产教融合协同育人培养3D打印应用型人才

陈祥 李华 丁胜年 周光宇

摘  要：3D打印技术是制造业领域具有代表性的颠覆性技术，在制造产业的各个领域，3D打印技术的开展亟待大量应用型人才。为了实现3D打印应用技术型人才培养目标，地方院校需要整合各方资源培养人才。“产教融合、协同育人”是实现高校应用型人才培养的重要方式，是把学科建设和人才培养与区域经济发展紧密结合的重要途径。笔者学校与3D打印知名企业进行合作，践行校企协同育人的理念，创建产教融合平台，建设“双师型”师资队伍，激发了学生学习热情，提高了3D打印技术人才培养质量，有效提升了社会服务能力。

关键词：3D打印  应用型人才  培养模式  产教融合  协同育人

中图分类号：G712   文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2019）06（b）-0073-04

随着互联网+、云制造、大数据等技术的不断成熟和广泛应用，“中国制造2025”“德国工业4.0”迅速风靡全球，并推动了工业物联网、云计算、人工智能、大数据、工业机器人、3D打印等智能制造产业的快速发展。2017年底国务院《关于深化产教融合的若干意见》重磅发布[1]，将产教融合上升为国家层面教育改革和人才培养的战略布局和制度安排。产教融合、协同育人以市场和社会需求为导向，是服务经济、社会发展的需要，有利于人才培养质量提升、教学教育改革及社会经济发展[2]，有利于向社会输送经济产业和社会发展所需要的高素质应用型人才。

目前，随着可持续发展观和环保观的不断深入，我国正面临着经济结构调整优化和产业转型升级的迫切要求，高质量的应用型人才成为经济发展的重要推动力，许多应用型高等院校也开始致力于应用型人才的培养[3]。应用型本科人才培养，既是地方政府的要求，也是学校生存发展之道，已成为绝大多数应用型大学的发展趋势和必然选择[4]。产教融合、协同育人是实现高校应用型人才培养的重要方式，是促进区域经济发展的有效途径，为地方经济、社会发展提供人才和智力支撑[5]。宁波财经学院（以下称“该校”）是一所旨在培养高素质应用型人才的本科院校。该文以该校3D打印学院（以下称“该院”）为例，针对应用型本科院校产教融合、协同育人的高素质应用型人才的培养模式进行探究与实践。

1  3D打印技术

3D打印技术（3D Printing），又称为增材制造技术，它是以经过智能化设计的3D数字模型文件为基础，运用不同的打印技术、方式使特定的可粘合材料（如塑料丝或粉末、陶瓷粉末、金属粉末、石膏粉末、树脂、碳纤维等），通过分层制造，逐层堆积叠加的方式来构造与数据模型一致的任意复杂的3D实体形状的技术[6]，如图1所示。利用3D打印技术，可以将虚拟的、数字的模型快速还原到实体世界，得到个性化的产品或样机。随着计算机技术以及打印材料的研究进展，3D打印在科研、教育、工程机械、汽车制造、装备制造、轻工、电子信息、航空航天、医学及艺术设计等各领域得到了快速发展及应用。

3D打印机是3D打印的硬件设备，其涵盖了机械、控制、材料、计算机等多门学科技术，内部又包含着高精度机械系统、数控系统、喷射系统和成型环境等。当前科学技术的发展日新月异，各个学科之间的关联性越来越紧密，多学科交叉成为发展趋势，这不但对学生提出了更高的要求，也对教师提出了更高的知识储备要求。

近年来，3D打印技术发展迅速，已经成为智能制造产业的重要组成部分。3D打印技术的应用前景广阔，市场规模呈几何级增长态势，对很多行业和领域产生了巨大影响，从而推动了制造、生产的颠覆性变革。基于这种社会发展需求，该校成立3D打印学院，实施以“产教融合、协同育人”为导向的应用型人才培养模式创新研究，有着重要的现实意义，将为服务经济社会发展开创一个新局面。

2  “产教融合、协同育人”人才培养模式的意义

产教融合是指产业与高校教育双向积极参与、共建共享和互动融合的过程，其实质内涵是“产”“教”共同参与，实现协同育人、合作共赢。同时，又是在双方师资指导下进行的有规划、有目标、有要求的教学活动。因此，产教融合促使学生在教学实践中，带着问题学习、实践、思考，有利于学生知识的构建、技能的掌握、素质的培养。协同育人是合作双方以应用型人才培养为核心目的，在合作系统内共享资源、共建平台的协同效应，实现“产”与“教”的实质、深度融合。产教融合、协同育人是培育高素质应用型人才的重要途径，对提升高校人才培养质量和社会服务能力具有重要的现实意义。

（1）缓解人才供需的结构矛盾。

我国高等教育的规模在不断扩大，但应用型人才的供需结构矛盾依旧存在。企业用工难，高校毕业生短期内难以满足企业的实际需要。产教融合、协同培养让学生学习理论知识的同时，接触企业的实践环节，将理论知识与实践相结合，使学生更好地具备企业所需的技术技能，从而缓解应用型人才的供需矛盾[3]。

（2）激发学习兴趣，提高教学质量。

一方面，企业项目的进入，让学生有了真题真做的机会，使课堂教学更加形象、生动，有利于激发学生兴趣，加深学生对理论知识的理解，对培养工程实践能力和创新能力具有显著作用。另一方面，企业有形资源融入，既能保持高校实验室技术与设备的先进性，使学生随时了解前沿技术，也能有效改善高校实验室建设经费不足的现象。如3D打印综合实践课程，掌握3D打印正向设计、逆向建模及打印类型选择特别需要企业的真实案例做支撑。

（3）提高教师知识和能力水平。

高等學校具备行业背景与实践经历的教师不足一直是应用型人才培养的瓶颈，特别是在3D打印技术这样的高新技术行业。在校企协同培养模式中，教师可以下企业，积累实践经验，熟悉3D打印行业的前沿知识，了解新工艺、掌握新技术，在课堂教学中，将理论知识与实践巧妙融合，使教学水平得以较快提升。同时，企业师资的加入可有效缓解应用型本科高校“双师”型教师队伍的不足，带动学校教师参与产业（行业）一线的技术研发和应用，提升教师科研整体水平及服务经济社会发展的能力。

3  “产教融合、协同育人”为导向的应用型人才培养模式的实践

为满足快速增长的3D打印行业应用型人才需求，该院与产业界知名代表企业杭州先临三维科技股份有限公司及南京3D打印技术研究院深度合作，捕捉产业创新发展中对人才需求的新变化，从知识、能力、素质的角度进行研究，以“协同创新、共享资源、探索合作、促进共赢”的理念共建特色学院——3D打印学院，以科学的态度、方法、思想和精神，进行了系统的设计、探索和实践，构建基于3D打印技术的高素质应用型人才培养模式。

3.1 校企双方共创产教融合平台，构建产教协同机制

学生实践能力的培养不仅仅局限在校园内，更应在企业实际项目中得到实践锻炼，集合多种先进技术的3D打印行业更是如此。为了把3D打印技术前沿的技术要点和企业的用人标准融入教学实践中，使学校教学内容与企业生产紧密结合，提升教学效果，该院已多人次派遣老师到知名院校企业——南京3D打印研究院、杭州先临三维科技股份有限公司等进行考察、培训、实践及学习，从而把握最新的3D打印前沿技术及市场信息，为提高育人效果奠定基础。

对于企业而言，不仅接收合作院校的学生来公司实习，而且参与人才培养方案制订、相关课程的设置及教材的编写，共建实习基地，设计实践项目，合作开发专业资源库等信息化教学资源，从而有效促进教育链和产业链的有机融合。结合该校培养计划和企业人才需求，该院同南京3D打印研究院、杭州先临三维科技股份有限公司共同研制3D打印人才的培养方案，系统设置专业课程、岗位课程，科学安排学生专业技能应用训练与岗位实习，合作共建专业实验室等实践平台（见图2），实现校企合作协同育人。以“资源共享、互利合作”为原则的产教融合、协同育人机制的建立为应用型人才培养提供了机制上的保障。

3.2 教学实践与生产实践相融合

学生对知识的获取主要是“学”会的，而学生能力的培养关键在于“练”。教育活动要与生产实践相结合，按照应用型人才成长和知识认知规律，将专业理论教学融入实践工作环节中。在校企协同培养模式下开展各种实践教学项目，通过创设企业真实工作环境，模仿实际的工作过程，有目的地设定相关实践课程、实验项目、实践活动环节及内容等，通过协同研发中心、校企共建实验室、校内外实习基地、企业培训中心等各种形式的“多元化”实践平台，引导学生“做中学”“做中练”，逐渐培养学生的综合知识应用能力、实践动手能力，实现教学过程与生产过程的衔接，最终达到提升学生综合实践能力的目的，形成良好的职业素养。

该院校内实践、实验设备配置齐全，将3D打印实验室及逆向扫描仪（见图3a）面向全校学生开放，对开放内容、运行模式进行了合理规划，提出了先进制造技术领域的逆向工程与新兴3D打印技术相结合的开放实验课程，学生可以根据自己的需求运用三维造型软件，如UG NX、Pro/E等进行逆向建模及设计，将创意变成个性化作品，并完成数字模型的3D打印制作（见图3b）。开放实验室的设立，丰富了学生工程实践的原有内容，开阔了学生视野，为学生认识、熟悉和掌握逆向工程与3D打印技术提供了一个真实的实践训练平台，培养了综合知识应用和创新能力，锻炼了实践动手能力。开放实验室经过两个学期的运行，效果良好。

为进一步练就学生能力，以企业真实产品研发为基础，开发毕业设计课题、大学生科技创新活动、学科竞赛项目等，鼓励和吸引学生积极参与，提升项目实践能力。例如，对机电产品的内部结构及外形进行建模分析（见图4）、机床外形及机构再设计、生活用品的设计开发、汽车外形设计等，并通过3D打印快速得到产品的样机，以提供设计验证与功能验证，检验产品可制造性和可装配性等。教学、科研实践与生产实践相融合不仅帮企业解决了技术难题，同时促进了学科平台建设，提高了学科建设水平[5]。

3.3 发挥驻校工作室优势

该院建立设计创客中心，提供一定面积的空间，欢迎有一定资质的3D打印企业入驻（见图5）。在运行过程中，主要的建设思路是如何发挥工作室的优势，实现校企共建共赢、协同育人的目标。对于该校而言，“引企入教”有以下优势：（1）使企业真实、多元参与学校教育教学实践，促进人才培养思路的创新和优化;（2）充分利用企业的师资和项目资源提升学生实践能力，节省了企业师资的资源建设及聘任费用;（3）得到了实际运行项目，为学生营造真实的3D打印工作环境，使学生得到切实的项目实践锻炼。企业配备优秀工程师，提供正在运行的真实项目;学生参与学习项目的前期调研洽谈、方案设计、三维建模、3D样机打印等各个环节，在实践中学生得到校企双方导师的共同指导，理论知识和实践能力逐步提升，从而强化了3D打印理论知识成果，全方面提高项目实操能力，为就业做好了准备。

同时，对于企业而言，入驻学校工作室，也促进了企业的可持续发展。首先，可以借助学校的社会声誉和区位优势提高自身的知名度和软实力，对于企业可持续发展提供良好的外部环境;其次，在工作室中可以逐年发现和选用人才，有助于企业人才的储备，为企业发展奠定人力基础。因此，该院建立的驻校工作室模式实现了校企共创、共赢，提高了双方的互动融合，促进了人才培养和产业需求的衔接，为3D打印专业技术人才培育提供了有效的途径。

3.4 建设“双师型”师资队伍

师资队伍是培养应用型人才的关键要素，是应用型人才培养的师资保障。在应用型本科高校，教师不仅要具备本专业的相关理论知识和应用技能，还需要熟悉该专业知识在实践中的运用方式，及时了解企業需求的变化，与时俱进。为此，该院注重3D打印“双师型”教师队伍的建设，制订并实施青年教师到3D打印行业或企业的实践计划，鼓励教师在学习3D打印前沿知识的同时，下企业锻炼或者承担企业委托的相关项目研究，了解3D行业生产运作的各个环节，增强项目实践能力，提升服务社会的能力（见图6）。此外，该院还邀请3D打印行业中高层技术人员来学校担任专业课程、课程设计及毕业设计指导老师，校企双方导师明确分工、互助合作，配合指导，共同做好3D打印课程建设与学生培养工作。

3.5 协同育人，提升人才培养质量和社会服务能力

3D打印是高新技术产业，企业具备在相关领域的技术优势，能够提供相关新技术、新设备和新流程等用于应用型人才培养，同时也面临3D打印技术应用型人才需求、持续的技术创新等任务和目标。鼓励从事3D打印技术课程的教师到企业共同承担企业的一些应用型研究课题，协助完成企业的科研攻关和技术创新等，提升教师科技研发等社会服务能力。因此校企双方人才共享，可充分发挥学校和企业人才的相对优势，实现“优势互补、互惠共赢”的合作新模式。

在科研与社会服务过程中，要努力实现资源的转化与利用，将科研项目转化为教学案例，将社会服务单位拓展为学生实践、实习基地，将3D打印技术领域最新的理论、生产工艺与技术融入教学实践，做到教学内容与技术同步更新，推进教学、科研与社会服务等全方位融合，实现协同育人目标。该院积极承担3D打印技术的培训、技术服务、课题研究等任务，最大限度地为企业生产提供力所能及的技术及人才服务。

4  结语

以“产教融合、协同育人”为导向的应用型人才培养模式，是我国应用型高校教育改革深化的重要举措。该文提出的“产教融合、协同育人”3D打印技术应用型人才能力培养模式，其落脚点在于要发挥企业和高校各自的优势，对接校企双方各自的需求，切实提高人才培养质量，提升学生的综合实践能力，实现企业和学校的共建、共赢，协同发展。随着3D打印技术的快速发展及应用，要根据企业发展和市场变化需求，不断改进、优化人才培养模式，为区域经济和社会发展培养更多、更优秀的3D打印应用型人才。

参考文献

[1] 张晨.深化产教融合全面推行校企协同育人[N].中国教育报，2017-12-20.

[2] 李学华，杨玮，王亚飞.产教融合协同育人培养信息通信产业的卓越工程人才[J].教育教学论坛，2017，47（11）：175-176.

[3] 朱苗繪，林新波，刘东皇.校企协同培养应用型人才的实效性分析——基于江苏理工学院与农夫山泉公司的合作实践[J].现代教育科学，2018，4（4）：106-109.

[4] 王园朝，邱化玉.化工类应用型人才产教融合培养模式的构建与实践[J].大学教育，2018（5）：1-3.

[5] 郑雷，周海，陈青，等.地方工科院校学科建设模式与应用型人才培养[J].大学教育，2018（6）：144-146.

[6] 韩荣雷，孙雪冬.创客时代3D打印在高校课程开发的应用研究[J].沈阳师范大学学报：自然科学版，2016，34（1）：113-116.