技工院校3D打印技术专业课程体系构建探析

技工院校3D打印技术专业课程体系构建探析

张俊召

郴州技师学院， 湖南 郴州 423000

摘要：技工院校致力于培养技能型人才，对于3D打印技术专业来说，现阶段在人才培养模式以及课程体系建设方面处于探索阶段，难以满足3D打印产业的发展需求。基于此，本文从人才需求情况入手，讨论专业定位，最后提出技工院校3D打印技术专业课程体系的建立，希望对相关研究带来帮助。

关键词：技工院校；3D打印技术；课程体系；构建；

0 前言

2018年人社部将3D打印专业纳入技工院校专业目录，技工院校在3D打印技术专业设置方面有了依据。但该专业在人才培养方面还处于起步阶段，并没有人才培养方案，很多开设了该专业的院校在制定课程体系时都处于摸索阶段，而完善的课程体系又是专业发展的前提，制定相对完善的人才培养方案则显得极为迫切。我院于2018年开始3D打印专业的招生培养，培养方案历经数稿，在发展过程中不断完善、优化构建该专业课程体系，形成了较为成熟的培养方案。现就该专业相关建设过程总结如下。

1 人才需求情况分析

不同于传统制造领域，3D打印技术涉及工业设计、信息技术、数控、材料等领域。现阶段3D打印技术需要大量高技术人才，而我国相关专业人才培养还处于起步阶段，为此需要进行课程体系建设。课程体系建设首先要基于工作岗位需要，因此在前期需要深入了解企业生产以及岗位人才需求进行专业知识和技能提炼。通过对20余家3D打印设备生产厂家和应用商调研发现，现阶段市场上对3D打印专业人才需求主要包括三类，一种是高级人才，主要服务于生产商，具备技术应用以及材料研发能力；另一种是中级人才，主要服务于应用商，能够熟悉机械设计以及模具制造的知识，满足3D创意设计以及售后服务。此外是初级人才，主要服务于分销商，能够在工作中熟悉3D打印机工作原理，以及熟练操作并且具备故障处理方法。

2 专业定位分析

在专业定位上主要包括如下三类：第1类具人才备良好的理论基础以及研发能力，该类人才主要为国内重点高校培养的研究生；第2类人才需要具备一定的理论知识以及实践技能，该类人才主要来自普通本科院校以及高职院校培养；第3类人才需要具备良好的操作能力，该类人才主要来自职业院校以及技工院校。技工院校为生产一线培养高技能的操作人员，而3D打印技术的特征也决定了该行业对综合性人才的特殊需求，所以培养的人才主要处于产业中下游，主要工作内容为创意设计、设备操作与维修、售后服务以及3D打印后处理[1]。

2.1课程体系构建

在明确技工院校3D打印技术专业学生就业岗位需求后需要细分工作岗位具体流程，其中可以概述为3D扫描和数据测量（逆向工程）、数据处理、CAD建模、生成STL文件、产品打印和后续处理。教研团队也从工作流程中提取出我院3D打印技术学生专业所需的核心能力。具体如下：

其一，数据采集和处理。通过应用三维坐标测量机以及激光扫描仪测量实物模型，利用软件处理所测数据；其二，产品平面设计。要求手工绘制产品装配图零件图，能够掌握机械图样，并且对平面图正确绘制；其三，产品三维造型。要求能够熟练阅读图纸，并且能够应用CAD软件对产品三维数字模型重构；其四，3D打印工艺设计和实施。能够结合不同产品造型选择打印材料和参数，还要求操作3D打印机进行模型打印以及后续处理；其五，进行设备维修。要求熟悉操作3D打印设备，能够及时掌握3D打印设备的运行，后续维护过程中能够妥善处理打印机本体以及控制系统。

2.2课程体系构建

从职业发展的角度在课程教学过程中需要结合岗位工作流程来安排相关教学内容，由此设置如下课程：

2.2.1专业核心课程设置

结合上述分析，3D创意设计、3D打印后的工作岗位需要设置产品数字化设计、3D测量和逆向造型设计、计算机辅助绘图等课程，针对售后维护服务、设备维修等工作岗位可以开设3D打印机操作与维护、3D打印材料与工艺、3D打印控制技术相关课程，以上课程共同组成3D打印技术完整的课程体系[2]。

2.2.2专业基础课程设置

和其它机械类设备相同，3D打印机也是一种机电一体化产品，所以专业基础课程应当包括电工电子技术、工程制图与识图、机械加工基础以及机械基础知识。此外，为培养学生掌握3D打印技术、特征现状、发展趋势的认知能力需要进行3D打印技术概论这门课程教学。为培养学生的创新创意与设计能力，还设置了美术基础、色彩构成、平面设计等课程。

2.2.3 实践环节（一体化课程）设置

作为技工院校主要培养的是技能型人才，实践能力是技工院校区别于其他类型职业教育的主要抓手。基于此，我院先后投入四百余万元建设了500余平米的3D打印一体化实训工作站。一期建设主要包括设计区、打印区（熔融沉积成型）、讨论区、三维扫描区和后处理区（独立区域），满足初级实训；二期主要包括展示区、设计区（逆向工程）、讨论区、三维扫描区、打印区（包括光固化、金属打印，各区域独立），3D打印专业的实训主要有美术基础实训、测绘、3D打印初级、中级和高级实训、真空复模、3D打印后处理和逆向工程技能训练等。

2.2.4专业拓展课程设置

现阶段3D打印已经在汽车、模具、医疗、航空等领域得到应用，为了培养学生的职业发展能力，拓展学生就业方向，在实践环节加入了机械专业实训项目，主要包括简单零件钳加、零件普通车床加工、零件普通铣床加工、数控车、铣技能训练等实训项目，以期提升学生综合职业能力，拓展学生就业方向。

3 推进课程体系建设的其他要点

3.1打造高质量的教育团队

依托有影响力的带头人进行关键课程开发，在技工院校3D打印技术专业教学过程中需要大力加强师资队伍建设，由此发挥出名师效应，积极推动技术层面改革，优化教育公益体系，打造行业内具有权威性的教育队伍。一方面通过送培提升原有教师转型，另一方面通过人才引进设计类专业人才加以培养。与此同时，还设置特聘教授这一岗位，邀请在3D打印领域具有影响力的企业专家和科研机构专业人士负责兼职教学和专业指导。

3.2创新教材改革

根据技工院校一体化教学改革要求，一方面要设置活页式3D打印教材，委派专业教师至渭南鼎信、广州文博、广州白云技师学院学习专业建设经验，联合省内兄弟院校形成全力，发挥企业专家以及骨干教师的专业作用，然后结合国际标准进行全新教材设计与开发，不断更新教材内容，确保教材内容具有先进性，让教材方案能够配套教学，由此推动职业教育发展。此外，需要对信息技术灵活应用，通过多种信息化方案打造更加立体的教学体系，融入微课、动画等多维度内容，由此提升课堂教学效果[3]。

3.3 推动教法改革

3.3.1 应用线上线下结合的教育模式

结合以往的活页式教材实现多个课程之间相互调配，要求分析岗位需求，安排学生参加学习活动，并且由教师密切分工，由此形成多级别的训练模式。在教学过程中加强现代信息技术应用，打造多维度的教学体系，更加重视学生学习感受，培养学生工匠精神。

3.3.2 打造“三个课堂”模式

要求结合职业教育特征，打破传统教育方法的限制，积极推进“三个课堂”，也就是利用情境式教学方法增强学生的交流素养，通过网络课堂实现移动互联网的应用，然后打造配套教育平台，推动教学流程以及生产流程相结合，满足学生移动式学习需要。此外，可以打造全新的企业课堂体系，在教学过程中融入校企合作模式，由此让学生的实践能力得到培养。

4 结束语：

综上所述，当前3D打印产业链逐渐成形，而3D打印则成为国家大力扶持的新兴产业，需要进行不同类型和层次的人才培养，为此技工院校需要结合产业链发展，明确人才培养目标，由此为社会培育出更多高质量的技能型人才。

参考文献：

[1]郭岚,王红霞.3D打印技术在职校机械类课程改革中的应用及发展研究[J].现代职业教育,2021，22(37):164-165.

[2]李慧,柯渔,薛巍.将3D打印技术融入组织工程学实验课程的探讨[J].实验技术与管理,2020,37(11):30-34.

[3]张磊，付娟娟，杨帆.基于"双创教育"的高职机械类《3D打印技术》课程内容构建[J].武汉工程职业技术学院学报，2020,32(4):102-104.