賈曉麗，劉璇，陳建平

（佛山職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣東佛山 528137）

隨著我國3D打印和逆向工程等技術(shù)的發(fā)展，企業(yè)對增材制造專業(yè)技術(shù)人才的需求也隨之不斷增大，在高校增材制造技術(shù)專業(yè)建設(shè)和人才培養(yǎng)成為一項重要任務(wù)。其中，開設(shè)3D打印、逆向工程方面的課程成為了高校適應(yīng)社會發(fā)展、調(diào)整人才培養(yǎng)方法的重要體現(xiàn)。逆向工程和3D打印的相關(guān)課程是增材制造專業(yè)的主要內(nèi)容[1]。目前，我國的增材制造專業(yè)課程標準開發(fā)與制定存在著一定問題，起步晚、課程設(shè)計不合理、標準制定不科學(xué)等因素嚴重影響了專業(yè)的發(fā)展，限制了教學(xué)質(zhì)量的提高，不利于學(xué)生的全面培養(yǎng)。

一、增材制造專業(yè)概述

（一）增材制造技術(shù)定義

增材制造技術(shù)是通過結(jié)合軟件與數(shù)控系統(tǒng)，以數(shù)字模型文件作為制造的基礎(chǔ)條件。該技術(shù)利用專用材料通過擠壓、熔融、噴射等方式，進行逐層堆積，并根據(jù)要求制造出實體物品。這是當前各國探索新型制造技術(shù)的主要方向。增材制造技術(shù)，通常被稱為3D打印技術(shù)，對傳統(tǒng)的加工工藝、工廠生產(chǎn)模式、產(chǎn)業(yè)鏈組成造成了沖擊，實現(xiàn)了制造技術(shù)的創(chuàng)新，是具有顛覆性和創(chuàng)造性的技術(shù)。增材制造技術(shù)的出現(xiàn)催生了社會對新工作崗位和新型高素質(zhì)人才的需求。因此，高校必須加強對此項技術(shù)的探索，加快相關(guān)課程標準的制定和教學(xué)體系的建設(shè)，以進一步適應(yīng)制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級和優(yōu)化發(fā)展對高層次人才的需求。

（二）逆向工程技術(shù)

逆向工程技術(shù)是一種對目標產(chǎn)品進行逆向分析和研究的方法，旨在通過科學(xué)演繹對產(chǎn)品進行重構(gòu)，從而得出其主要的組織結(jié)構(gòu)、特性、技術(shù)規(guī)范和相關(guān)處理流程等要素，進而制造出功能相近或特性相近卻又不完全相同的產(chǎn)品。在增材制造專業(yè)中，逆向工程技術(shù)主要通過逆向建模實施，利用三維掃描儀對物體的整體結(jié)構(gòu)進行細致測量，得出相應(yīng)的物體特性，據(jù)此數(shù)據(jù)在計算機上通過軟件實現(xiàn)其CAD實體模型的重建，最后根據(jù)建模結(jié)果利用3D打印技術(shù)，即增材制造進行產(chǎn)品的制造[2]。

二、增材制造技術(shù)專業(yè)完善課程標準的意義

（一）深化復(fù)合型技術(shù)人才培養(yǎng)模式改革

加強增材制造技術(shù)專業(yè)逆向工程與3D打印技術(shù)的課程建設(shè)，完善相關(guān)課程標準，有助于夯實學(xué)生可持續(xù)發(fā)展基礎(chǔ)，推動專業(yè)的發(fā)展。國務(wù)院印發(fā)《國家職業(yè)教育改革實施方案》等相關(guān)文件明確規(guī)定，要在職業(yè)院校、應(yīng)用型本科高校啟動“1+X”證書制度試點工作，鼓勵職業(yè)院校學(xué)生在獲得學(xué)歷證書的同時，積極獲得各類職業(yè)技能等級證書。對于增材制造專業(yè)的應(yīng)用型人才培養(yǎng)而言，獲得學(xué)歷證書是培養(yǎng)高素質(zhì)復(fù)合型技術(shù)技能人才的必要條件。對于學(xué)習(xí)增材制造專業(yè)的學(xué)生來說，增材制造技術(shù)專業(yè)的職業(yè)技能等級證書是體現(xiàn)學(xué)生對該專業(yè)技能水平的重要依據(jù)，綜合反映了企業(yè)需求和學(xué)生自身綜合素質(zhì)發(fā)展所需要的必要能力。這是深化復(fù)合型增材制造專業(yè)技術(shù)人才培養(yǎng)模式改革，是推動專業(yè)發(fā)展的重要助力[3]。

（二）滿足增材制造技術(shù)人才培養(yǎng)的需求

加快增材制造專業(yè)逆向工程與3D打印技術(shù)相關(guān)課程標準的建設(shè)，有利于完善教學(xué)體系，推動“1+X”證書制度試點，成功地改進了職業(yè)院校的人才培養(yǎng)工作。高職院校在此基礎(chǔ)上，科學(xué)地將“1+X”職業(yè)技能等級證書與增材制造技術(shù)的專業(yè)教學(xué)內(nèi)容相融合，以證書為基礎(chǔ)，完善了增材制造技術(shù)專業(yè)相關(guān)教育教學(xué)標準體系，落實了專業(yè)的教學(xué)計劃，滿足了專業(yè)人才培養(yǎng)的需求，實現(xiàn)了培養(yǎng)目標與課程標準的統(tǒng)一。同時，高職院校針對增材制造專業(yè)中逆向工程技術(shù)與3D打印技術(shù)的課程標準制定，提高了增材制造技術(shù)專業(yè)的教學(xué)效果，提升了人才培養(yǎng)的質(zhì)量。這也助推了課程標準與職業(yè)資格考試的結(jié)合，實現(xiàn)了增材制造技術(shù)專業(yè)人才與崗位的對接，推動了增材制造技術(shù)專業(yè)建設(shè)和發(fā)展。

三、研究內(nèi)容

增材制造技術(shù)專業(yè)的課程標準設(shè)計以“1+X”職業(yè)等級證書的能力要求為目標，通過對3D打印和逆向工程課程的相關(guān)內(nèi)容、教學(xué)模式、教學(xué)活動等環(huán)節(jié)進行設(shè)計，重構(gòu)人才培養(yǎng)的模式。高職院校建立了以校企合作為基礎(chǔ)的人才培養(yǎng)課程標準，并對增材制造技術(shù)專業(yè)人才課程進行重新定位，確定了產(chǎn)業(yè)和企業(yè)對人才崗位的要求，還建立了以學(xué)生為主體的學(xué)習(xí)和評價標準，嵌入了中級職業(yè)技能標準，以增材制造技術(shù)模型設(shè)計和應(yīng)用為主要內(nèi)容，科學(xué)地開展教學(xué)活動。同時，教師在教學(xué)過程中出現(xiàn)的問題會被及時解決，不斷優(yōu)化課程標準，幫助學(xué)生掌握3D打印技術(shù)和逆向工程技術(shù)的相關(guān)崗位技術(shù)要求，并考取相應(yīng)的技能證書。這樣的做法實現(xiàn)了學(xué)生能力培養(yǎng)與崗位需求的統(tǒng)一、職業(yè)技能證書與學(xué)歷證書的銜接，滿足了增材制造技術(shù)專業(yè)對人才培養(yǎng)的需求[4]。

四、課程標準制定的主要目標

（一）落實學(xué)生的主體地位

增材制造專業(yè)逆向工程與3D打印技術(shù)課程標準的研究必須堅持以學(xué)生為中心的原則，將學(xué)生學(xué)習(xí)增材制造相關(guān)技術(shù)內(nèi)容作為方法，實現(xiàn)學(xué)生自主探究3D打印與逆向工程技術(shù)應(yīng)用的目標。高職院校以課堂教學(xué)活動為基礎(chǔ)，快速有效地建立增材制造專業(yè)學(xué)生學(xué)習(xí)評價體系。目的是讓學(xué)生在自主探究學(xué)習(xí)中，掌握逆向工程的建模方法和3D打印技術(shù)的實際應(yīng)用方法，激發(fā)學(xué)生的積極性，使學(xué)生成為學(xué)習(xí)的主導(dǎo)者。

（二）實現(xiàn)職業(yè)技能證書與課程內(nèi)容的對接

高職院校將增材制造技術(shù)專業(yè)的主要課程內(nèi)容融入職業(yè)技能證書的標準中，科學(xué)地推動職業(yè)教育活動與產(chǎn)業(yè)發(fā)展的融合，將“產(chǎn)—學(xué)—研”一體化的教學(xué)模式融入增材制造技術(shù)專業(yè)課程標準的制定中，有力推動職業(yè)教育與產(chǎn)業(yè)發(fā)展的融合，推動學(xué)歷證書、職業(yè)證書和實踐能力的有效對接。

（三）深化“校企對接、實崗培養(yǎng)”人才的培養(yǎng)模式

在增材制造技術(shù)專業(yè)課程的制定中，高職院校要將產(chǎn)業(yè)的行業(yè)規(guī)范、企業(yè)的發(fā)展方向、職業(yè)標準與專業(yè)教學(xué)內(nèi)容相結(jié)合，將3D打印技術(shù)和逆向工程技術(shù)與企業(yè)的真實需求相結(jié)合，根據(jù)企業(yè)崗位的設(shè)置和對人才的需求，制定科學(xué)、合理的人才培養(yǎng)模式。這種做法深化了校企對接，以實崗培養(yǎng)為人才培養(yǎng)的方向，將教學(xué)環(huán)節(jié)嵌入產(chǎn)業(yè)發(fā)展中，推動教學(xué)質(zhì)量的提升，實現(xiàn)人才培養(yǎng)模式的科學(xué)化。

五、逆向工程與3D 打印技術(shù)課程標準制定的思路

逆向工程與3D打印技術(shù)的課程標準制定應(yīng)以“校企雙鏈，雙證融通”為核心導(dǎo)向，以“1+X”證書制度考核目標為導(dǎo)向，分析當前逆向工程與3D打印技術(shù)的人才培養(yǎng)標準，確保其與崗位要求相符合。高職院校引入成果教育的教學(xué)理念（Outcome based education，簡稱OBE），將逆向工程和3D打印技術(shù)基礎(chǔ)知識、能力培養(yǎng)、職業(yè)素質(zhì)提升三方面作為教學(xué)的核心目標，并針對課程標準定位、學(xué)習(xí)目標（成果）展示、學(xué)習(xí)內(nèi)容拓展、教學(xué)活動組織、課堂教學(xué)效果提升、師生共同成果評價與教學(xué)資源豐富等方面進行深入研究，找到符合當前增材制造技術(shù)專業(yè)的課程標準確定方法。

（一）根據(jù)崗位需求確定課程定位

在增材制造技術(shù)專業(yè)的課程標準制定中，首先，高職院校需要對課程進行定位。逆向工程與3D打印技術(shù)是增材制造技術(shù)中具有較強技能性和實踐性的專業(yè)核心課程。課程的內(nèi)容主要面向增材制造模型設(shè)計領(lǐng)域的三維建模、產(chǎn)品設(shè)計、產(chǎn)品制造、3D打印服務(wù)等領(lǐng)域。高職院校根據(jù)企業(yè)的崗位需求，結(jié)合職業(yè)技能證書標準，合理規(guī)劃最終學(xué)習(xí)成果，精準設(shè)計教學(xué)內(nèi)容，并進行系統(tǒng)的理論講授和教學(xué)實操。學(xué)生了解并掌握3D打印先進制造技術(shù)方法與技巧，能夠靈活運用快速成型技術(shù)結(jié)合企業(yè)實際項目。高職院校以企業(yè)真實商業(yè)化運營流程作為參考，幫助學(xué)生設(shè)計出合理、規(guī)范、符合市場的快速成型產(chǎn)品，充分體現(xiàn)產(chǎn)教融合、校企合作的教學(xué)特色。

其次，在逆向工程和3D打印技術(shù)的課程思政方面，學(xué)校應(yīng)通過介紹增材制造技術(shù)的先進性及重要性，讓學(xué)生了解產(chǎn)業(yè)發(fā)展的脈絡(luò)，理解自身學(xué)習(xí)對國家發(fā)展的重要性，增強學(xué)生的責任感和使命感。教師應(yīng)在逆向工程技術(shù)的三維模型重構(gòu)模塊中，積極引入創(chuàng)新的教學(xué)理念，引導(dǎo)學(xué)生樹立自主創(chuàng)新意識，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維。最后，高職院校在學(xué)習(xí)成果評價中融入職業(yè)道德、能力、品質(zhì)的要求，有效、科學(xué)、循序漸進地培養(yǎng)學(xué)生的職業(yè)精神和專業(yè)技能，將工匠精神作為主線貫穿整個教學(xué)過程，培養(yǎng)學(xué)生嚴謹求實、一絲不茍的工作作風(fēng)，推動增材制造專業(yè)教學(xué)的發(fā)展。

（二）增材制造技術(shù)專業(yè)逆向工程與3D 打印技術(shù)的課程標準設(shè)計

1.以職業(yè)崗位的需求確定課程目標

增材制造技術(shù)專業(yè)逆向工程與3D打印技術(shù)的課程標準設(shè)計需要針對課程目標進行確定。高職院校從崗位需求的角度出發(fā)，采用OBE的教學(xué)理念。OBE教學(xué)是一種以教學(xué)成果為主要目標的教學(xué)理念，該方法以學(xué)生為主，立足于學(xué)生的學(xué)習(xí)實際需求，采用逆向思維的方式設(shè)計課程體系。在制定增材制造技術(shù)專業(yè)逆向工程與3D打印技術(shù)課程標準中，課程目標的確定應(yīng)以企業(yè)的崗位需求為基礎(chǔ)，將學(xué)生的學(xué)習(xí)成果進行綜合管理。制定教學(xué)的目標時，高職院校緊扣“1+X”增材制造模型設(shè)計職業(yè)技能等級證書能力要求，制定逆向工程與3D打印技術(shù)課程教學(xué)的成果目標。按照高職畢業(yè)生職業(yè)技能要求，高職院校對增材制造模型設(shè)計專業(yè)學(xué)生的職業(yè)技能提出符合職業(yè)中級標準的要求，并依據(jù)學(xué)習(xí)成果導(dǎo)向的教學(xué)理念，通過分析職業(yè)技能證書標準要求和崗位能力需求，確定逆向工程與3D打印技術(shù)課程目標。

2.基于OBE理念科學(xué)設(shè)計學(xué)習(xí)內(nèi)容

增材制造技術(shù)專業(yè)逆向工程與3D打印技術(shù)課程標準設(shè)計應(yīng)基于OBE的教學(xué)理念，科學(xué)地設(shè)計學(xué)習(xí)內(nèi)容。相關(guān)課程的教師在制定學(xué)習(xí)內(nèi)容時，應(yīng)確保其與學(xué)習(xí)成果直接對應(yīng)。高職院校利用反向設(shè)計的方法，針對學(xué)生的學(xué)習(xí)成果將學(xué)生的基礎(chǔ)知識掌握程度進行不同模塊的分解，并融合不同模塊的知識，重構(gòu)教學(xué)內(nèi)容。高職院校選擇在企業(yè)生產(chǎn)中比較具有代表性的崗位，將具體的工作任務(wù)與知識模塊進行結(jié)合。例如，學(xué)生在掌握并利用掃描儀對產(chǎn)品進行數(shù)據(jù)采集和優(yōu)化處理的學(xué)習(xí)中，首先，調(diào)試投影儀裝置，按照掃描的需要對被測物體的光柵反射效果進行噴色處理，貼上標記以便進行空間定位。其次，學(xué)生進行不同角度下的數(shù)據(jù)掃描并對接，打開掃描軟件進行標定板數(shù)據(jù)采集。最后，學(xué)生進行掃描，通過旋轉(zhuǎn)測量的方法獲得完整、科學(xué)的點云數(shù)據(jù)。在點云處理的工作中，學(xué)生選擇點云進行處理，進行著色和去噪，針對處理結(jié)果進行修補，編輯并處理附加特征和其他因素，修改相關(guān)參數(shù)，最終完成掃描、數(shù)據(jù)采集、重構(gòu)等工作。

3.以學(xué)生為中心，創(chuàng)新教學(xué)方式，完善評價模式

逆向工程與3D打印技術(shù)課程的實踐性較強，與工作崗位密切相關(guān)。在教學(xué)實施中，高職院校可以采用校企合作“雙導(dǎo)師”制度，開展校內(nèi)教師與企業(yè)導(dǎo)師分模塊、分步驟的教學(xué)和培訓(xùn)，讓學(xué)生走進企業(yè)、走進實際生產(chǎn)，實現(xiàn)理論與實踐的有效結(jié)合。在逆向工程與3D打印技術(shù)課程中，教師通過任務(wù)考核對學(xué)生的學(xué)習(xí)過程進行分析，從學(xué)習(xí)進度和職業(yè)技能掌握等多角度綜合考核每一位學(xué)生，最終形成學(xué)生學(xué)習(xí)成果的評估。

（三）豐富形式多樣的“互聯(lián)網(wǎng)+”教學(xué)資源

在增材制造技術(shù)專業(yè)逆向工程與3D打印技術(shù)課程標準的設(shè)計中，教師可以利用豐富的互聯(lián)網(wǎng)資源，充實教學(xué)內(nèi)容，通過微課、短視頻、教學(xué)動畫等方法，制作教學(xué)視頻，借助網(wǎng)絡(luò)課程學(xué)習(xí)平臺，構(gòu)建在線學(xué)習(xí)的新模式，讓學(xué)生通過在線學(xué)習(xí)平臺可以在課下學(xué)習(xí)增材制造技術(shù)的相關(guān)課程內(nèi)容。教師可以通過布置在線作業(yè)和考試等方式，跟蹤和評價學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，實現(xiàn)線上、線下的混合教學(xué)模式，并在此過程中不斷豐富教學(xué)資源庫，推動增材制造技術(shù)專業(yè)逆向工程與3D打印技術(shù)課程標準的制定。

六、結(jié)束語

本文針對增材制造專業(yè)中逆向工程和3D打印技術(shù)的相關(guān)課程定位、標準設(shè)計與制定、課程資源豐富進行了研究，將逆向工程技術(shù)與3D技術(shù)進行了結(jié)合，探索了增材制造專業(yè)的課程標準制定方法，突出了課程標準建設(shè)的特點，加強了對增材制造技術(shù)專業(yè)人才培養(yǎng)的關(guān)注，建立了具有系統(tǒng)化的教學(xué)模式，以滿足企業(yè)的崗位要求，提高增材制造專業(yè)人才的整體素質(zhì)。