劉祥如 孫 琦

（浙江工業(yè)大學(xué)，浙江 杭州 310000）

近年來(lái)，3D打印技術(shù)作為巨大發(fā)展?jié)摿Φ南冗M(jìn)制造技術(shù)［1］，已被廣泛應(yīng)用于航天、電子、醫(yī)學(xué)、首飾珠寶等領(lǐng)域，被譽(yù)為“21世紀(jì)最具潛力的技術(shù)”［2］。目前，歐美發(fā)達(dá)國(guó)家3D打印技術(shù)發(fā)展迅速，商用模式趨于成熟。但是，國(guó)內(nèi)3D打印技術(shù)發(fā)展水平較最先進(jìn)的技術(shù)水平仍有差距［3］。3D打印技術(shù)發(fā)展離不開人才，創(chuàng)新人才是制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)和高端制造不斷發(fā)展的根本動(dòng)力。

1 3D打印人才需求及培養(yǎng)現(xiàn)狀

3D打印擁有廣闊的市場(chǎng)前景且向精密化、智能化、通用化以及便捷化不斷發(fā)展，吸引了眾多企業(yè)。國(guó)家制造業(yè)信息化培訓(xùn)中心主任魯君尚表示，目前3D打印技術(shù)人才缺口很大，約為800萬(wàn)人，仍在不斷增長(zhǎng)。中國(guó)3D打印專業(yè)技術(shù)人才培養(yǎng)起步較晚，目前仍處于起步階段，培養(yǎng)情況總體體現(xiàn)為職業(yè)素養(yǎng)有待提高、數(shù)量不足、知識(shí)與技能不匹配、專業(yè)和層次不合理等方面。自2013年起，3D打印人才培養(yǎng)在高校開始興起，青島電子學(xué)校和西京學(xué)院等高校相繼開設(shè)3D打印的教育專業(yè)。2017年，“金磚國(guó)家技能發(fā)展與技術(shù)創(chuàng)新大賽——首屆3D打印與智能制造技能大賽”吸引了來(lái)自68所高校及南非、俄羅斯等金磚國(guó)家300多名技術(shù)能手參與，使3D打印技術(shù)人才培養(yǎng)熱潮在職業(yè)院校掀起。為響應(yīng)3D打印技能大賽，培養(yǎng)3D打印技能人才，少數(shù)職業(yè)院校成立了3D打印工作室。2018年，人社部印發(fā)《人力資源社會(huì)保障部關(guān)于頒布<全國(guó)技工院校專業(yè)目錄（2018年修訂）>的通知》，將“3D打印技術(shù)應(yīng)用”納入技工院校專業(yè)目錄，自2018年秋季學(xué)期開始施行，中等職業(yè)學(xué)校的3D打印人才培養(yǎng)走上正軌。目前，相關(guān)的3D打印技術(shù)專業(yè)仍在建設(shè)，課程體系在不斷調(diào)整與完善之中，3D打印課程也處于不斷探索與編訂階段。創(chuàng)客教育，以其項(xiàng)目化的教學(xué)方式、靈活的教學(xué)模式并可以3D打印機(jī)作為技術(shù)工具，支持學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力、團(tuán)結(jié)協(xié)作、解決問題能力的培養(yǎng)，為中職3D打印技術(shù)創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)提供了有效的途徑。

2 創(chuàng)客教育培養(yǎng)3D打印創(chuàng)新技能型人才的可行性

創(chuàng)客教育是創(chuàng)客運(yùn)動(dòng)與教育的結(jié)合，是一種融合信息技術(shù)，尊崇“開放創(chuàng)新、探究體驗(yàn)”教育理念，倡導(dǎo)“創(chuàng)造中學(xué)”的學(xué)習(xí)方式并以培養(yǎng)各類創(chuàng)新型人才為目的的新型教育模式［4］，是實(shí)施一系列關(guān)于創(chuàng)新動(dòng)手技能訓(xùn)練的綜合課程［5］。創(chuàng)客教育在支持培養(yǎng)3D打印技術(shù)創(chuàng)新技能型人才的可行性主要體現(xiàn)在項(xiàng)目化學(xué)習(xí)法提高學(xué)生的專業(yè)技能、真實(shí)情景中的學(xué)習(xí)培養(yǎng)創(chuàng)新能力、創(chuàng)客精神衍生新時(shí)代的“工匠精神”。

2.1 項(xiàng)目式學(xué)習(xí)法提高學(xué)生的專業(yè)技能

項(xiàng)目化學(xué)習(xí)（Project-Based Learning，簡(jiǎn)稱PBL）又叫基于項(xiàng)目的學(xué)習(xí)，指圍繞某個(gè)具體的學(xué)習(xí)項(xiàng)目，在實(shí)踐與體驗(yàn)的過(guò)程中，將知識(shí)不斷內(nèi)化，構(gòu)建個(gè)體的知識(shí)體系，從而形成專門的技能［6］。學(xué)習(xí)者針對(duì)某一學(xué)習(xí)主題（問題），以產(chǎn)品（通常是小作品如筆筒、人像）設(shè)計(jì)［7］，用三維建模軟件或三維掃描設(shè)備完成3D建模，對(duì)模型進(jìn)行切片處理并將小作品打印出來(lái)。在作品從設(shè)計(jì)到制造的項(xiàng)目式學(xué)習(xí)過(guò)程中，學(xué)生規(guī)避了“紙上談兵”式的傳統(tǒng)重理論輕實(shí)踐的弊端，能夠真正做到“做中學(xué)”，將機(jī)械化、枯燥的教材轉(zhuǎn)變成有活力、有意義的項(xiàng)目問題，將知識(shí)學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變成實(shí)際應(yīng)用。針對(duì)職業(yè)高中學(xué)生素質(zhì)一般不是很高，學(xué)生自學(xué)及自控能力停留在比較低檔次的學(xué)情特點(diǎn)，創(chuàng)客教育的項(xiàng)目教學(xué)法借助示范項(xiàng)目幫助學(xué)生掌握最基礎(chǔ)的知識(shí)，架起與新知識(shí)溝通的橋梁，然后運(yùn)用知識(shí)遷移、協(xié)作討論來(lái)完成對(duì)知識(shí)的意義建構(gòu)［7］。在完成一個(gè)個(gè)的精心設(shè)計(jì)的作品的過(guò)程中，學(xué)習(xí)者互相協(xié)作、分享經(jīng)驗(yàn)與學(xué)習(xí)成果，學(xué)習(xí)熱情不斷被激發(fā)，主動(dòng)性不斷增強(qiáng)。目前，項(xiàng)目化的學(xué)習(xí)方式得到創(chuàng)客教育研究者的普遍認(rèn)同。

2.2 真實(shí)情境中的學(xué)習(xí)培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力

在創(chuàng)客教育中，“在創(chuàng)造中學(xué)習(xí)”（Learning by Making）“基于創(chuàng)造的學(xué)習(xí)”常被視為學(xué)生真正需要的學(xué)習(xí)方式，學(xué)生角色由知識(shí)與信息的被動(dòng)接受者、消費(fèi)者轉(zhuǎn)變?yōu)橹R(shí)的應(yīng)用與創(chuàng)造者［8］。學(xué)習(xí)者在一個(gè)個(gè)的主題項(xiàng)目的實(shí)踐過(guò)程中完成不同作品的設(shè)計(jì)、模型制作，不斷對(duì)3D打印設(shè)備進(jìn)行操作實(shí)踐。學(xué)習(xí)者在此過(guò)程中會(huì)有如下思考：筆筒設(shè)計(jì)是否可行？3D打印參數(shù)的設(shè)置是否滿足產(chǎn)品粗糙度的要求？三維切片軟件切片厚度是否合理？針對(duì)各種不同難易程度的問題，學(xué)習(xí)者不斷尋求各種解決問題的方案，對(duì)作品進(jìn)行試錯(cuò)、修改、完善。在此過(guò)程中，學(xué)習(xí)者的批判性思維及創(chuàng)新思維能力得到很大程度的提高。

2.3 創(chuàng)客精神衍生新時(shí)代的工匠精神

“中國(guó)制造2025”的戰(zhàn)略計(jì)劃提出，中國(guó)要實(shí)現(xiàn)制造業(yè)大國(guó)向制造業(yè)強(qiáng)國(guó)轉(zhuǎn)變。2016年，李克強(qiáng)總理在全國(guó)兩會(huì)上鼓勵(lì)企業(yè)生產(chǎn)向柔性化、個(gè)性化定制方向發(fā)展，產(chǎn)品注重多品種、高品質(zhì)、創(chuàng)品牌［9］。而制造強(qiáng)國(guó)的建立、民族品牌的創(chuàng)立需要追求卓越品質(zhì)、創(chuàng)新務(wù)實(shí)的工匠精神的支撐。然而，新工業(yè)革命背景下，產(chǎn)業(yè)不斷調(diào)整升級(jí)，機(jī)械化生產(chǎn)與細(xì)化的社會(huì)分工，使“工匠精神”面臨淡化甚至消失的危險(xiǎn)。創(chuàng)客運(yùn)動(dòng)的到來(lái)打破了這種擔(dān)憂，創(chuàng)客精神成為信息時(shí)代工匠精神的繼承者，創(chuàng)客精神成為工匠精神的演變［10］。創(chuàng)客教育激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，使學(xué)生在學(xué)習(xí)、利用3D打印技術(shù)知識(shí)創(chuàng)作作品過(guò)程中主動(dòng)構(gòu)建3D打印知識(shí)地圖，提升了動(dòng)手實(shí)踐能力、綜合運(yùn)用科學(xué)的知識(shí)分析問題并解決問題的能力。在對(duì)作品的不斷修正與完善的過(guò)程中，培養(yǎng)了銳意進(jìn)取、精益求精的精神。這些優(yōu)良的精神品質(zhì)是新時(shí)代對(duì)技能型人才核心職業(yè)能力的要求。

3 中等職業(yè)學(xué)校3D打印創(chuàng)新技能型人才培養(yǎng)路徑

中等職業(yè)學(xué)校3D打印創(chuàng)新技能型人才培養(yǎng)路徑主要包括：以培養(yǎng)符合時(shí)代發(fā)展增材制造領(lǐng)域生產(chǎn)第一線需要的創(chuàng)新技能型人才為目標(biāo)，做好創(chuàng)客空間建設(shè)，創(chuàng)新教學(xué)模式，構(gòu)建以3D打印技術(shù)應(yīng)用專業(yè)技術(shù)技能培養(yǎng)為主線的課程體系，科學(xué)設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，重構(gòu)教學(xué)質(zhì)量評(píng)價(jià)體系等。

3.1 以培養(yǎng)增材制造領(lǐng)域生產(chǎn)第一線需要的創(chuàng)新技能型人才為目標(biāo)

2009年，教育部發(fā)布了《關(guān)于制定中等職業(yè)學(xué)校教學(xué)計(jì)劃的原則意見》，提出“為適應(yīng)我國(guó)社會(huì)主義現(xiàn)代化建設(shè)，中等職業(yè)學(xué)校應(yīng)當(dāng)培養(yǎng)生產(chǎn)、服務(wù)一線工作的高素質(zhì)勞動(dòng)者和技能型人才，注重學(xué)生德、智、體、美全面發(fā)展，培養(yǎng)學(xué)生核心職業(yè)能力。技能型人才一般在生產(chǎn)一線工作，依賴操作技能進(jìn)行工作并將已完成的設(shè)計(jì)、規(guī)劃和決策轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品［10］。從近幾年我國(guó)中等職業(yè)教育發(fā)展過(guò)程看，對(duì)技能型人才培養(yǎng)的層次要求不斷提升。如2011年《教育部關(guān)于推進(jìn)中等和高等職業(yè)教育協(xié)調(diào)發(fā)展的指導(dǎo)意見》指出，迫切需要加快建設(shè)現(xiàn)代職業(yè)教育體系，系統(tǒng)培養(yǎng)數(shù)以億計(jì)的適應(yīng)現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)發(fā)展的高素質(zhì)技能型人才，以提高制造業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力。新技術(shù)、新業(yè)態(tài)的快速發(fā)展對(duì)傳統(tǒng)工科與工程技術(shù)人才的要求不斷提高。增材制造作為智能制造的分支，對(duì)人才的要求邁上了新臺(tái)階，要求人才必備技能硬實(shí)力的同時(shí)，更需要?jiǎng)?chuàng)新的軟實(shí)力。

3.2 創(chuàng)客空間建設(shè)

創(chuàng)客空間支撐創(chuàng)客教育的實(shí)現(xiàn)，是培養(yǎng)創(chuàng)新技能型人才、推動(dòng)教育改革的重要平臺(tái)，能夠極大地激發(fā)人們創(chuàng)新意識(shí)、團(tuán)隊(duì)協(xié)作意識(shí)以及動(dòng)手解決問題的能力［11］。創(chuàng)客空間的構(gòu)建秉承服務(wù)的核心理念，采用校企合作模式，以功能為導(dǎo)向，科學(xué)規(guī)劃空間結(jié)構(gòu)域?？蓸?gòu)建虛實(shí)結(jié)合的線上線下空間，融合信息化理念，充分利用軟硬件資源。線下空間按功能劃分結(jié)構(gòu)區(qū)域，包括模型設(shè)計(jì)、3D打印區(qū)域，支持3D打印快速成型項(xiàng)目實(shí)施，使學(xué)生在連續(xù)性的實(shí)踐教學(xué)中掌握增材制造工序、工藝流程，掌握3D打印技術(shù)操作技能。線上空間按資源類型劃分，互聯(lián)跨界師資、行業(yè)企業(yè)技術(shù)材料數(shù)據(jù)資源、國(guó)內(nèi)外優(yōu)質(zhì)課程服務(wù)等多方資源。虛實(shí)結(jié)合的線上線下空間給學(xué)生提供了實(shí)時(shí)優(yōu)質(zhì)的技術(shù)支持服務(wù)，讓學(xué)生從“真實(shí)性”的學(xué)習(xí)環(huán)境中獲得跨界教師指導(dǎo)、創(chuàng)新設(shè)計(jì)、共享作品成果、提升3D打印操作實(shí)踐，激發(fā)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)靈感。

3.3 采用項(xiàng)目式與案例式相結(jié)合的教學(xué)模式

創(chuàng)課教育的教學(xué)模式相較于傳統(tǒng)教學(xué)方式，具有多樣性、靈活性的特點(diǎn)。以教學(xué)目標(biāo)為導(dǎo)向，合理采用項(xiàng)目式教學(xué)與案例式的教學(xué)方式將有效發(fā)揮兩者優(yōu)勢(shì)，能夠靈活、高效地培養(yǎng)3D打印創(chuàng)新技能型人才。項(xiàng)目式教學(xué)與案例式教學(xué)分別安排在創(chuàng)客教育實(shí)施的基本技能培養(yǎng)、強(qiáng)化鞏固環(huán)節(jié)。在基本技能培養(yǎng)環(huán)節(jié)，將小項(xiàng)目按不同任務(wù)要求進(jìn)行劃分與拆解，學(xué)生在完成每個(gè)小任務(wù)的過(guò)程中，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)并解決問題，通過(guò)不斷重復(fù)操作以熟練掌握3D打印技術(shù)相關(guān)的技能。在強(qiáng)化鞏固環(huán)節(jié)，將企業(yè)案例引入中職學(xué)生的教學(xué)環(huán)節(jié)，學(xué)生能夠有機(jī)會(huì)著手實(shí)際生產(chǎn)需要，分析實(shí)際生產(chǎn)問題，尋找解決方案，與團(tuán)隊(duì)協(xié)作，高效解決問題，在此過(guò)程中將更能對(duì)學(xué)生進(jìn)行合理的檢測(cè)與評(píng)價(jià)。企業(yè)真實(shí)案例的應(yīng)用，規(guī)避了傳統(tǒng)教材中知識(shí)更新速度緩慢、學(xué)校培養(yǎng)人才與社會(huì)所需人才不匹配的窘境。

3.4 構(gòu)建以3D打印技術(shù)應(yīng)用專業(yè)技術(shù)技能培養(yǎng)為主線的課程體系

當(dāng)前，加快3D打印技術(shù)應(yīng)用專業(yè)課程體系的建設(shè)是實(shí)現(xiàn)我國(guó)中等職業(yè)教育的3D打印專業(yè)的快速、可持續(xù)發(fā)展的前提。3D打印專業(yè)作為社會(huì)不斷發(fā)展所催生的新工科，其知識(shí)體系還在重構(gòu)與創(chuàng)造階段，各大高校正與企業(yè)合作，共同制訂3D打印技術(shù)相關(guān)課程。中等職業(yè)學(xué)校的3D打印專業(yè)課程的建設(shè)也需要跟上高校的步伐，結(jié)合我國(guó)國(guó)情特點(diǎn)，借鑒國(guó)內(nèi)外3D打印人才培養(yǎng)方案，參照行業(yè)企業(yè)3D打印技能型人才標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合創(chuàng)客教育中3D打印技能培養(yǎng)優(yōu)秀案例，與高校、企業(yè)建立合作加快3D打印技術(shù)應(yīng)用專業(yè)課程體系的建設(shè)以及3D打印技術(shù)應(yīng)用專業(yè)課程的開發(fā)。

3.5 科學(xué)設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)重構(gòu)教學(xué)質(zhì)量評(píng)價(jià)體系

基于創(chuàng)客教育培養(yǎng)的3D打印創(chuàng)新技能型人才的評(píng)價(jià)主要涉及實(shí)踐技能評(píng)價(jià)及創(chuàng)新能力評(píng)價(jià)兩方面。在項(xiàng)目式與案例式相結(jié)合的教學(xué)模式下，學(xué)校與企業(yè)聯(lián)系緊密，通過(guò)校企雙方對(duì)學(xué)習(xí)者進(jìn)行評(píng)價(jià)，更能夠體現(xiàn)評(píng)價(jià)體系的客觀性與全面性。學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)過(guò)程分為基礎(chǔ)學(xué)習(xí)階段與強(qiáng)化鞏固階段，將學(xué)習(xí)階段作為一級(jí)評(píng)價(jià)等級(jí)，項(xiàng)目任務(wù)、案例任務(wù)作為二級(jí)評(píng)價(jià)等級(jí)，由學(xué)校及企業(yè)分別對(duì)學(xué)生的實(shí)踐操作進(jìn)行打分并將評(píng)價(jià)結(jié)果上傳線上平臺(tái)，將能及時(shí)有效地反饋學(xué)習(xí)者技能掌握情況，以便教師安排相應(yīng)任務(wù)，及時(shí)強(qiáng)化學(xué)習(xí)者操作技能。通過(guò)全面的評(píng)價(jià)體系來(lái)促進(jìn)學(xué)校、企業(yè)培養(yǎng)符合當(dāng)今時(shí)代發(fā)展的3D打印創(chuàng)新技能型人才的目的，切實(shí)提高技能型人才的培養(yǎng)質(zhì)量。

4 結(jié) 語(yǔ)

3D打印是一個(gè)發(fā)展歷史很短的新領(lǐng)域，中國(guó)想要將3D打印技術(shù)發(fā)展到世界最先進(jìn)的水平，必須重視和大力支持3D打印技術(shù)發(fā)展。目前，國(guó)家已經(jīng)出臺(tái)一些相關(guān)的政策以促進(jìn)人才培養(yǎng)，但是，3D打印技術(shù)應(yīng)用專業(yè)相應(yīng)的課程體系及課程資源還在初步的建設(shè)階段?，F(xiàn)階段，中等職業(yè)學(xué)?？梢越柚ㄔO(shè)社團(tuán)、開展第二課堂、創(chuàng)客教育等途徑將3D打印專業(yè)慢慢輔助進(jìn)入正軌。