.

(2)校企共建實(shí)訓(xùn)基地，完成部分課程理實(shí)一體化教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，使應(yīng)用型人才的培養(yǎng)與企業(yè)的直接需求相對(duì)接.

(3)產(chǎn)學(xué)研結(jié)合，3D打印技術(shù)企業(yè)根據(jù)自身需求，諸如在有原型產(chǎn)品制作、產(chǎn)品優(yōu)化升級(jí)等需求時(shí)，可在學(xué)校設(shè)立與3D打印技術(shù)相關(guān)的課題，并且提供資金、技術(shù)與人才的支持，引導(dǎo)學(xué)生從逆向工程出發(fā).這種交互性人才培養(yǎng)模式，一方面可以滿足企業(yè)的相關(guān)需求，另一方面也能讓學(xué)生在這種交互性人才培養(yǎng)的模式下更好地成長(zhǎng)，最終實(shí)現(xiàn)為相關(guān)的企業(yè)輸送專業(yè)人才的目的[9,10].

(4)加強(qiáng)師資培訓(xùn)，為3D打印技術(shù)人才培養(yǎng)提供有力支撐.3D打印技術(shù)的培訓(xùn)需要高校和企業(yè)聯(lián)合，在企業(yè)和高校簽訂合作協(xié)議的基礎(chǔ)上，企業(yè)可根據(jù)高校情況定期舉辦3D打印技術(shù)教師培訓(xùn)班，開設(shè)3D打印相關(guān)學(xué)習(xí)課程.高校有亟需培訓(xùn)的需求，企業(yè)有實(shí)際生產(chǎn)的經(jīng)驗(yàn)，將實(shí)際生產(chǎn)過程中的經(jīng)驗(yàn)以及企業(yè)實(shí)際需求加入到培訓(xùn)當(dāng)中，可以提高教師的工程能力.從長(zhǎng)遠(yuǎn)看，能夠讓老師更為準(zhǔn)確地把握企業(yè)需求的脈絡(luò)，進(jìn)一步提高教學(xué)內(nèi)容的針對(duì)性，為培養(yǎng)應(yīng)用型人才提供基礎(chǔ).此外，在整個(gè)的校企聯(lián)合培訓(xùn)中可以不定期舉辦與3D打印相關(guān)的高級(jí)研討班，研究班邀請(qǐng)各高校教師和企業(yè)高級(jí)工程師參與，討論教學(xué)心得、溝通教學(xué)課程、探討課程設(shè)置與人才培養(yǎng)，共同促進(jìn)3D打印技術(shù)在高校和企業(yè)的發(fā)展.

(5)定期舉辦科技活動(dòng).以企業(yè)高級(jí)技術(shù)人員為主、學(xué)校教師為輔，舉辦各類3D打印技術(shù)相關(guān)的科普講座.

3.3 以賽促學(xué)

支持學(xué)生參與全國各類相關(guān)技能大賽，激發(fā)學(xué)生對(duì)3D打印技術(shù)的熱情，普及與促進(jìn)3D打印技術(shù)與專業(yè)的融合，提升學(xué)生的綜合素質(zhì).

3.4 創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)

工業(yè)4.0打破了傳統(tǒng)制造企業(yè)追求規(guī)?；图s化的模式，使得小型化、專業(yè)化和個(gè)性化定制成為企業(yè)發(fā)展的新特征，而3D打印技術(shù)不需要模具，直接在計(jì)算機(jī)中生成圖形數(shù)據(jù)便可以打印成為實(shí)體產(chǎn)品.如今“互聯(lián)網(wǎng)+”又聯(lián)通了市場(chǎng)和消費(fèi)者，因此，3D打印技術(shù)能夠成為當(dāng)前 “大眾創(chuàng)業(yè)，萬眾創(chuàng)新”的主要方向.在這一機(jī)遇下，應(yīng)用型本科院校應(yīng)當(dāng)和企業(yè)合作建立面向創(chuàng)業(yè)大學(xué)生打造的眾創(chuàng)服務(wù)平臺(tái)，引導(dǎo)部分熱愛創(chuàng)業(yè)、熱愛3D打印的學(xué)生以該創(chuàng)業(yè)服務(wù)平臺(tái)為基礎(chǔ)，以小型個(gè)性化的文創(chuàng)產(chǎn)品為起點(diǎn)和以專業(yè)化產(chǎn)品組件為目標(biāo)的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)活動(dòng)，實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新創(chuàng)意的轉(zhuǎn)化、創(chuàng)業(yè)孵化，真正實(shí)現(xiàn)將專業(yè)職業(yè)化[11,12].

3.5 信息服務(wù)平臺(tái)建設(shè)

建設(shè)3D打印技術(shù)科普展示平臺(tái)，為3D打印設(shè)備和材料的最新研發(fā)成果、企業(yè)應(yīng)用3D打印技術(shù)的創(chuàng)新產(chǎn)品、創(chuàng)客的新成果提供展示和交流的平臺(tái).定期開展相關(guān)學(xué)術(shù)交流和講座，使行業(yè)企業(yè)專家與學(xué)生能夠有機(jī)會(huì)面對(duì)面交流溝通，為3D打印技術(shù)的普及打好群眾基礎(chǔ).

4 本校3D打印技術(shù)應(yīng)用型人才培養(yǎng)計(jì)劃初步實(shí)施

安徽工程大學(xué)地處合蕪蚌自主創(chuàng)新綜合試驗(yàn)區(qū)和皖江城市帶承接產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移示范區(qū)的交會(huì)城市——蕪湖市，制造業(yè)型企業(yè)數(shù)量和規(guī)模迅速擴(kuò)大.國內(nèi)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(chǎn)業(yè)技術(shù)研究院在國內(nèi)已經(jīng)嶄露頭角.目前，學(xué)校在和該研究院簽訂戰(zhàn)略合作協(xié)議的前提下，就3D打印人才培養(yǎng)方面已經(jīng)開始進(jìn)行初步的實(shí)施.

(1)依托安徽工程大學(xué)與繁昌縣人民政府簽訂的合作協(xié)議，選派優(yōu)秀青年教師到安徽省春谷3D打印智能裝備產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究院掛職鍛煉，使3D打印技術(shù)應(yīng)用型人才培養(yǎng)有充足的師資力量保證.

(2)積極尋求合作企業(yè)，校企聯(lián)合培養(yǎng)學(xué)生，組織相關(guān)企業(yè)，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(xué)校參加宣講、招聘雙選會(huì)，提高學(xué)生對(duì)3D打印的認(rèn)知度和社會(huì)對(duì)學(xué)校的認(rèn)可度，提高學(xué)生就業(yè)率.

(3)與安徽省春谷3D打印智能裝備產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究院入駐企業(yè)開展互惠互利合作，如組織教師和學(xué)生到蕪湖林一電子科技有限公司，與企業(yè)專家進(jìn)行面對(duì)面交流，參觀生產(chǎn)過程，了解工作任務(wù)，進(jìn)一步完善知識(shí)體系.

(4)以興趣為導(dǎo)向，以自愿為原則，學(xué)校成立了創(chuàng)新學(xué)院3D打印技術(shù)中心.將學(xué)生參加機(jī)械創(chuàng)新大賽、挑戰(zhàn)杯、智能制造挑戰(zhàn)賽等所需的知識(shí)和能力培養(yǎng)，融入到課堂教學(xué)體系中.對(duì)于入選中心的學(xué)員，將機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械原理、單片機(jī)原理、嵌入式系統(tǒng)等課程進(jìn)行適當(dāng)前移，讓學(xué)生在大二時(shí)就具備充足的專業(yè)知識(shí)儲(chǔ)備，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的積極性.在學(xué)生完成競(jìng)賽后，鼓勵(lì)學(xué)生將成果轉(zhuǎn)化為創(chuàng)業(yè)構(gòu)想，通過申報(bào)專利、參加創(chuàng)業(yè)競(jìng)賽等方式，增強(qiáng)學(xué)生知識(shí)轉(zhuǎn)化能力.目前，已經(jīng)開展諸如多噴頭3D打印機(jī)的研制、打印上色一體機(jī)的研制、多個(gè)簡(jiǎn)單規(guī)則構(gòu)件同時(shí)成型打印機(jī)研制等.與此同時(shí)，結(jié)合本校工業(yè)設(shè)計(jì)、服裝設(shè)計(jì)以及建筑設(shè)計(jì)專業(yè)的特色，以3D打印中心為平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)各種創(chuàng)意創(chuàng)想的模型化實(shí)現(xiàn).對(duì)于服裝設(shè)計(jì)，可以直接打印出各種服飾配件、甚至有創(chuàng)意的鞋等物件.在無法實(shí)現(xiàn)整體服裝打印的條件下，可以將設(shè)計(jì)的服裝進(jìn)行分段處理，完成打印后進(jìn)行拼接，最終實(shí)現(xiàn)服裝創(chuàng)意設(shè)計(jì)的可視化.

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(責(zé)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(jì)劃2015年重大教改項(xiàng)目(批準(zhǔn)號(hào)：2015zdjg085)；安徽省級(jí)卓越人才教育培訓(xùn)計(jì)劃“材料成型及控制工程專業(yè)卓越工程師教育培訓(xùn)計(jì)劃”；安徽工程大學(xué)科研啟動(dòng)基金(批準(zhǔn)號(hào)：2012YQQ006)資助項(xiàng)目.

王剛(1985— )，男，安徽銅陵人，安徽工程大學(xué)機(jī)械與汽車工程學(xué)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