劉祥如 孫 琦

（浙江工業(yè)大學，浙江 杭州 310000）

近年來，3D打印技術(shù)作為巨大發(fā)展?jié)摿Φ南冗M制造技術(shù)［1］，已被廣泛應(yīng)用于航天、電子、醫(yī)學、首飾珠寶等領(lǐng)域，被譽為“21世紀最具潛力的技術(shù)”［2］。目前，歐美發(fā)達國家3D打印技術(shù)發(fā)展迅速，商用模式趨于成熟。但是，國內(nèi)3D打印技術(shù)發(fā)展水平較最先進的技術(shù)水平仍有差距［3］。3D打印技術(shù)發(fā)展離不開人才，創(chuàng)新人才是制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級和高端制造不斷發(fā)展的根本動力。

1 3D打印人才需求及培養(yǎng)現(xiàn)狀

3D打印擁有廣闊的市場前景且向精密化、智能化、通用化以及便捷化不斷發(fā)展，吸引了眾多企業(yè)。國家制造業(yè)信息化培訓中心主任魯君尚表示，目前3D打印技術(shù)人才缺口很大，約為800萬人，仍在不斷增長。中國3D打印專業(yè)技術(shù)人才培養(yǎng)起步較晚，目前仍處于起步階段，培養(yǎng)情況總體體現(xiàn)為職業(yè)素養(yǎng)有待提高、數(shù)量不足、知識與技能不匹配、專業(yè)和層次不合理等方面。自2013年起，3D打印人才培養(yǎng)在高校開始興起，青島電子學校和西京學院等高校相繼開設(shè)3D打印的教育專業(yè)。2017年，“金磚國家技能發(fā)展與技術(shù)創(chuàng)新大賽——首屆3D打印與智能制造技能大賽”吸引了來自68所高校及南非、俄羅斯等金磚國家300多名技術(shù)能手參與，使3D打印技術(shù)人才培養(yǎng)熱潮在職業(yè)院校掀起。為響應(yīng)3D打印技能大賽，培養(yǎng)3D打印技能人才，少數(shù)職業(yè)院校成立了3D打印工作室。2018年，人社部印發(fā)《人力資源社會保障部關(guān)于頒布<全國技工院校專業(yè)目錄（2018年修訂）>的通知》，將“3D打印技術(shù)應(yīng)用”納入技工院校專業(yè)目錄，自2018年秋季學期開始施行，中等職業(yè)學校的3D打印人才培養(yǎng)走上正軌。目前，相關(guān)的3D打印技術(shù)專業(yè)仍在建設(shè)，課程體系在不斷調(diào)整與完善之中，3D打印課程也處于不斷探索與編訂階段。創(chuàng)客教育，以其項目化的教學方式、靈活的教學模式并可以3D打印機作為技術(shù)工具，支持學生動手實踐能力、創(chuàng)新能力、團結(jié)協(xié)作、解決問題能力的培養(yǎng)，為中職3D打印技術(shù)創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)提供了有效的途徑。

2 創(chuàng)客教育培養(yǎng)3D打印創(chuàng)新技能型人才的可行性

創(chuàng)客教育是創(chuàng)客運動與教育的結(jié)合，是一種融合信息技術(shù)，尊崇“開放創(chuàng)新、探究體驗”教育理念，倡導(dǎo)“創(chuàng)造中學”的學習方式并以培養(yǎng)各類創(chuàng)新型人才為目的的新型教育模式［4］，是實施一系列關(guān)于創(chuàng)新動手技能訓練的綜合課程［5］。創(chuàng)客教育在支持培養(yǎng)3D打印技術(shù)創(chuàng)新技能型人才的可行性主要體現(xiàn)在項目化學習法提高學生的專業(yè)技能、真實情景中的學習培養(yǎng)創(chuàng)新能力、創(chuàng)客精神衍生新時代的“工匠精神”。

2.1 項目式學習法提高學生的專業(yè)技能

項目化學習（Project-Based Learning，簡稱PBL）又叫基于項目的學習，指圍繞某個具體的學習項目，在實踐與體驗的過程中，將知識不斷內(nèi)化，構(gòu)建個體的知識體系，從而形成專門的技能［6］。學習者針對某一學習主題（問題），以產(chǎn)品（通常是小作品如筆筒、人像）設(shè)計［7］，用三維建模軟件或三維掃描設(shè)備完成3D建模，對模型進行切片處理并將小作品打印出來。在作品從設(shè)計到制造的項目式學習過程中，學生規(guī)避了“紙上談兵”式的傳統(tǒng)重理論輕實踐的弊端，能夠真正做到“做中學”，將機械化、枯燥的教材轉(zhuǎn)變成有活力、有意義的項目問題，將知識學習轉(zhuǎn)變成實際應(yīng)用。針對職業(yè)高中學生素質(zhì)一般不是很高，學生自學及自控能力停留在比較低檔次的學情特點，創(chuàng)客教育的項目教學法借助示范項目幫助學生掌握最基礎(chǔ)的知識，架起與新知識溝通的橋梁，然后運用知識遷移、協(xié)作討論來完成對知識的意義建構(gòu)［7］。在完成一個個的精心設(shè)計的作品的過程中，學習者互相協(xié)作、分享經(jīng)驗與學習成果，學習熱情不斷被激發(fā)，主動性不斷增強。目前，項目化的學習方式得到創(chuàng)客教育研究者的普遍認同。

2.2 真實情境中的學習培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力

在創(chuàng)客教育中，“在創(chuàng)造中學習”（Learning by Making）“基于創(chuàng)造的學習”常被視為學生真正需要的學習方式，學生角色由知識與信息的被動接受者、消費者轉(zhuǎn)變?yōu)橹R的應(yīng)用與創(chuàng)造者［8］。學習者在一個個的主題項目的實踐過程中完成不同作品的設(shè)計、模型制作，不斷對3D打印設(shè)備進行操作實踐。學習者在此過程中會有如下思考：筆筒設(shè)計是否可行？3D打印參數(shù)的設(shè)置是否滿足產(chǎn)品粗糙度的要求？三維切片軟件切片厚度是否合理？針對各種不同難易程度的問題，學習者不斷尋求各種解決問題的方案，對作品進行試錯、修改、完善。在此過程中，學習者的批判性思維及創(chuàng)新思維能力得到很大程度的提高。

2.3 創(chuàng)客精神衍生新時代的工匠精神

“中國制造2025”的戰(zhàn)略計劃提出，中國要實現(xiàn)制造業(yè)大國向制造業(yè)強國轉(zhuǎn)變。2016年，李克強總理在全國兩會上鼓勵企業(yè)生產(chǎn)向柔性化、個性化定制方向發(fā)展，產(chǎn)品注重多品種、高品質(zhì)、創(chuàng)品牌［9］。而制造強國的建立、民族品牌的創(chuàng)立需要追求卓越品質(zhì)、創(chuàng)新務(wù)實的工匠精神的支撐。然而，新工業(yè)革命背景下，產(chǎn)業(yè)不斷調(diào)整升級，機械化生產(chǎn)與細化的社會分工，使“工匠精神”面臨淡化甚至消失的危險。創(chuàng)客運動的到來打破了這種擔憂，創(chuàng)客精神成為信息時代工匠精神的繼承者，創(chuàng)客精神成為工匠精神的演變［10］。創(chuàng)客教育激發(fā)了學生的學習興趣，使學生在學習、利用3D打印技術(shù)知識創(chuàng)作作品過程中主動構(gòu)建3D打印知識地圖，提升了動手實踐能力、綜合運用科學的知識分析問題并解決問題的能力。在對作品的不斷修正與完善的過程中，培養(yǎng)了銳意進取、精益求精的精神。這些優(yōu)良的精神品質(zhì)是新時代對技能型人才核心職業(yè)能力的要求。

3 中等職業(yè)學校3D打印創(chuàng)新技能型人才培養(yǎng)路徑

中等職業(yè)學校3D打印創(chuàng)新技能型人才培養(yǎng)路徑主要包括：以培養(yǎng)符合時代發(fā)展增材制造領(lǐng)域生產(chǎn)第一線需要的創(chuàng)新技能型人才為目標，做好創(chuàng)客空間建設(shè)，創(chuàng)新教學模式，構(gòu)建以3D打印技術(shù)應(yīng)用專業(yè)技術(shù)技能培養(yǎng)為主線的課程體系，科學設(shè)計評價標準，重構(gòu)教學質(zhì)量評價體系等。

3.1 以培養(yǎng)增材制造領(lǐng)域生產(chǎn)第一線需要的創(chuàng)新技能型人才為目標

2009年，教育部發(fā)布了《關(guān)于制定中等職業(yè)學校教學計劃的原則意見》，提出“為適應(yīng)我國社會主義現(xiàn)代化建設(shè)，中等職業(yè)學校應(yīng)當培養(yǎng)生產(chǎn)、服務(wù)一線工作的高素質(zhì)勞動者和技能型人才，注重學生德、智、體、美全面發(fā)展，培養(yǎng)學生核心職業(yè)能力。技能型人才一般在生產(chǎn)一線工作，依賴操作技能進行工作并將已完成的設(shè)計、規(guī)劃和決策轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品［10］。從近幾年我國中等職業(yè)教育發(fā)展過程看，對技能型人才培養(yǎng)的層次要求不斷提升。如2011年《教育部關(guān)于推進中等和高等職業(yè)教育協(xié)調(diào)發(fā)展的指導(dǎo)意見》指出，迫切需要加快建設(shè)現(xiàn)代職業(yè)教育體系，系統(tǒng)培養(yǎng)數(shù)以億計的適應(yīng)現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)發(fā)展的高素質(zhì)技能型人才，以提高制造業(yè)核心競爭力。新技術(shù)、新業(yè)態(tài)的快速發(fā)展對傳統(tǒng)工科與工程技術(shù)人才的要求不斷提高。增材制造作為智能制造的分支，對人才的要求邁上了新臺階，要求人才必備技能硬實力的同時，更需要創(chuàng)新的軟實力。

3.2 創(chuàng)客空間建設(shè)

創(chuàng)客空間支撐創(chuàng)客教育的實現(xiàn)，是培養(yǎng)創(chuàng)新技能型人才、推動教育改革的重要平臺，能夠極大地激發(fā)人們創(chuàng)新意識、團隊協(xié)作意識以及動手解決問題的能力［11］。創(chuàng)客空間的構(gòu)建秉承服務(wù)的核心理念，采用校企合作模式，以功能為導(dǎo)向，科學規(guī)劃空間結(jié)構(gòu)域?？蓸?gòu)建虛實結(jié)合的線上線下空間，融合信息化理念，充分利用軟硬件資源。線下空間按功能劃分結(jié)構(gòu)區(qū)域，包括模型設(shè)計、3D打印區(qū)域，支持3D打印快速成型項目實施，使學生在連續(xù)性的實踐教學中掌握增材制造工序、工藝流程，掌握3D打印技術(shù)操作技能。線上空間按資源類型劃分，互聯(lián)跨界師資、行業(yè)企業(yè)技術(shù)材料數(shù)據(jù)資源、國內(nèi)外優(yōu)質(zhì)課程服務(wù)等多方資源。虛實結(jié)合的線上線下空間給學生提供了實時優(yōu)質(zhì)的技術(shù)支持服務(wù)，讓學生從“真實性”的學習環(huán)境中獲得跨界教師指導(dǎo)、創(chuàng)新設(shè)計、共享作品成果、提升3D打印操作實踐，激發(fā)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)靈感。

3.3 采用項目式與案例式相結(jié)合的教學模式

創(chuàng)課教育的教學模式相較于傳統(tǒng)教學方式，具有多樣性、靈活性的特點。以教學目標為導(dǎo)向，合理采用項目式教學與案例式的教學方式將有效發(fā)揮兩者優(yōu)勢，能夠靈活、高效地培養(yǎng)3D打印創(chuàng)新技能型人才。項目式教學與案例式教學分別安排在創(chuàng)客教育實施的基本技能培養(yǎng)、強化鞏固環(huán)節(jié)。在基本技能培養(yǎng)環(huán)節(jié)，將小項目按不同任務(wù)要求進行劃分與拆解，學生在完成每個小任務(wù)的過程中，能夠及時發(fā)現(xiàn)并解決問題，通過不斷重復(fù)操作以熟練掌握3D打印技術(shù)相關(guān)的技能。在強化鞏固環(huán)節(jié)，將企業(yè)案例引入中職學生的教學環(huán)節(jié)，學生能夠有機會著手實際生產(chǎn)需要，分析實際生產(chǎn)問題，尋找解決方案，與團隊協(xié)作，高效解決問題，在此過程中將更能對學生進行合理的檢測與評價。企業(yè)真實案例的應(yīng)用，規(guī)避了傳統(tǒng)教材中知識更新速度緩慢、學校培養(yǎng)人才與社會所需人才不匹配的窘境。

3.4 構(gòu)建以3D打印技術(shù)應(yīng)用專業(yè)技術(shù)技能培養(yǎng)為主線的課程體系

當前，加快3D打印技術(shù)應(yīng)用專業(yè)課程體系的建設(shè)是實現(xiàn)我國中等職業(yè)教育的3D打印專業(yè)的快速、可持續(xù)發(fā)展的前提。3D打印專業(yè)作為社會不斷發(fā)展所催生的新工科，其知識體系還在重構(gòu)與創(chuàng)造階段，各大高校正與企業(yè)合作，共同制訂3D打印技術(shù)相關(guān)課程。中等職業(yè)學校的3D打印專業(yè)課程的建設(shè)也需要跟上高校的步伐，結(jié)合我國國情特點，借鑒國內(nèi)外3D打印人才培養(yǎng)方案，參照行業(yè)企業(yè)3D打印技能型人才標準，結(jié)合創(chuàng)客教育中3D打印技能培養(yǎng)優(yōu)秀案例，與高校、企業(yè)建立合作加快3D打印技術(shù)應(yīng)用專業(yè)課程體系的建設(shè)以及3D打印技術(shù)應(yīng)用專業(yè)課程的開發(fā)。

3.5 科學設(shè)計評價標準重構(gòu)教學質(zhì)量評價體系

基于創(chuàng)客教育培養(yǎng)的3D打印創(chuàng)新技能型人才的評價主要涉及實踐技能評價及創(chuàng)新能力評價兩方面。在項目式與案例式相結(jié)合的教學模式下，學校與企業(yè)聯(lián)系緊密，通過校企雙方對學習者進行評價，更能夠體現(xiàn)評價體系的客觀性與全面性。學習者的學習過程分為基礎(chǔ)學習階段與強化鞏固階段，將學習階段作為一級評價等級，項目任務(wù)、案例任務(wù)作為二級評價等級，由學校及企業(yè)分別對學生的實踐操作進行打分并將評價結(jié)果上傳線上平臺，將能及時有效地反饋學習者技能掌握情況，以便教師安排相應(yīng)任務(wù)，及時強化學習者操作技能。通過全面的評價體系來促進學校、企業(yè)培養(yǎng)符合當今時代發(fā)展的3D打印創(chuàng)新技能型人才的目的，切實提高技能型人才的培養(yǎng)質(zhì)量。

4 結(jié) 語

3D打印是一個發(fā)展歷史很短的新領(lǐng)域，中國想要將3D打印技術(shù)發(fā)展到世界最先進的水平，必須重視和大力支持3D打印技術(shù)發(fā)展。目前，國家已經(jīng)出臺一些相關(guān)的政策以促進人才培養(yǎng)，但是，3D打印技術(shù)應(yīng)用專業(yè)相應(yīng)的課程體系及課程資源還在初步的建設(shè)階段。現(xiàn)階段，中等職業(yè)學校可以借助建設(shè)社團、開展第二課堂、創(chuàng)客教育等途徑將3D打印專業(yè)慢慢輔助進入正軌。