趙訓軍

摘 要：3D打印技術是 20世紀 80 年代中期發(fā)展起來的一種高新技術，在這近30年的發(fā)展中，國內已初步開展了3D打印引入職業(yè)課堂的嘗試。由于3D打印在成本，耗材等方面還有待進一步發(fā)展與研究，3D打印技術在職業(yè)培訓考核方面的標準尚未確定，因此，3D打印技術在職業(yè)學校中還未得到大面積的普及和推廣。但3D打印技術經(jīng)過30多年的發(fā)展與進步，它在職業(yè)教育方面的優(yōu)勢已經(jīng)體現(xiàn)出來，尤其是在拓展人們的空間想象能力方面。不論是教師還是學生一旦他們有創(chuàng)新的思維和想法時，都隨時可以通過3D打印技術去實現(xiàn)。這使得日后的職業(yè)技能教育變得更為靈活，使得學生日后不再是被動的知識接受者，而是成為了主動對知識渴求的探索者。

關鍵詞：3D；3D打印技術；職業(yè)教育

中圖分類號：TP751 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）01-0219-02

1 3D打印機在職業(yè)教育教學領域中的應用現(xiàn)狀

為加快推進我國增材（又稱“3D打印”）產(chǎn)業(yè)健康有序發(fā)展，從2016年起，工信部開始施行3D打印培訓師制度，“3D打印培訓師認證”由國家工業(yè)和信息化部制定職業(yè)標準、職業(yè)培訓及考核體系，并頒發(fā)國家認可的唯一的3D打印培訓師證書。近年來，部分高校組織編寫的“3D打印快速制造系列教材”也取得了可喜的教研成果；尤其是中國首本職業(yè)教育3D打印培訓應用教材面世，該教材由上海市公用事業(yè)學校編輯出版，更代表了中等職業(yè)學校在3D打印技術培訓方面達到了一定的高度；3D打印產(chǎn)品也不僅應用在了模型制造領域，而且還實現(xiàn)了實體零部件直接制造的跨越，上述成果的取得，充分展示了3D打印技術在教學研究領域中應用的可行性。

2 3D打印技術在職業(yè)教育教學領域中的展望

3D打印技術它屬于機械制造的一種方式，它是對機械制造業(yè)一種有力的補充，它既有機械制造不可取代的優(yōu)點，但它也有自身的局限性，尤其是在材料，核心技術等方面都還有很大的提高空間。而目前在職業(yè)教育尤其是中等職業(yè)教育中，與3D打印技術相關的具有系統(tǒng)性的教學資源還較為欠缺，在職業(yè)教學體系與職業(yè)技能考核體系中，還缺乏與3D打印技術相關相配套的環(huán)節(jié)。一些走在時代前列的職業(yè)院校中，高等院校有些只是將3D打印技術作為一門培養(yǎng)興趣的選修課向學生們介紹，而中等職業(yè)學校也只是將3D打印技術作為一種吸引學生關注提高招生知名度從而搶占生源的一種手段。經(jīng)過近三十年的發(fā)展，3D打印技術在某些制造行業(yè)已經(jīng)比較成熟，但在有些行業(yè)和技術方面還需要不斷的向前發(fā)展。如果各職業(yè)院校能夠將3D打印技術融入到各個學科中，將能更好地促進3D打印技術的發(fā)展，也將能更好地促使學生們掌握各專業(yè)的相關知識。如：機械制造專業(yè)的學生可以用它打印出自己設計的機械產(chǎn)品原型；動漫制作專業(yè)的學生可以用它很方便的打印出自己設計的動漫實體模型；幼師教育專業(yè)的學生可以用它來打印出自己所設計出的供幼兒園小朋友觀察的手工工藝品；平面設計專業(yè)的學生可以用它來制作3D版本的藝術品；食品類專業(yè)的學生可以用它設計食物的產(chǎn)品造型；汽車制造專業(yè)的學生可以用它打印各種各樣便于測試的汽車實體部件；金屬材料專業(yè)的學生可以打印出便于觀察研究分析的金屬材料模型；微生物專業(yè)的學生可以打印出細胞、病毒、器官，和其他重要的生物樣本，等等。

3 3D打印技術在職業(yè)教育教學課堂中的應用

3D打印技術在實驗課堂的教學過程中一般都能發(fā)揮著非常重要的作用。用3D打印機可以根據(jù)教師的自己的需求打印出各式各樣的教學模型，在不同系別不同專業(yè)的課堂里，可以盡情使用。如機械專業(yè)的教師在介紹螺桿螺母結構或運動原理的時候，可以摒棄過去采用簡單掛圖或二維圖片展示的傳統(tǒng)教學模式，而使用3D打印技術生產(chǎn)出多種不同類型的螺桿螺母，在課堂上現(xiàn)場進行演示。這不僅使得學生能更加直觀地了解該物品結構及運動原理，而且還能增強學生的感知能力和實際動手能力。如汽車維修專業(yè)的教師在授課時，一些簡單的汽車零部件的制作，教師都可以找到合適的方法或相關教具進行展示，但在面對復雜的汽車零部件進行維修講解時，則要求學生們充分發(fā)揮自己的想象力才能進行了解，隨著師資培訓水平的不斷提高，部分教師能夠運用多媒體課件，三維動畫等向學生們進行展示。而如今通過3D打印技術則可以將較為復雜的汽車零部件切切實實、栩栩如真地呈現(xiàn)在學生們的面前，讓學生們可以看得見，摸得著，不僅加深了學生們在課堂學習的印象，而且激發(fā)出了學生們對高科技領域進行不斷思索的興趣。

4 3D打印技術在職業(yè)教育教學領域中的應用優(yōu)勢

3D打印技術在中等職業(yè)教育或者是基礎教育中，所帶來的最明顯的效果就是可以任意呈現(xiàn)特定的物體，使學生獲得了深度的感知力，尤其是對于那些沒有足夠教學模型或教具的學校來說，這個優(yōu)勢更為明顯。3D打印出來的教具模型產(chǎn)品，相對于在教具市場上購買一個昂貴的教具供學生觀摩，則顯得更為經(jīng)濟合理，對促進學生在課堂學習的認知力更為有效。在制造行業(yè)，“3D打印技術”的影響正在日益凸顯。英國《經(jīng)濟學人》雜志認為，這項技術將與數(shù)字化生產(chǎn)模式一起推動實現(xiàn)新的工業(yè)革命，該雜志還將3D打印技術列為第三次技術革命范疇；美國《時代》周刊也已將3D打印產(chǎn)業(yè)列為“美國十大增長最快的工業(yè)”。因此，3D打印機在職業(yè)教育行業(yè)中的使用，將會如同3D打印技術在機械行業(yè)中所起的變革作用一樣，它將會無形之中改變傳統(tǒng)的教育模式，無形之中促使教育方式自主進行變革，而這樣將會更有利于開發(fā)學生們的發(fā)散思維能力，從而最終提高他們在動手設計與制造方面的能力。當學生們能隨時將在腦海中抽象的想法用3D打印機去實現(xiàn)時，這將不僅僅會提高了學生們的學習興趣，而且還能夠有效地培養(yǎng)他們在高科技領域的創(chuàng)新思維和創(chuàng)造力。

5 3D打印技術在未來職業(yè)教育教學領域中的展望

盡管3D打印技術在職業(yè)院校的應用中還面臨著投資大耗材貴，投資回報率低，精度質量不穩(wěn)定，材料的種類和性能還不成熟，機械設計能力還有所限制，產(chǎn)品后期處理有難度，專業(yè)技術人員還相對缺失，產(chǎn)品打印效率和尺寸規(guī)格不夠理想，本地產(chǎn)業(yè)鏈的完整度不夠，3D產(chǎn)品市場認可低，3D產(chǎn)品質量監(jiān)管缺失以及三維建模培訓難等方面的問題。另外，要如何選擇安全無毒且合適的材料進行3D打印，如何選擇加工精度高、加工效率高且價格低廉的打印機，以及如何能讓每一個專業(yè)的任課教師快速掌握三維建模軟件相關操作的專業(yè)技能等方面的問題，都是3D打印技術方面需要克服的困難和挑戰(zhàn)。但是隨著3D打印機向著精密化、智能化、通用化模塊化和資源共享化的方向發(fā)展，3D打印技術在職業(yè)教育教學資源的研發(fā)創(chuàng)新成本、創(chuàng)新研發(fā)周期將會極大的降低。3D打印技術由于簡化或省略了工藝準備、試驗等環(huán)節(jié)，它在職業(yè)教育教學資源中的所需要的數(shù)字化設計方案，制造與分析水平已經(jīng)達到了高度的一體化，因此，職業(yè)教育教學資源將可以實現(xiàn)“今日需要資源，明天得到成品”。

6 3D打印技術在未來就業(yè)領域中的規(guī)劃與展望

在高等職業(yè)教育中，3D打印技術主要是以研發(fā)為主，尤其是金屬材料應用領域，由于3D打印機所需的材料比較特殊，特別是金屬材料需要以液體的形成儲存在打印機，經(jīng)過打印機的打印，將材料通過黏合生產(chǎn)出固態(tài)的物體（如圖一）。使用此種材料的效果如何，成本如何都要仔細考慮，因此3D打印技術適合什么樣的材料是本專業(yè)學生要學習和研究的問題，這也是該類專業(yè)畢業(yè)生在將來的就業(yè)領域中需要側重研究探討的問題。在中等職業(yè)教育中，尤其是對于機械加工專業(yè)的學生來說，從學生所掌握的專業(yè)知識情況和各學校自身的經(jīng)濟因素等方面的綜合考慮，選用的3D打印技術一般是采用熔融層積技術（簡稱FDM）進行生產(chǎn)的設備（如圖二），該類設備的3D打印耗材一般都是采用低成本的PLA或ABS塑膠材料，因此如何提高產(chǎn)品的加工精度，穩(wěn)定性以及打印效率都將是該類專業(yè)的學生需要努力學習的地方，同時如何提高學生自身在3D打印技術專業(yè)方面的實際操作職業(yè)技能，也是該類畢業(yè)生在今后的就業(yè)領域中所要長遠思考的問題。

參考文獻：

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