朱姝

摘? 要 隨著《中國制造2025》的提出，3D打印技術(shù)高技能人才的需求日益擴(kuò)大。作為珠三角地區(qū)中下游企業(yè)人才培養(yǎng)的主力軍，高職院校還未跟上產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型的需求。通過對珠三角有代表性的高職院校的調(diào)查研究，明確珠三角制造業(yè)的人才培養(yǎng)新需求，選擇適宜高職院校的3D打印技術(shù)材料，提出高職院校3D打印專業(yè)建設(shè)的新思路，對珠三角地區(qū)3D打印技術(shù)髙技能人才的培養(yǎng)做出一定的探索。

關(guān)鍵詞 3D打印技術(shù);高職教育;高職院校;中國制造2025;智能化教學(xué)環(huán)境;實訓(xùn)基地

中圖分類號：G712? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

文章編號：1671-489X（2020）02-0008-04

Application of 3D Printing Technology in Higher Vocational Colleges of Pearl River Delta//ZHU Shu

Abstract With the Made in China 2025 plan proposed， the demand of skilled people with 3D printing technology is increasing day by day. As the main force of talent training for enterprises in the Pearl River delta， especially for small and medium enterprises， the higher vocational colleges have not kept up with the needs of industrial transformation. Through the investigation of representative higher vocational colleges， give the suggestions of how to choose the suita-ble 3D printing material for higher vocational colleges in this thesis. And also give new ideas of 3D printing specialty construction to it.

Key words 3D printing technology; higher vocational education;

higher vocational colleges; made in China 2025; intelligent teaching environment; training base

1 前言

隨著實施制造強國戰(zhàn)略《中國制造2025》的提出，我國正式進(jìn)入制造強國建設(shè)的第一個十年，3D打印技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)入高速增長期，開始成為推動制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級的主力軍。3D打印技術(shù)作為制造業(yè)“具有工業(yè)革命意義的制造技術(shù)”，不僅帶來技術(shù)上的變革，更是帶來產(chǎn)業(yè)政策、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、行業(yè)布局、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的變化。珠三角地區(qū)作為我國制造業(yè)發(fā)展的重要陣地，3D打印技術(shù)正是推動其產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級的重要推手。因此，3D打印技術(shù)的快速發(fā)展也為珠三角地區(qū)高職院校的發(fā)展提出挑戰(zhàn)。

2 3D打印技術(shù)對珠三角地區(qū)高職教育提出新需求

3D打印技術(shù)對珠三角地區(qū)高職教育人才培養(yǎng)信息環(huán)境的改變提出新需求? 3D打印技術(shù)又被稱為增材制造技術(shù)，它突破了傳統(tǒng)材料學(xué)減材制造的思維，可以快速成型，不僅節(jié)省了制造的時間，也節(jié)省了制造的人力和物力，為其進(jìn)入教育領(lǐng)域提供了可能。早在2014年，美國的NMC地平線項目就對3D打印技術(shù)在高等教育中的現(xiàn)狀和未來趨勢進(jìn)行了研究，對3D打印技術(shù)在教育領(lǐng)域的發(fā)展趨勢做出大膽預(yù)測。2016年，英國安格利亞魯斯金大學(xué)開始將3D打印技術(shù)引入研究生教育中，對其在研究生教育中的應(yīng)用進(jìn)行嘗試和研究，已經(jīng)取得初步成果。我國高職教育培養(yǎng)的是基礎(chǔ)理論知識適度、技術(shù)應(yīng)用能力強、知識面較寬、素質(zhì)高的應(yīng)用性專門人才。將3D打印技術(shù)引入高職教育，構(gòu)建我國高職教育的信息化環(huán)境，提升人才培養(yǎng)的質(zhì)量，適應(yīng)我國制造業(yè)強國發(fā)展的戰(zhàn)略，是3D打印技術(shù)對我國高職教育提出的基本需求。

3D打印技術(shù)對珠三角地區(qū)高職教育人才培養(yǎng)的創(chuàng)新提出新需求? 3D打印技術(shù)作為產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)深度調(diào)整的重要推手，帶來的不僅是信息環(huán)境的改變，更是專業(yè)教育核心內(nèi)容的深度調(diào)整。3D打印技術(shù)應(yīng)用于高職教育，不僅會帶來高職教育的發(fā)展，也會帶來一些相應(yīng)的問題。3D打印技術(shù)會帶來新的發(fā)展，包括高職教育的新思維和新特征、高職教育的新內(nèi)涵和新內(nèi)容、高職教育的新要求和新標(biāo)準(zhǔn)，這些新生的變革對珠三角地區(qū)高職院校的人才培養(yǎng)提出新的需求。同時，3D打印技術(shù)會也帶來新的不適應(yīng)性，包括教育方法的不適應(yīng)性、教育手段的不適應(yīng)性和人才培養(yǎng)的不適應(yīng)性，這些新生的問題也一樣對珠三角地區(qū)高職院校的人才培養(yǎng)提出新的需求。

3 3D打印技術(shù)在珠三角高職教育中的工藝和材料選擇

熱塑性高分子材料和熔融沉積成型工藝? 應(yīng)用3D打印技術(shù)為高職教育營造新型信息化環(huán)境，改進(jìn)教師的教育方法，提升高職院校學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，從而提升教學(xué)質(zhì)量，是3D打印技術(shù)為高職教育帶來的最基本的變革。營造智能化教學(xué)環(huán)境，提升珠三角地區(qū)高職教育的整體教學(xué)環(huán)境，對3D打印技術(shù)提出的第一個要求是技術(shù)難度的可控性。較高的技術(shù)難度為作為教育實施主體的教師帶來學(xué)習(xí)的難度和應(yīng)用的難度，不利于廣大的教師學(xué)習(xí)。

在調(diào)研中發(fā)現(xiàn)，在“在教學(xué)中應(yīng)用3D打印技術(shù)，你最先考慮以下哪個因素”的回答中，45%的教師選擇了3D打印技術(shù)的難度，26%的教師選擇了3D打印技術(shù)的成本。在與高職院校教師面對面的座談中，發(fā)現(xiàn)教師最先考慮技術(shù)難度的原因是，大部分教師認(rèn)為自己沒有材料學(xué)、藝術(shù)學(xué)和機械學(xué)的基礎(chǔ)知識，所以會難以掌握3D打印技術(shù)，即使掌握了也難以在課堂上熟練應(yīng)用。在“你認(rèn)為你會非常熟練地掌握3D打印技術(shù)嗎”的回答中，僅有2%的教師選擇了會非常熟練地掌握3D打印技術(shù)，16%的教師選擇了會熟練掌握，72%的教師選擇了可能會熟練掌握，可見3D打印的技術(shù)難度會極大地抑制教師改進(jìn)教學(xué)環(huán)境的積極性。因此，在3D打印技術(shù)的普及應(yīng)用中，挑選技術(shù)難度較低，降低技術(shù)難度的門檻，便于高職教師熟練掌握并應(yīng)用，是選擇3D打印技術(shù)工藝和材料的重要考慮項。

熔融沉積成型工藝技術(shù)難度相對較低，較廣泛地應(yīng)用于低端入門級的3D打印設(shè)備，適于基礎(chǔ)較為薄弱的教育者使用。其次，性價比上的可控性是高職教育對3D打印技術(shù)的第二個要求。調(diào)研中發(fā)現(xiàn)，“您對3D打印技術(shù)的材料要求更關(guān)注哪一方面”的回答中，15%的教師選擇了價格因素，56%的教師選擇了穩(wěn)定因素，21%的教師選擇了安全性因素。對這些調(diào)研數(shù)據(jù)，從表面上看，會造成一種教師較為關(guān)注打印效果的錯覺，但是在“您是否接受適當(dāng)?shù)亟档痛蛴》€(wěn)定性，用以減少打印的成本”的回答中，高達(dá)62%的教師選擇了可以。在后期面對面的座談中，發(fā)現(xiàn)較大一部分教師認(rèn)為價格的因素應(yīng)該更多地由學(xué)校管理層來進(jìn)行控制，比如設(shè)備處、財務(wù)處等，而不是由使用者來考慮，因此，教師更多地考慮了穩(wěn)定性因素。同時，高職教師也認(rèn)為如果3D打印的成本可以降低，會更利于學(xué)校大規(guī)模地采購和引進(jìn)3D打印技術(shù)，為3D打印技術(shù)的普及和推廣提供了可能性。從中可以看出，在高職教育中選擇3D打印技術(shù)，不能一味地追求打印效果，而更應(yīng)該考慮3D打印的性價比問題，這樣才有利于建設(shè)普遍性的智能化教學(xué)環(huán)境。

熔融沉積成型工藝技術(shù)采用ABS、PLA等熱塑性高分子為耗材，這些材料的價格相對低廉，而且在正常的室溫環(huán)境下，對常溫環(huán)境下的濕度、熱度、暴曬等都表現(xiàn)出良好的穩(wěn)定性，可以長期在室溫下儲存。雖然從產(chǎn)品的精度和強度來看，熔融沉積成型工藝的表面比較粗糙且韌性不足，觀賞性和實用性都有所降低，但是從高職教師和學(xué)生的需求來看，其性價比較高，可以滿足構(gòu)建普遍性的教育環(huán)境的需求。綜合技術(shù)門檻和性價比考慮，熔融沉積成型工藝和熱塑性高分子材料，由于價格低廉、入門難度低、穩(wěn)定性較好，可以成為珠三角地區(qū)高職院校大面積改善教育環(huán)境和教育方法，推廣智能化教學(xué)環(huán)境的首選。

光敏樹脂材料和聚合物噴射打印技術(shù)? 珠三角地區(qū)制造業(yè)的轉(zhuǎn)型，不僅要求3D打印技術(shù)作為輔助教學(xué)工具，而且對高職院校制造業(yè)相關(guān)專業(yè)提出更深層次的要求。在高職院校制造業(yè)相關(guān)專業(yè)中應(yīng)用3D打印技術(shù)，對3D產(chǎn)品的精度、成熟度和質(zhì)量都提出相對高的要求。珠三角地區(qū)的3D打印技術(shù)在制造業(yè)的應(yīng)用，主要集中在模具加工制造領(lǐng)域、汽車生產(chǎn)制造領(lǐng)域、珠寶首飾設(shè)計領(lǐng)域和文化創(chuàng)意領(lǐng)域。

模具制造和珠寶首飾設(shè)計是珠三角地區(qū)傳統(tǒng)制造業(yè)的主力軍，也是高職院校較快做出反應(yīng)的專業(yè)。針對模具制造和設(shè)計專業(yè)的高職院校教師進(jìn)行調(diào)研，發(fā)現(xiàn)在“您對3D打印產(chǎn)品的精度是否有要求”的回答中，81%的高職院校教師選擇了對精度有一定的要求，11%的高職院校教師選擇了有較高的要求。在與設(shè)計專業(yè)的高職院校教師進(jìn)行深度訪談時發(fā)現(xiàn)，由于創(chuàng)意設(shè)計與視覺效果聯(lián)系緊密，而且產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)相對較為復(fù)雜，在對打印產(chǎn)品的尺寸精度、表面光滑度和產(chǎn)品的硬度、韌性都有一定要求的控制下，才能夠滿足專業(yè)的教學(xué)需求，粗糙簡易的打印產(chǎn)品不僅無法滿足教學(xué)，反而會對教育過程產(chǎn)生消極負(fù)面的影響。因此，精度是選擇制造業(yè)相關(guān)專業(yè)3D打印技術(shù)的首要考慮因素。使用光敏樹脂材料為打印耗材，不僅可以精確支撐較為復(fù)雜的模型結(jié)構(gòu)，易于成型，而且容易去除打印產(chǎn)品表面的多余支撐材料，提升產(chǎn)品表面的光滑度。因此，光敏樹脂材料是制造業(yè)相關(guān)專業(yè)比較好的選擇。

在和工業(yè)設(shè)計專業(yè)高職院校教師的座談中，他們也表示希望能夠降低使用3D打印機的技術(shù)難度，認(rèn)為模具和設(shè)計領(lǐng)域更多地需要創(chuàng)意，而不是將時間耗費到技術(shù)的學(xué)習(xí)上。

光敏樹脂材料的打印工藝有兩種：一種是立體平版印刷，一種是聚合物噴射。兩者相比較，在商業(yè)應(yīng)用中立體平版印刷更為成熟，產(chǎn)品的精度、質(zhì)量更為精良;但是制備工藝較為復(fù)雜，而且強度、耐熱性和光照度較差，在教學(xué)中使用具有一定的局限性。而聚合物噴射工藝不僅精度高、質(zhì)量好，操作難度與立體平版印刷相比有一定的降低。因此，對于制造業(yè)相關(guān)專業(yè)來說，立體平版印刷打印工藝更有利于在教育過程中的推廣和普及應(yīng)用。

4 3D打印技術(shù)在珠三角地區(qū)高職院校的應(yīng)用思路

按照制造業(yè)的技術(shù)領(lǐng)域和職業(yè)崗位的實際需求調(diào)整人才培養(yǎng)方案? 《教育部關(guān)于加強高職高專教育人才培養(yǎng)工作的意見》中明確指出，高職院校要力爭形成能主動適應(yīng)經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展需要、特色鮮明、高水平的高職高專教育人才培養(yǎng)模式。隨著《中國制造2025》的出臺，珠三角體量龐大、基礎(chǔ)扎實、門類齊全的傳統(tǒng)制造業(yè)開始尋找新的出路。中國3D打印技術(shù)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟創(chuàng)始人兼執(zhí)行理事長羅軍曾多次指出促進(jìn)3D打印技術(shù)和傳統(tǒng)制造業(yè)的深度融合，積極開拓市場，將助力傳統(tǒng)制造業(yè)的升級。因此，運用3D打印技術(shù)重新定義珠三角地區(qū)的傳統(tǒng)制造業(yè)是時代的呼喚和需求，也為珠三角地區(qū)高職院校3D打印人才的培養(yǎng)提出具體的要求。

就目前情況來看，我國對3D打印人才的需求主要集中在三個層次，分別是上游企業(yè)所需要的研發(fā)人才，中游企業(yè)所需要的工藝人才，下游企業(yè)所需要的提供銷售、售后、打印服務(wù)的技術(shù)應(yīng)用人才。而我國高職院校人才培養(yǎng)的根本任務(wù)是培養(yǎng)具有高等技術(shù)的應(yīng)用性專門人才，由此可見，珠三角地區(qū)中下游制造業(yè)企業(yè)的技術(shù)人才需求和高職院校的人才培養(yǎng)方向相吻合。所以，把握制造業(yè)中下游企業(yè)所需的3D打印技術(shù)特征，培養(yǎng)高素質(zhì)的應(yīng)用技術(shù)人才，是珠三角高職院校的當(dāng)務(wù)之急。

依據(jù)3D打印技術(shù)在制造業(yè)的實際應(yīng)用需求改革課程和教學(xué)內(nèi)容體系? 教學(xué)內(nèi)容的調(diào)整和課程的實施是人才培養(yǎng)的落腳點，課程和教學(xué)內(nèi)容體系的調(diào)整是珠三角高職教育和制造業(yè)對接的重點和難點?！督逃筷P(guān)于加強高職高專教育人才培養(yǎng)工作的意見》中也明確提出，高職教育要在突出應(yīng)用性、實踐性的原則上，重組課程結(jié)構(gòu)，更新教學(xué)內(nèi)容。那么，廣東省高職教育應(yīng)如何突破這一重點和難點，順利實現(xiàn)和3D打印技術(shù)的對接呢？依據(jù)廣東省3D打印產(chǎn)業(yè)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)來調(diào)整教學(xué)內(nèi)容，是必須要克服的重點。

2017年4月，在“廣東省3D打印產(chǎn)業(yè)技術(shù)路線圖發(fā)布會暨3D打印高峰論壇”上，廣東省正式發(fā)布增材制造（3D打?。┊a(chǎn)業(yè)技術(shù)路線圖。該路線圖對廣東省3D打印產(chǎn)業(yè)的技術(shù)水平、市場需求、研發(fā)需求和共性技術(shù)需求進(jìn)行了分析，對廣東省3D打印產(chǎn)業(yè)的理性發(fā)展提出了可依據(jù)的路線和標(biāo)準(zhǔn)。2017年9月，廣東省在國家的牽頭下，聯(lián)合業(yè)界著名的打印耗材公司，共同籌建廣東省3D打印標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會。該委員會初步制定了3D打印設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)、3D打印耗材標(biāo)準(zhǔn)、3D打印產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)等，廣東省3D打印的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)即將誕生。這些行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和指導(dǎo)性文件的出現(xiàn)，為3D打印技術(shù)在制造業(yè)的應(yīng)用界定了清晰的范圍、指明了清晰的路徑。

高職教育課程和教學(xué)內(nèi)容的調(diào)整需跟上產(chǎn)業(yè)發(fā)展的步伐。如廣州市白云工商技師學(xué)院在2014年時就成立了“白云文搏3D打印技術(shù)學(xué)院”，是廣東省也是我國首家成立3D打印制造業(yè)相關(guān)專業(yè)的高職學(xué)院，主要的課程包括美術(shù)基礎(chǔ)、平面設(shè)計、立體造型設(shè)計、色彩構(gòu)成、機械制圖、CAD輔助設(shè)計、Geomagic Studio、3ds MAX、UG、產(chǎn)品設(shè)計表現(xiàn)技法、人機工程學(xué)、3D掃描技術(shù)及應(yīng)用、3D打印設(shè)備的原理與維護(hù)、3D打印材料的功能使用、電子商務(wù)應(yīng)用、3D打印設(shè)計綜合實訓(xùn)。從課程設(shè)置和布局來看，課程類似平面設(shè)計、三維立體設(shè)計和3D打印技術(shù)學(xué)習(xí)的簡單疊加，與3D打印技術(shù)特有的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和應(yīng)用的深度融合似乎有些欠缺，人才培養(yǎng)的針對性和時效性也不太突出。3D打印技術(shù)在制造業(yè)的應(yīng)用在珠三角地區(qū)仍處于起步階段，課程的設(shè)置和教學(xué)內(nèi)容體系的改革也處于探索階段，完善的方案的出臺還需要一定時間的摸索。

依據(jù)3D打印技術(shù)在制造業(yè)的實際應(yīng)用需求探索建立相對獨立的實踐教學(xué)體系? 3D打印產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，人才的需求也日益擴(kuò)大，但我國人才培養(yǎng)無法跟上產(chǎn)業(yè)的需求，究其原因，在于高技能和熟練技工專業(yè)人才隊伍欠缺。

1）人才培養(yǎng)不均衡，導(dǎo)致實踐教學(xué)環(huán)境缺乏。2018年6月16日，全球首個3D打印批量化定制在珠三角佛山大瀝鎮(zhèn)正式對外開放。該協(xié)同創(chuàng)新平臺主要為中小制造業(yè)企業(yè)提供從設(shè)計端到應(yīng)用端的配套服務(wù)，產(chǎn)業(yè)布局的主要任務(wù)在于培養(yǎng)掌握核心技術(shù)的上游企業(yè)所需人才，吸引頂尖團(tuán)隊，打造東方的硅谷。雖然平臺團(tuán)隊也希望從教育入手，在職業(yè)院校開展3D打印專業(yè)，培養(yǎng)3D打印卓越工程師、技術(shù)大能手，但中下游企業(yè)所需的人才培養(yǎng)環(huán)境和政策，從落實到實踐還需要一定時間的探索。

2）珠三角地區(qū)高職院校實踐教學(xué)內(nèi)容和形式相對落后，無法滿足產(chǎn)業(yè)對人才的需求。針對珠三角地區(qū)高職院校的調(diào)研中，在對“現(xiàn)有的實踐教學(xué)，您主要開展哪一類型的實踐教學(xué)”的回答中，36%的教師選擇開展演示性實踐教學(xué)，32%的教師選擇開展驗證性實驗，13%的教師選擇開展綜合性實踐教學(xué)，僅有19%的教師選擇開展工藝性和設(shè)計性實踐教學(xué)。在后期的座談?wù){(diào)研中發(fā)現(xiàn)，教師普遍反映，教學(xué)實訓(xùn)設(shè)備偏少是開展演示性、驗證性實驗較多的主要原因。他們同時認(rèn)為，如果要普及開展工藝性、設(shè)計性實訓(xùn)教學(xué)，需要和產(chǎn)業(yè)發(fā)展的新趨勢和新產(chǎn)品結(jié)合起來，現(xiàn)在教學(xué)和企業(yè)接軌的面較窄，也是工藝性、設(shè)計性實訓(xùn)教學(xué)較難開展的原因。

3）實訓(xùn)基地功能單一，無法承載人才培養(yǎng)的任務(wù)。因此，根據(jù)高職教育的特色和3D打印企業(yè)的新發(fā)展，建立教學(xué)、科研和生產(chǎn)多功能相結(jié)合的實訓(xùn)基地，是產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型下高職教育必須完成的任務(wù)。如白云工商技師學(xué)院的3D打印技術(shù)學(xué)院，已經(jīng)率先和廣州市文搏實業(yè)有限公司共建學(xué)生實訓(xùn)基地，互派一名教師和工程師協(xié)助實訓(xùn)教學(xué)的開展，這是一個良好的實訓(xùn)教學(xué)內(nèi)容和方式調(diào)整的有益探索。2017年，佛山職業(yè)技術(shù)學(xué)院也在廣東省教育廳的支持下，建立3D打印技術(shù)研究與應(yīng)用公共實訓(xùn)中心，探索意味不言而喻。但是，這些嘗試遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠滿足珠三角地區(qū)3D打印技術(shù)人才的需求，實訓(xùn)基地的建設(shè)還需要更多的投入和大規(guī)模的建設(shè)。所以，珠三角地區(qū)制造業(yè)的轉(zhuǎn)型不僅對高職院校實訓(xùn)體系建設(shè)提出新的要求，也為高職院校建立相對獨立的實踐教學(xué)體系提供了機遇。

5 結(jié)語

隨著珠三角地區(qū)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型的深入發(fā)展，3D打印產(chǎn)業(yè)的人才需求會逐步釋放。3D打印技術(shù)的特點決定了市場對人才需求的特殊性，珠三角地區(qū)高端企業(yè)的人才培養(yǎng)已經(jīng)在華南理工大學(xué)的牽頭下有條不紊地展開，效果也逐步凸顯。但是，作為珠三角地區(qū)中下游企業(yè)的人才培養(yǎng)主力軍，珠三角地區(qū)的職業(yè)教育雖然已經(jīng)開始了嘗試和有益探索，但是還需要和產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型的需求結(jié)合起來，邁出更大的步伐，為珠三角地區(qū)培養(yǎng)出卓越的技術(shù)能手。

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