基于3D打印技術(shù)的高職教育研究探索

史召峰

（安徽工業(yè)經(jīng)濟(jì)職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)械與汽車工程學(xué)院，安徽 合肥 230051）

3D打印作為一項加速技術(shù)，需要以模型為依據(jù)，通過一些材料使其成型，運(yùn)用不同的打印技術(shù)來形成一個立體物品。操作難點是還原物體，區(qū)別于傳統(tǒng)工藝。需要增加材料制造，使用黏合材料。科技發(fā)展非常迅猛，3D打印技術(shù)已經(jīng)與現(xiàn)實相結(jié)合了。我們在經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型階段，完善傳統(tǒng)企業(yè)，發(fā)展新興企業(yè)。這為3D打印技術(shù)帶來新的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。不斷增長的社會需求將會給3D打印技術(shù)帶來更多的發(fā)展空間。中職教育為社會不斷提供適合社會需求的人才，3D打印技術(shù)也將會是一個有潛力的專業(yè)。

一、3D打印技術(shù)介紹

3D打印技術(shù)是采用智能化設(shè)計來還原設(shè)計模型。先在計算機(jī)中設(shè)計出立體圖，根據(jù)做出的CAD模型進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，再利用工藝進(jìn)行物理堆積，最后進(jìn)行整理，得到立體物品。這一系列流程經(jīng)過數(shù)據(jù)化的處理，利用智能化的工藝和復(fù)雜的工藝進(jìn)行控制。如圖一，要在計算機(jī)中制作立體圖。這些操作減少了創(chuàng)作者的麻煩，可以使創(chuàng)作者直接實施自己的想法。使創(chuàng)新更快見到效果，可以直接將想法設(shè)計出模型進(jìn)行試用。在這個追求創(chuàng)意的時代，個性化作品也是現(xiàn)在消費者熱切的需求。我們可以通過網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)，制作個性化物品以滿足消費者的需求。在計算機(jī)時代，可以直接定制。3D打印技術(shù)在各個領(lǐng)域均可試用，為科技的發(fā)展增添了更多創(chuàng)新的可能。

3D技術(shù)可以通過規(guī)劃進(jìn)行整理創(chuàng)作，通過智能化的設(shè)計和科學(xué)的粘貼就可以實現(xiàn)產(chǎn)品的制造，不會受到復(fù)雜構(gòu)造的限制，可以使創(chuàng)意任意發(fā)揮。3D打印技術(shù)使未來充滿無限可能。

圖1

二、3D打印技術(shù)與教學(xué)融合的現(xiàn)狀

3D打印技術(shù)為人類研發(fā)帶來了方便，可以不用生產(chǎn)線就可以完成模型。為國家的經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型創(chuàng)造了無限可能，直接利用智能就可進(jìn)行操作。設(shè)計完成即可進(jìn)行模型初步試用，減少了很多不必要的步驟。高職教育培養(yǎng)出來的人才往往從事制造業(yè)，為了跟上時代的步伐，符合未來發(fā)展趨勢，需要對專業(yè)進(jìn)行轉(zhuǎn)型，因此發(fā)揮3D打印技術(shù)的價值十分必要。

3D打印技術(shù)是社會關(guān)注的重點，如何引入教學(xué)中也是難點，這需要高職教育轉(zhuǎn)型。一些國家已經(jīng)將該技術(shù)引入學(xué)科中，雖然經(jīng)驗較少，但是這個大膽的嘗試是一種進(jìn)步，對提高學(xué)生的創(chuàng)意思維和動手能力提供了很大幫助[1]。

3D打印技術(shù)使創(chuàng)意充分發(fā)揮空間，使各行各業(yè)都受到不同程度的影響，對高職教育造成了沖擊，使教育發(fā)生變革。3D打印技術(shù)相關(guān)科技人員較為稀缺，教師也是如此。3D打印技術(shù)不僅使其他方面發(fā)生變革，更使教育發(fā)生改革。不僅需要在教學(xué)的工具上需要更新，而且教師所授內(nèi)容也需及時調(diào)整。高職教育作為人才的搖籃，是培養(yǎng)人才的起點。3D打印技術(shù)正在走向成熟，其技術(shù)在多方面已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用。越來越多的制造業(yè)開始應(yīng)用該技術(shù)，該技術(shù)與很多行業(yè)進(jìn)行無縫連接，正在慢慢融入我們的生活。高職教育培育人才是為社會服務(wù)，為社會建設(shè)作出貢獻(xiàn)。高職教育要普及3D打印技術(shù)的培養(yǎng)，為我國制造業(yè)輸出棟梁，為我國制造業(yè)做好準(zhǔn)備。

三、3D打印技術(shù)在高職教育中的重要性

3D打印技術(shù)要適應(yīng)現(xiàn)在制造業(yè)轉(zhuǎn)型的現(xiàn)狀，需要有適應(yīng)新技術(shù)的人才。此外也可以利用該技術(shù)提高教學(xué)成果。這是目前的社會需求，在這些需求上進(jìn)行調(diào)整和完善。

3D打印技術(shù)與多個學(xué)科相互聯(lián)系，不僅是技術(shù)的進(jìn)步，更是思想的進(jìn)步。這都是對高職教育的挑戰(zhàn)，相關(guān)教育者需要規(guī)范教學(xué)內(nèi)容，完善教學(xué)結(jié)構(gòu)，確定教學(xué)范疇。3D打印技術(shù)正在處于應(yīng)用階段，我們可以從一些已經(jīng)有過教學(xué)經(jīng)歷的院校吸取經(jīng)驗，減少資源的浪費。

在教學(xué)前一定要提前進(jìn)行深入調(diào)查，根據(jù)先前的記錄進(jìn)行計劃，準(zhǔn)確使用3D打印技術(shù)。對出現(xiàn)的問題進(jìn)行歸納分析，明確問題，解決問題。通過先前的成功經(jīng)驗準(zhǔn)確教學(xué)。3D打印技術(shù)是一項重要技術(shù)，在教學(xué)方面處于探索時期。教師對該技術(shù)的了解也不是十分深入，無法深刻領(lǐng)悟3D打印技術(shù)內(nèi)涵。教師在使用過程中也存在一定的誤解，對該技術(shù)的認(rèn)識比較片面。在教育中濫用，對轉(zhuǎn)型的現(xiàn)狀不夠了解。這樣很難為經(jīng)濟(jì)提供需要的人才，提高教學(xué)效率，發(fā)揮3D打印技術(shù)應(yīng)有的作用。我們要在大量的實踐中摸索與該技術(shù)有關(guān)的經(jīng)驗[2]，通過實踐進(jìn)行驗證，做出科學(xué)決策，使該技術(shù)快速在高職教育中成功開展。

四、3D打印技術(shù)在教學(xué)中面臨的問題

先建立一個教學(xué)目標(biāo)，對不同的層次提出不同的教育要求。高職教育者在地區(qū)、文化程度等各個因素不盡相同，我們無法用一個確定的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行衡量。對于不同的要求，我們無法限定，這是在教學(xué)中面臨的問題。我國沿海經(jīng)濟(jì)發(fā)展較快的地區(qū)在3D打印技術(shù)方面應(yīng)用得較好，偏遠(yuǎn)的地區(qū)基本很難接觸到該科技。對3D打印技術(shù)教育進(jìn)行分層是教學(xué)面臨的核心問題。

對不同專業(yè)的滲透程度需要把握。高職教育涉及多個專業(yè)，對不同專業(yè)在技術(shù)掌握程度方面有不同的要求。有些與制造業(yè)息息相關(guān)的專業(yè)需要精通掌握3D打印技術(shù)，但是其他相關(guān)專業(yè)只需要將該科技作為輔助的教學(xué)工具提高課堂教學(xué)質(zhì)量即可?，F(xiàn)在正是傳統(tǒng)制造業(yè)向智能化的轉(zhuǎn)型。

高職教育的教育者對新興技術(shù)的接受程度和能力都不盡相同。老師作為知識的傳播者，在傳播過程中要保證知識傳播的正確性，以便學(xué)生能夠準(zhǔn)確接受。所以教師在傳播知識時要融會貫通，才能保證教學(xué)順利進(jìn)行。提高教師的教學(xué)素質(zhì)和職業(yè)素養(yǎng)是技術(shù)能夠傳播的重要保證。

教師要傳授給學(xué)生3D打印技術(shù)，自己就需要熟練掌握該項技術(shù)。教師面臨的挑戰(zhàn)是該技術(shù)僅僅在某些科研機(jī)構(gòu)被深入應(yīng)用，但是在教育中卻還不成熟。其知識體系還不成熟，沒有成為一個完整的系統(tǒng)。如何使教師與學(xué)生良好互動，是高職教育實現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)的重中之重。

教學(xué)的難點是實現(xiàn)教學(xué)與社會的無縫銜接，使學(xué)生在進(jìn)入社會后快速適應(yīng)環(huán)境。高職教育培養(yǎng)的人才要滿足市場需求。了解社會的需求，根據(jù)需求進(jìn)行3D打印教學(xué)。

五、3D打印技術(shù)在高職教育的應(yīng)用

3D打印技術(shù)在高職教育中的價值在于將理論知識與實踐相結(jié)合，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。學(xué)生在課堂中通過動手體驗，增加課堂效率。讓學(xué)生親自動手，培養(yǎng)他們的創(chuàng)新意識，使他們能夠用該技術(shù)解決問題，完成教學(xué)目標(biāo)。在學(xué)習(xí)中實踐，邊學(xué)習(xí)邊實踐，在實踐中鞏固知識。在使想法成為現(xiàn)實的過程中，3D打印技術(shù)通過建模來實現(xiàn)。建模是完成該技術(shù)的核心，高職教育利用3D打印技術(shù)時必須開設(shè)三維類的課程，教授三維設(shè)計軟件和3D打印機(jī)的使用[3]。將3D打印技術(shù)融入教育中，為創(chuàng)新式學(xué)習(xí)提供思路。使師生共同培養(yǎng)創(chuàng)新實踐能力，將思想都能得以實現(xiàn)。該技術(shù)可以將抽象的概念具體化為實物，使思路變得可視化。教學(xué)要應(yīng)用于實踐，實踐檢驗知識，實踐推動創(chuàng)新。利用創(chuàng)新思維，增強(qiáng)創(chuàng)造力。從大膽的設(shè)想落實到真正的制造，在制造上進(jìn)行創(chuàng)新，發(fā)揮學(xué)生的想象力。將創(chuàng)意得以實現(xiàn)，將創(chuàng)新設(shè)計智能化創(chuàng)造。技術(shù)在不斷更新，3D打印技術(shù)也將慢慢融入各個領(lǐng)域。我們在教育過程中也一定要培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識，即師生通過學(xué)習(xí)3D打印技術(shù)，主動參與設(shè)計工作，分析打印方法。引導(dǎo)學(xué)生開動腦筋，發(fā)揮想象力，打印出個性化的創(chuàng)新作品。讓該技術(shù)也為教育服務(wù)[4]。3D打印技術(shù)在高職教育中的探索運(yùn)用推動更多學(xué)校引進(jìn)該技術(shù)，對教學(xué)進(jìn)行改革，使學(xué)校走在教育的前沿。

六、相關(guān)對策

可以讓學(xué)校與企業(yè)相互合作，學(xué)生通過企業(yè)的實踐可以學(xué)習(xí)到更專業(yè)的知識，同時企業(yè)可以為學(xué)生提供良好的就業(yè)，解決了多方面的問題。3D打印技術(shù)為學(xué)校建設(shè)新型專業(yè)，打造特色專業(yè)，爭創(chuàng)創(chuàng)新型學(xué)校提供了新的教學(xué)領(lǐng)域。學(xué)校將人才輸送給社會，幫助學(xué)生學(xué)好技能，實現(xiàn)高就業(yè)、高薪資[5]。為學(xué)生提升創(chuàng)新意識，為國家創(chuàng)新型人才，推動國家發(fā)展發(fā)揮積極作用。

七、結(jié)束語

3D打印技術(shù)是一項非常重要的技術(shù)，引起了相關(guān)部門廣泛重視。為了開展高職教育，將3D打印技術(shù)進(jìn)行普及，我們要完善各利益方的資源。不僅要繼續(xù)深入研發(fā)該技術(shù)，而且還要將這種技術(shù)傳播給人才，充分發(fā)揮人才的作用。我們要在教學(xué)中不斷探索、發(fā)現(xiàn)問題、迎接挑戰(zhàn)、解決困難，對該項技術(shù)深入探討，細(xì)致分析，找到相關(guān)規(guī)律，總結(jié)出有價值的對策，提出合理化的建議，為高職教育在3D打印技術(shù)領(lǐng)域得到更好發(fā)展提供啟示和思路。