高职3D打印技术专业课程体系建设研究

摘 要：目前，我国高职3D打印技术专业人才培养模式和课程体系的构建几乎是一片空白，很难满足3D打印产业快速发展的需求。本文详细阐述了机械制造与自动化（3D打印）专业人才的社会需求状况，分析了3D打印技术专业学生的职业岗位、工作流程和所需知识技能，并以此详细论述了建立课程体系的具体思路。

关键词：3D打印;职业能力;课程体系

引言

自2008年第一台开源的桌面级3D打印机发布以来，3D打印受到了国内外学者的广泛关注，并逐渐应用到生产生活的各个领域。2016年12月，3D打印入选“十三五”国家战略性新兴产业。2017年12月，工信部等十二部门联合发文支持3D打印发展。一系列国家战略政策的颁布实施给3D打印技术带来了良好的发展契机。2015年11月，教育部公布了新版高职专业目录。增材制造技术作为机械制造与自动化专业的方向赫然在列。三年来，全国有近20所高职院校陆续开设了3D打印技术专业或在原有机械、模具、汽车等专业的基础上增设了3D打印技术方向。作为一个新兴专业，3D打印专业人才培养模式和专业课程体系尚处于起步阶段。因此，构建适合3D打印产业发展的专业课程体系势在必行。因此，笔者从3D打印产业不同类型企业的调研入手，分析了岗位特点和人才类型，从而为3D打印技术专业课程体系构建提供有价值的参考和依据。

一、人才需求状况分析

3D打印是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术[1]。3D打印技术有别于传统制造，其涉及工业设计、机械、材料、数控、计算机、信息技术等诸多领域。目前，3D打印技术仍然处于原型制作阶段，急需大批的高技术高技能应用型人才。国内3D打印专业的人才培养还仅仅停留在萌芽阶段[2]。因此，学校培养的人才还很难满足企业的需要。

在构建课程体系前，必须要深入企业进行调研，了解企业的运营状况与人才需求状况，掌握本专业学生毕业后的就业情况，才能做到有的放矢。课题组于2016-2018年先后深入重庆梦启科技有限公司、重庆德固科技有限公司、重庆华港科技有限公司、重庆长安、重庆建設工业集团等20余家3D打印设备生产商、分销商以及应用商进行深入调研。从目前的企业人才需求来看，3D打印专业人才需求主要分为以下三类：第一类是高级人才。这类人才主要服务于产业上游（生产商），具备3D打印技术应用和新材料研发能力;第二类是中级人才。此类人才主要服务于产业中游（应用商），要求熟悉机械设计与制造、模具制造等相关知识，能进行3D创意设计、售后处理和售后服务;第三类是初级人才。他们主要服务于产业下游（分销商、应用商）。要求熟悉3D打印机的工作原理，能熟练操作3D打印机，维修3D打印设备出现的故障。

二、专业定位分析

第一类人才要求具备扎实的理论基础和较强的研发能力。很显然，这类人才主要是来自于985、211等国内重点本科高校培养的硕士研究生、博士研究生;第二类人才要求具备足够的理论知识和较强的实践技能。这类人才主要由普通本科院校和高等职业院校培养;第三类人才要求具备过硬的动手能力。这类人才主要由高等职业院校和中等职业院校培养。高职院校始终以服务地方经济发展为己任，主要面向生产第一线培养具备高技术高技能的高素质劳动者。而3D打印的技术特点决定了3D打印行业对综合性人才的特殊性要求[3]。因此，高职院校3D打印技术专业学生的就业工作岗位主要面向产业中下游，即3D创意设计、3D打印后处理、售后服务以及设备维修维护等方面的相关工作。

三、课程体系构建

明确了高职3D打印技术专业学生的就业工作岗位，下一步就是对工作岗位的具体工作流程进行细分。3D创意设计、3D打印后处理的主要工作流程为：3D扫描与数据测量→数据处理→CAD设计建模→生成STL文件→产品打印与后处理。售后、维修维护服务的详细工作流程如图1所示。

从以上工作流程我们可以分析出高职3D打印技术专业学生应具备以下核心职业能力：

（1）数据采集与处理：能够运用三坐标测量机、激光扫描仪等设备对实物模型进行测量，并对所测得的数据进行分析、拼接、修改、处理。

（2）产品二维设计：会手工绘制产品的零件图和装配图;能够看懂机械图样并正确绘制零件的平面图。

（3）产品三维造型：能够熟练阅读中等复杂程度的机械零件图和装配图，并运用正向和逆向CAD软件重构产品的三维数字模型。

（4）3D打印工艺设计与实施：能够根据不同产品的结构选择合理的加工方法、打印材料、打印参数;能够操作3D打印机完成模型的打印并对成型件进行后处理。

（5）设备维修维护：能够熟练操作3D打印设备，及时跟踪3D打印设备的运行情况;能够维修维护3D打印机械本体和控制系统。

众所周知，职业能力的培养主要是通过课程来实现的[4]。那么，应该开设哪些课程来培养以上核心职业能力呢？通过对岗位工作流程的全面分析，我们进一步明确了3D打印技术专业职业能力和职业素养的培养需要设置以下课程。

（一）专业核心课程设置

根据上面的分析，3D创意设计、3D打印后处理工作岗位需要开设“3D测量与逆向造型设计”“产品数字化设计”“计算机辅助绘图-AUTOCAD”等课程;售后、设备维修、维护服务工作岗位需要开设“3D打印材料与工艺”“3D打印机操作与维护”“3D打印控制技术”等课程。以上6门课程构成了3D打印技术专业完整的职业能力培养课程体系。

（二）专业基础课程设置

与其他机床一样，3D打印设备也属于典型的机电一体化产品。因此，必须开设“工程制图与识图”“电工电子技术”“机械加工基础”“机械设计基础”等专业基础课程。此外，为了培养学生对3D打印技术的概念、特点、现状、应用及发展趋势等方面的认知能力，我们开设了“3D打印技术概念”课程。

（三）专业拓展课程设置

目前，3D打印已经广泛应用于医疗、模具、汽车、航天航空等领域。为了切实培养学生跨行业的职业能力，保障学生的“宽口径”就业渠道，我们开设了“工装夹具设计”“快速成型与模具制造技术”“Zbrush雕刻技术”等专业拓展课程。这些课程主要是定位在3D打印技术的应用层面。

四、结语

近日，国务院印发了《国家职业教育改革实施方案》，这无疑为职业教育的发展注入了一剂强心针。作为国家大力扶持的新兴产业，3D打印产业链已经基本成型，在全产业链上需要不同类型和层次的专业技术人才。高职院校必须从3D打印产业链中找准自己的定位和发展方向。只有这样，构建出的课程体系才能培养出符合社会急需的3D打印专业高技术技能应用型人才。

参考文献

[1] 史玉升.3D打印技术概论[M].湖北：湖北科学技术出版社，2016.

[2] 李玲芳，杨莹.3D打印相关专业的人才培养方案设计与课程开发[J].科技资讯，2017（14）：129-130.

[3] 高群，郑家霖.3D打印技术产业应用型人才培养模式探析[J].职业技术教育，2015（29）：20-23.

[4] 李爱香.基于高职生职业能力培养的管理类课程改革[J].职教论坛，2012（2）：21-24.

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