技工院校打印技术应用专业人才培养方案制定研究

　　万文艳？王丽娜
　　摘要：科技发展与制造业转型升级促进了我国3D打印技术的快速发展，引发对3D打印人才的巨大需求，我国教育系统急需建立3D打印人才培养体系。本文介绍了技工院校3D打印技术应用专业人才培养方案的制定过程，并从加强课程思政教育和开发校本教材两个方面对3D打印技术应用专业人才培养方案提出了修订与改进建议。
　　关键词：技工院校3D打印技术人才培养专业建设
　　课题：本文系天津职业院校联合学报2019年度课题‘中国制造2025背景下3D打印专业技能型人才培养与实践（课题批准号：XHXB2019B125）的阶段性研究成果。
　　依托国家对中等职业教育提出内涵式发展的契机，从天津区域经济发展的需求出发，遵循职业教育发展的规律，经申报批准，天津市电子信息技师学院机电工程系开设3D打印技术应用专业，学制三年，并于2019年秋季正式招生。笔者所在学校研究人员前期通过调研与分析，在理论与实践相结合的基础上，编制了《3D打印技术应用专业人才培养方案》《3D打印技术应用专业教学计划表》及《3D打印技术应用专业技能课程标准》等一整套教学资源，以期为3D打印领域技术型人才的培养提供保障。研究人员在实地调研、政策与文献研究、案例分析与师生访谈的基础上制定了人才培养方案。笔者现将《3D打印技术应用专业人才培养方案》的研究与制定过程介绍如下，以期为该专业的教学实践提供指导，为该专业人才培养方案的进一步修订与改进提供思路。
　　一、政策背景与社会需求分析
　　（一）一系列顶层设计为3D打印技术的发展提供政策支持
　　当今世界，科技日新月异发展，科技竞争是国家之间竞争的重要方面。谁抓住了最新科技并转化为生产力，谁将在发展中占据主动地位。当今中国正处在转变经济发展方式的新常态下，完成产业升级和制造业结构重组，是国家从制造大国迈向制造强国的关键。为此，国务院于2015年5月印发了《中国制造2025》，开始全面推行制造强国战略。3D打印又名增材制造，是一种不同于传统加工的先进制造技术。同年，工信部、发改委及财政部联合印发了《国家增材制造产业发展推进计划（20152016）》，不仅在国家层面上为3D打印的发展做出整体规划，还对我国3D打印发展的现状给出了客观的评价：仍处于起步阶段，尚未形成完整的产业体系，与先进国家相比还存在着较大差距。因此，3D打印技术在我国有很大的发展空间，符合互联网时代的创新要求，3D打印技术的推广将带动中国制造从标准化、大众化逐渐转向定制化、个性化，实现由大到强的转变。
　　（二）多个行业对3D打印技术人才的需求为其发展提供了社会基础
　　3D打印技术在工程应用方面日趋成熟，现被广泛应用于航空航天、汽车制造、国防军工、生物医学、建筑设计及产品展示等多个领域。在大众创业，万众创新的指引下，与3D打印技术有关的中小型企业在各个省市如雨后春笋般成立。研究人员在天津区域调研发现，在航空航天领域，有空客（天津）总装有限公司、西飞国际（天津）航空制造有限公司、彩虹无人机等近50家航空航天制造企业，在航空航天零部件的制造和修复上广泛应用3D打印技术应用；在汽车工业中，天津汽车产业基地聚集的一汽丰田汽车有限公司、长城汽车、天津汽车模具股份有限公司等众多知名企业，在汽车新车型开发样件上应用3D打印技术；在生物医学方面，天津华苑经济产业园、塘沽经济技术开发区等聚集的众多医疗器械与生物医疗公司，将3D打印技术应用医疗精密器械等方面；在电子信息及工艺品设计领域，天津电子信息产业基地、国家动漫产业园、创意创业园、滨海工业园、塘沽海洋高新区滨海国际工业设计园的企业在电子消费品开发、工艺品等方向均对3D打印技术有所应用。众多行业、企业对3D打印技术人才的需求，为职业院校3D打印专业的开设提供了社会基础。
　　二、就业领域与就业岗位分析
　　（一）结合学校类型、层次及区域经济需求特征确定3D打印专业就业领域
　　国家制造业信息化培训中心3D办主任鲁君尚指出，目前我国3D打印专业人才需求非常庞大，缺口近1000万人，未来的需求还在不断攀升。纵观国家对3D打印人才的需求，可分為研究型人才、应用型人才和技术型人才三大类。研究型人才主要解决3D打印技术上的创新与突破，培养这类人才是研究型大学的任务。应用型人才将专业知识与3D打印技术结合，解决某一方面的难题，培养这类人才是应用型大学的任务。技术型人才是在生产和服务等岗位一线，具备一定的3D打印设备操作技能，能够运用自己的技术和能力进行实际操作、维护、服务等工作的相关人才，培养这类人才是职业院校的任务。
　　天津市电子信息技师学院是一所公办技工学校，属于职业教育类型、中等职业教育层次。结合天津市行业、企业对3D打印技术需求的岗位特征，天津市电子信息技师学院将技工院校中培养3D打印技术人才的就业领域分为四类：第一类是面向应用3D打印设备的制造企业，从事生产、装配、安装、调试、维护等工作；第二类是面向航空航天、汽车制造、工程机械等重工企业，从事3D测量、3D建模、模具设计、3D打印加工、质检与售后等工作；第三类是面向医疗器械、礼品玩具制造、家用电器等轻工企业，从事产品设计、加工、设备维修检测等工作；第四类是面向3D照相馆、3D食品打印、3D建筑沙盘打印等新兴行业，从事操作、设计、维护、售后等工作。
　　（二）依据就业领域，结合学校实际确定人才培养的就业岗位
　　通过对就业领域的分析，结合学校现有的客观条件，笔者所在学校确定适合本校培养的3D打印技术应用专业技术型人才岗位有3D产品设计员、逆向设计员、产品质量检测员、3D打印设备调试员、3D打印售后服务员、3D打印安装维修员。就业岗位的设置依据的是天津区域多家涉及3D打印技术企业的需求。就业岗位的确定不仅为毕业生的就业提供了出路，而且对培养目标和课程体系的构建起到了促进作用。
　　三、培养目标的确立
　　职业教育的培养目标是指各级各类职业院校及培训机构对学生的发展方向、教学内容和应达到的层次所提出的要求。培养目标的确立应遵循两个原则：一是要满足社会发展的需求；二是要遵循学生个体的发展规律。3D打印应用技术专业的培养目标应在深入调研3D打印产业发展现状、发展前景、人才需求、岗位要求等的基础上，结合职业院校学生的认知特点而确定，其制定流程应具有科学性，从而确保该专业人才培养的合理性与可行性。笔者所在学校将3D打印技术应用专业的培养目标确立为坚持立德树人，以服务为宗旨，以就业为导向，以工学结合为途径，面向3D打印技术应用的机械加工、医学、电子等领域，培养从事3D数字建模、逆向造型、3D打印设备操作、模型后处理、协同制造、3D打印设备维护及营销服务等工作，德、智、体、美、劳全面发展的高素质技能型人才。
　　四、人才培养模式的构建
　　（一）一体多翼两条路培养模式的构建
　　为开设3D打印技术应用专业，笔者所在学校通过前期的企业调研与市场分析，确立了工学结合、校企合作、顶岗实习的培养理念。考虑到技工院校属于职业教育的基础阶段，为了技能型人才的长远发展，可构建一体多翼两条路培养模式。
　　一体是指以学生的发展为主体，着重培养学生的能力并实施全人格教育，不仅向学生传授知识与技能，还要培养学生优秀的道德品质，培养学生良好的沟通交流能力及对社会的适应能力与奉献精神。
　　多翼是指培养学生的方式多种多样，在不同的学习阶段选用合适的培养方式往往会取得事半功倍的效果。例如，在培养学生的前两年，除课堂教学、校内实习、校外参观学习外，还设置了第二课堂活动。机械工程系成立了3D数字建模、3D工艺分析与制造、3D逆向建模、3D打印装调与故障分析等几个兴趣社团，3D打印技术应用专业的学生必须依照自己的学习兴趣选择一个社团。与3D打印技术相关的校内实训室全部对社团学生开放，并配以专业的活动课程指导教师。在社团活动过程中，以指导教师为辅，他们只起到为学生布置兴趣任务并协助解决学习困难的作用；以学生自主学习为主，整个活动课题由学生设计完成。开展第二课堂活动对学生自主学习能力、团队协作能力的培养大有裨益。学生在第二课堂巩固并运用了在传统课堂上习得的知识，提高了自己的能力，又为自己参加各类大赛奠定了基础。大赛的考题设置与能力要求又进一步反馈于教学，形成以赛促教、教学相长的良好循环。在培养学生的第三年中，学生将参加校外实训、顶岗实习或者升学辅导，服务于今后的就业或升学。
　　两条路是指学生毕业后可以选择直接就业，也可以选择继续深造。选择之一是到对口企业直接就业。选择之二是学习能力较强且有深造意愿的学生可以通过自身努力考取高职院校进一步学习，有利于技能型人才的长足发展。
　　（二）家校一体、协同育人培养模式的构建
　　教育有多种类型，其中学校教育是教育的主体，承担着教书育人的核心工作，是为国家的发展培养各种层次、各种类型人才的主力军。但是学校教育并不是教育的全部，优质且有效的教育是多方合力的结果。尤其对于初入技工院校的未成年学生来说，家庭教育在其成长过程中扮演着重要的角色。党的十八大以来，习总书记在不同场合多次谈到家庭教育，提出要注重家庭、注重家教、注重家風，强调家庭的前途命运同国家和民族的前途命运紧密相连。研究人员通过对笔者所在学校班主任的访谈及与学生的沟通交流发现，在职业教育尤其是处于基础阶段的中职与技工教育中，家庭教育通常更多缺失，对家庭教育的需求更为迫切，所以应弥补以往缺失的家庭教育，凸显家庭教育的价值，只有这样才能取得最佳的育人效果。鉴于此，笔者所在学校针对3D打印技术应用专业，特构建家校一体、协同育人的培养模式。首先，班主任建立家校相连的桥梁，即建立家长沟通群。利用网络定期召开线上家长会，教师及时向家长汇报学生的在校情况，要求家校双方同时关注学生的成长，有利于及时解决问题。其次，进行家长教育。学校通过发放各种资料进行家长教育，例如发放学生专业及就业情况资料，帮助家长了解学生专业与就业情况；发放德育教育等资料，培养家长的教育意识与教育能力。总之，要使家庭教育与学校教育形成教育合力，共同作用于学生发展，达到育人的目的，家校共同为社会发展承担相应的责任。
　　五、课程体系的构建
　　在广泛的企业调研和市场评估的基础上，结合学校的实际，笔者所在学校组织了校内外专业教师、企业的工程人员和课程设置的专家，一起探索并构建3D打印技术应用专业的课程体系。该课程体系共分为四部分：军训与入学教育26学时、公共基础课692学时、专业技能课1248学时、企业顶岗实习（校外实训）600学时。在课程构建过程中，为了紧贴专业定位与实现人才培养目标，又将专业技能课细分为三类：专业核心课、专业方向课和综合实训课。其中，专业核心课的设置是为了夯实学生学习机械类专业的基础，有利于学生长远的发展。专业方向课主要是培养学生学习本专业所应掌握和具备的知识与技能。综合实训课主要培养学生本专业或与本专业直接相关的实践能力。
　　六、实训环境与师资队伍建设
　　（一）校企合作双实训环境为学生实践能力的培养提供保障
　　为了满足企业对技能型人才的迫切需求，同时考虑到技能型人才的长远发展，笔者所在学校3D打印技术应用专业开展了校企合作，进行了校内与校外双实训室建设。学校内共设有3个专业机房、2个钳工实训室、1个三维创新实训室、1个精密测量实训室。校内实训课由基础技能训练和专业技能训练两部分组成，由学校专业实训教师及聘请的企业工程师或工匠师傅进行授课，保证了授课质量，为学生打下坚实的技能基础。分别与天津微深科技有限公司和天津博盛睿创科技有限公司合作，在企业内部各设置1个校外实训基地。校外实训的内容主要有3D打印设备安装与调试、三维扫描仪操作与逆向制造等。校外实训直接对接工作岗位，有利于学生提前适应就业环境和提升就业能力。校外实训基地的设置，为笔者所在学校精准培养企业所急需的技能人才提供了条件。
　　（二）合理的师资队伍建设是实现培养目标的重要支撑
　　笔者所在学校3D打印技术应用专业共有专业教师9名，全部为本科及以上学历，均为双师型师资，其中高级讲师与高级实习指导教师各1名，高级技师3名，技师4名。师资队伍中老中青教师分布合理，形成优良的传帮带传统，青年教师还兼任第二课堂活动课程的指导教师。近年来，青年教师在多个技能大赛中屡获佳绩，彰显青年教师的进取精神。班主任在家校一体、协同育人模式中扮演着重要角色，负责传达学校的重要信息、反馈家长的需求，是家庭与学校沟通的桥梁，同时班主任还承担日常班级管理工作。尽管班主任工作很繁重，但他们热爱事业，为学生无私奉献，以身作则教学生做人做事，其中一位班主任被评为天津市优秀班主任，所带班级被评为天津市优秀班集体。除此之外，笔者所在学校还会定期聘请企业工程师、工厂师傅来校讲课或办讲座；学生进入企业顶岗实习，也会有指定的师傅专门传授技艺。这些措施无疑对技能型人才培养质量的提高起到了促进作用。
　　七、教学質量管理与教学评价
　　教学管理要更新理念，要兼具规范性与灵活性。规范性是指建立一系列教学管理的制度，加强管理的规范性与科学性。例如成立专业建设小组，定期修订人才培养方案和更新专业技能课的课程标准；建立教学过程质量监控制度，严把教学过程的质量关；建立教师专业发展制度，每周举行一次教学科研活动，每学期进行一次教师专业能力提升培训。改革教学评价的标准与方法，将教学评价的权力逐级转移，由教学管理人员转移给教师，由教师转移给学生，实现评价主体的变革。教学评价应采用多元化的评价方式，引导学生形成个性化学习方式，评价要兼顾认知、技能、情感等多个方面。例如，对专业技能课程可从职业素养、职业技能、学习能力三个方面进行教学评价；评价可采用学生互评、教师观察、口试、笔试、顶岗操作、职业技能大赛、职业资格鉴定等多种方式；评价过程要注重定性评价与过程性评价相结合，同时结合定量评价与总结性评价进行综合评价，凸显评价对技工院校学生的激励与促进作用，并保证评价的客观性与公平性。
　　八、展望
　　科技的创新必定引起社会经济的变革，未来的制造业将从传统制造向以互联网为平台的云制造转换。3D打印技术作为实现云制造的关键技术，理应受到各院校的关注。为国家的发展培养大量的高科技和技术技能型人才，也是各院校义不容辞的责任。技工院校作为职业教育的基础阶段，有其生源的特殊性和教育的特殊功能，在今后的专业发展过程中，需从加强课程思政教育和开发校本教材两个方面付出努力。
　　笔者所在学校在发挥一体多翼两条路与家校一体、协同育人人才培养模式优势的基础上，计划通过2～3届毕业生的培养，逐渐加强3D打印技术应用专业的内涵建设。为实现技工院校向社会输出高素质技能型人才的目标，笔者所在学校将进一步将思政教育融入各类课程，探索融入的思政内容、方式方法，找准融入的契合点，并编入课程标准，形成评价要求与制度。笔者所在学校也将进一步研发该专业技能课的校本教材，结合当地企业发展的实际需求，并考虑学校现有的实际条件，开发系列工作手册式教材，切实提高学生的学习获得感和教学质量，为京津冀地区协同发展贡献应有的力量。
　　参考文献：
　　〔1〕席东梅，任占营，徐刚。支撑国家战略：做强中国制造的职教担当职业教育支撑国家战略：中国制造2025座谈会综述〔J〕。中国职业技术教育，2017（28）。
　　〔2〕邱海飞。3D打印专业教育人才培养体系研究〔J〕。现代制造工程，2018（5）。
　　〔3〕李勇，巴发海，许鹤君。3D打印技术的发展和挑战〔J〕。理化检验（物理分册），2018（11）。
　　〔4〕谢佩军。新工科建设背景下3D打印应用型人才培养机制研究〔J〕。教育现代化，2017（18）。
　　〔5〕李向东，卢双盈。职业教育学新编（第3版）〔M〕。北京：高等教育出版社，2015。