应用型本科院校3D打印技术人才培养模式探讨

王 刚，王 微，邢 昌，朱协彬

(1. 安徽工程大学机械与汽车工程学院，安徽 芜湖 241000; 2. 安徽机电职业技术学院机械系，安徽 芜湖 241000)

应用型本科院校3D打印技术人才培养模式探讨

王 刚1，王 微2，邢 昌1，朱协彬1

(1. 安徽工程大学机械与汽车工程学院，安徽 芜湖 241000; 2. 安徽机电职业技术学院机械系，安徽 芜湖 241000)

在总结目前3D打印技术人才困境的基础上，结合应用型本科院校的办学情况，提出了3D打印技术应用型人才的培养模式.从理论教学、实践教学以及校企合作等角度，对3D打印专业教学的发展进行了理论探索，促进3D打印技术专业学生在获得基础理论知识的基础上，较早地参与工程实践，尽快成为3D打印技术领域内的亟需人才.最后结合实际情况介绍了本校在3D打印技术人才培养方面采取的初步方案.

3D打印技术；人才困境；培养思路；培养模式

“十三五”时期是我国转变经济发展方式、促进工业转型升级、实现信息化工业化深度融合的关键时期，智能制造是国家重点支持发展的战略性新兴产业.为了使我国制造业在新一轮竞争中处于领导地位，应加快数字化制造产业发展，从而推动我国由“制造大国”向“制造强国”转变.3D打印技术作为制造史上的巨大突破，对促进工业转型升级、实现“两化深度融合”具有重要意义.

3D打印技术又称增材制造，是以数字模型为基础，将材料逐层堆积制造出实体物品的一种集光、机、电、计算机、数控及新材料于一体的先进制造技术.因此，3D打印需要依托信息技术、精密机械、材料科学等多个学科领域.目前，该技术在珠宝、工业设计、建筑、土木工程、汽车、航空航天、医疗产业、教育、地理信息系统、食品等领域有了一定的应用[1,2].

1 3D打印技术产业人才困境

1.1 社会复合型人才的缺乏

由于3D打印技术是一种跨学科的新技术，因此，对于3D打印技术人才也提出了不同于普通加工技术的要求，要求技术人员不但会使用3D打印设备，还要掌握三维数据处理软件、信息处理技术以及具备扎实的材料科学知识等，这种对于复合型人才本身的高要求导致目前该领域人才极其紧缺.

1.2 高校教学平台的短缺和师资力量的薄弱

目前，国内大多数应用型高等院校由于实验设备落后，教学经费紧张，许多院校无力购买3D打印相关设备，建立3D打印技术相关平台，由此导致国内大学、大中专院校还未开设针对性的3D打印技术的专业课程，学生所掌握的3D打印技术极少，对3D打印的理论体系、机械架构、制作过程缺乏深入的了解.

与此同时，国内高等院校的师资队伍多为专职教师，即从高校到高校，缺少企业实践经验，导致3D打印技术缺乏普及，且没有专门学科、专门的专业来培养3D打印技术教学人才.此外，高校间多学科协同创新缺乏、交叉学科的科研课题匮乏都限制了3D 打印复合型技术人才的出现.因此，建立强大的、高水平的平台和师资力量是打破3D打印技术产业应用型人才培养困境的重要措施[3,4].

1.3 企业认可度低下

3D打印技术属新兴产业，传统制造企业对此认识不足，存在误解，认为该技术缺乏实际应用.郭台铭曾表示“3D打印绝不等于第三次工业革命，只是噱头而已.3D打印技术发展很久了，鸿海30年前就在用3D打印技术”[5].其不看好的原因在于，此项技术无法进行量产，只适合小批量的生产，不具有广泛的商业价值.与此同时，高等院校没有与企业实际需求对接，无法制定出3D打印技术专业人才培养机制，致使这方面人才匮乏.

综上所述，目前，国内对3D打印技术应用人才的认识与培养还处在萌芽状态.因此，就地方应用型本科院校而言，如何构建其培养思路，探索其培养内容与方案是值得研究的.

2 3D打印技术人才培养的基本思路

以科学发展观为指导，坚决贯彻执行党和国家的教育方针，坚持“以学生为根本，以知识为基础，以能力为核心，以市场需求为导向，知识、能力、素质协调发展”的办学指导思想，培养适应社会经济发展需要的复合型、工程应用型高级3D打印技术专业人才.具体思路如下：

(1)强化课堂和实践教学相结合.3D打印技术的教学不能仅限于在课堂教学的基础上，应当结合该领域的实际问题，诸如新型打印材料的开发、同步上色技术的研发、新型3D打印设备的研发等问题进行探讨.这样，一方面可以促进学生综合知识的掌握，另一方面，有利于提高学生解决实际工程问题的能力，从而缩短理论教学与实际之间的差距，为复合型人才的培养夯实基础[6].

(2)加强3D打印技术专业教师队伍的培训与建设，建立一支结构合理、专兼结合的“双师型”专业教学队伍，与此同时，采用激励政策调动教师实行创新性教学的积极性.

(3)建立相应的信息发布平台，密切关注3D打印前沿技术，培养学生学习兴趣，激发学生的创新意识.

(4)实施深层次校企合作，以市场需求为导向，以联合培养为模式，有针对性地进行3D打印方面人才的培养.

3 3D打印技术应用型人才培养模式

3.1 教学上采取理实一体、工学结合的模式

理论课程：开设3D打印技术公选课，为感兴趣的学生提供学习的机会和平台，去了解和认识3D打印，从而掌握基本的3D打印知识(原理、方法、发展等).在此基础上，可以在校内选拔组建3D打印精英班，以兴趣为主导，制定相应的培养计划，由一个或几个学期完成几门课程的学习，并配备相应的指导老师.在入门基础上进一步掌握诸如软件使用、逆向建模、模型切片等更为深入的知识与技术.

研究探讨：3D打印技术的应用具有很强的开放性，不受专业、年龄的限制.因此教学过程可以采取较为活泼的方式进行，在课堂上可以设定一些与3D打印技术前瞻性课题相关的讨论话题，让学生搜集资料参与讨论.这一过程不仅能够使学生更加了解3D打印这一技术领域，还能促进学生的综合素质的提高.

操作实践：在理论学习的基础上，辅以简单的实操任务作为驱动和考核方式，多元化评价体系.比如可以将实验室中某些用于展示和拆装的教学模型，分配学生进行测绘、建模和打印，并且将打印出来的零件进行装备和验证.如此反复，直至打印装备出合格的模型.该过程一方面可以进一步夯实学生对于基本知识的掌握，同时也能够培养工科学生在设计制造中一丝不苟的工作态度[7].

3.2 加强校企合作

随着“中国制造2025”计划的推出，国内高端制造型企业数量和规模将迅速扩大.3D打印技术人才培养与企业的合作可以考虑两个方向：一是与3D打印技术的上游企业即3D打印制造企业合作；一是与3D打印的下游企业即应用3D打印技术的企业合作.安徽工程大学所处的安徽省芜湖市，有华东地区最大的3D打印产业集群安徽省春谷3D打印智能装备产业园，其内入驻国内多家知名3D打印企业，此外以芜湖奇瑞为代表的汽车工业集群也较为发达.目前，3D打印在汽车工业的前期设计、个性化内饰件的生产方面已经崭露头角.这些有利条件，为校企合作提供了重要保障.学校应当抓住这一契机，积极与相关企业开展广泛合作[8].具体可以从以下几方面着手：

(1)根据企业的人才需求建立 “订单式”人才培养班，如订单班、冠名班.

(2)校企共建实训基地，完成部分课程理实一体化教学和实践教学环节，使应用型人才的培养与企业的直接需求相对接.

(3)产学研结合，3D打印技术企业根据自身需求，诸如在有原型产品制作、产品优化升级等需求时，可在学校设立与3D打印技术相关的课题，并且提供资金、技术与人才的支持，引导学生从逆向工程出发.这种交互性人才培养模式，一方面可以满足企业的相关需求，另一方面也能让学生在这种交互性人才培养的模式下更好地成长，最终实现为相关的企业输送专业人才的目的[9,10].

(4)加强师资培训，为3D打印技术人才培养提供有力支撑.3D打印技术的培训需要高校和企业联合，在企业和高校签订合作协议的基础上，企业可根据高校情况定期举办3D打印技术教师培训班，开设3D打印相关学习课程.高校有亟需培训的需求，企业有实际生产的经验，将实际生产过程中的经验以及企业实际需求加入到培训当中，可以提高教师的工程能力.从长远看，能够让老师更为准确地把握企业需求的脉络，进一步提高教学内容的针对性，为培养应用型人才提供基础.此外，在整个的校企联合培训中可以不定期举办与3D打印相关的高级研讨班，研究班邀请各高校教师和企业高级工程师参与，讨论教学心得、沟通教学课程、探讨课程设置与人才培养，共同促进3D打印技术在高校和企业的发展.

(5)定期举办科技活动.以企业高级技术人员为主、学校教师为辅，举办各类3D打印技术相关的科普讲座.

3.3 以赛促学

支持学生参与全国各类相关技能大赛，激发学生对3D打印技术的热情，普及与促进3D打印技术与专业的融合，提升学生的综合素质.

3.4 创新创业

工业4.0打破了传统制造企业追求规模化和集约化的模式，使得小型化、专业化和个性化定制成为企业发展的新特征，而3D打印技术不需要模具，直接在计算机中生成图形数据便可以打印成为实体产品.如今“互联网+”又联通了市场和消费者，因此，3D打印技术能够成为当前 “大众创业，万众创新”的主要方向.在这一机遇下，应用型本科院校应当和企业合作建立面向创业大学生打造的众创服务平台，引导部分热爱创业、热爱3D打印的学生以该创业服务平台为基础，以小型个性化的文创产品为起点和以专业化产品组件为目标的创新创业活动，实现创新创意的转化、创业孵化，真正实现将专业职业化[11,12].

3.5 信息服务平台建设

建设3D打印技术科普展示平台，为3D打印设备和材料的最新研发成果、企业应用3D打印技术的创新产品、创客的新成果提供展示和交流的平台.定期开展相关学术交流和讲座，使行业企业专家与学生能够有机会面对面交流沟通，为3D打印技术的普及打好群众基础.

4 本校3D打印技术应用型人才培养计划初步实施

安徽工程大学地处合芜蚌自主创新综合试验区和皖江城市带承接产业转移示范区的交会城市——芜湖市，制造业型企业数量和规模迅速扩大.国内知名的“3D打印第一城”繁昌县即隶属于芜湖市，该县成立的安徽省春谷3D打印智能装备产业技术研究院在国内已经崭露头角.目前，学校在和该研究院签订战略合作协议的前提下，就3D打印人才培养方面已经开始进行初步的实施.

(1)依托安徽工程大学与繁昌县人民政府签订的合作协议，选派优秀青年教师到安徽省春谷3D打印智能装备产业技术研究院挂职锻炼，使3D打印技术应用型人才培养有充足的师资力量保证.

(2)积极寻求合作企业，校企联合培养学生，组织相关企业，诸如安徽恒利增材制造科技有限公司、芜湖市爱三迪电子科技有限公司等到学校参加宣讲、招聘双选会，提高学生对3D打印的认知度和社会对学校的认可度，提高学生就业率.

(3)与安徽省春谷3D打印智能装备产业技术研究院入驻企业开展互惠互利合作，如组织教师和学生到芜湖林一电子科技有限公司，与企业专家进行面对面交流，参观生产过程，了解工作任务，进一步完善知识体系.

(4)以兴趣为导向，以自愿为原则，学校成立了创新学院3D打印技术中心.将学生参加机械创新大赛、挑战杯、智能制造挑战赛等所需的知识和能力培养，融入到课堂教学体系中.对于入选中心的学员，将机械设计、机械原理、单片机原理、嵌入式系统等课程进行适当前移，让学生在大二时就具备充足的专业知识储备，充分调动学生自主学习的积极性.在学生完成竞赛后，鼓励学生将成果转化为创业构想，通过申报专利、参加创业竞赛等方式，增强学生知识转化能力.目前，已经开展诸如多喷头3D打印机的研制、打印上色一体机的研制、多个简单规则构件同时成型打印机研制等.与此同时，结合本校工业设计、服装设计以及建筑设计专业的特色，以3D打印中心为平台，实现各种创意创想的模型化实现.对于服装设计，可以直接打印出各种服饰配件、甚至有创意的鞋等物件.在无法实现整体服装打印的条件下，可以将设计的服装进行分段处理，完成打印后进行拼接，最终实现服装创意设计的可视化.

[1]卢秉恒, 李涤尘. 增材制造(3D打印)技术发展[J]. 机械制造与自动化, 2013,(24): 1-4.

[2]胡迪·利普森，梅尔芭·库曼. 3D 打印，从想象到现实[M]. 赛迪研究院专家组,译.北京：中信出版社, 2013.

[3]王雪莹.3D打印技术与产业的发展及前景分析[J].中国高新技术企业,2012,(26):3-5.

[4]柴源, 柴世学, 宋莉.中国主要3D打印企业现状及人才战略解析[J].企业研究，2015,(10):64-68.

[5]中国新闻网. 郭台铭称3D 打印只是噱头否则郭字倒着写[EB/OL]. http://www.chinanews.com/tw/2013/06-24/4963070.shtml,2013-06-24.

[6]潘爱琼, 周浩兵.基于3D打印技术的创新型人才培养初探[J].时代教育, 2016,(2):19-21.

[7]高群,郑家霖.基于职业教育视角的应用型人才培养模式探析[J].发展研究, 2015,(11): 90-96.

[8]高群,郑家霖.3D 打印技术产业应用型人才培养模式探析[J].专业与课程, 2015,(36):20-23

[9]石利琴.关于3D打印技术与技能人才需求的思考[J]. 教育与培训, 2013,(3):44-46.

[10]张捷,顾海,孙健华,等. 应用型本科人才培养新方向：3D打印技术[J]. 课程教育研究, 2016,(4):235.

[11]邓春蓉.论携3D打印投入“大众创业、万众创新”恰逢其时[J].学术前沿,2015,(11):64-54.

[12]孙江山,吴永和,任友群.3D打印教育创新：创客空间、创新实验室和STEAM[J]. 技术应用, 2015,(4):96-103.

(责任编校：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

安徽省高等教育振兴计划2015年重大教改项目(批准号：2015zdjg085)；安徽省级卓越人才教育培训计划“材料成型及控制工程专业卓越工程师教育培训计划”；安徽工程大学科研启动基金(批准号：2012YQQ006)资助项目.

王刚(1985— )，男，安徽铜陵人，安徽工程大学机械与汽车工程学院副教授，博士.研究方向：材料加工工程.

G648.4

A

1008-4681(2017)02-0131-03