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      對3D打印技術的“智造型”創(chuàng)新人才培養(yǎng)與實踐論述

      2021-09-22 02:27:01孟瑞芳司俊男司閑
      今日財富 2021年26期
      關鍵詞:人才過程能力

      孟瑞芳 司俊男 司閑

      隨著社會經(jīng)濟飛速發(fā)展,科學技術不斷進步,各種高新技術應運而生,在一定程度上改變了人們生活方式和工作模式。3D打印技術就是其中一種,現(xiàn)如今已經(jīng)被廣泛應用到各行各業(yè),不僅能夠縮短產(chǎn)品研發(fā)周期,還可以為企業(yè)創(chuàng)造最大化經(jīng)濟效益。人才作為技術的操作者和使用者,在新形勢下也要充分做到與時俱進,所以,培養(yǎng)“智造型”人才,已經(jīng)成為現(xiàn)階段亟待解決的重要問題。

      一、3D打印技術概念、技術原理及具體應用

      英國在《第三次工業(yè)革命》中提出:3D技術將會是推動第三次工業(yè)革命的主要技術。同時,美國也將3D技術納入十大增長最快工業(yè)范圍內(nèi)。由此可見,3D技術有能力成為新時期變革人們創(chuàng)造力的新型技術。新時期背景下,創(chuàng)新成為一個民族、一個國家持續(xù)發(fā)展的主要源泉,培養(yǎng)創(chuàng)新性人才,成為廣大院校新時期肩負的關鍵使命。在人才培養(yǎng)過程中,如何能夠提高學生創(chuàng)新能力和實踐能力,是國內(nèi)外教育專家需要深入研究和探索的重要課題?;诖耍疚慕Y合3D打印技術概念和技術原理進行分析,并深入探索3D打印技術對“智造型”人才培養(yǎng)的具體需求,同時提出幾點切實可行的人才培養(yǎng)策略,從而為各大教育結構輸出更多符合時代發(fā)展的人才奠定基礎。

      (一)3D打印技術的概念

      所謂3D打印技術,就要建立在數(shù)字三維模型文件基礎上,利用紙張、塑料等材料進行逐層疊加,最終構成的3D物體。該技術最早被人們成為“快速成形技術”。發(fā)展到1990-1999年左右,該技術已經(jīng)被各行各業(yè)所熟知,當時被成為先進制造技術和增材制造技術。隨著社會經(jīng)濟飛速發(fā)展,快速成形技術在全球范圍內(nèi)持續(xù)升溫,為了持續(xù)推廣和應用該技術,傳媒領域和民用領域將其統(tǒng)稱為“3D打印技術”。該技術設計學科較為廣泛,其中包括計算機、光機電、數(shù)控、互聯(lián)網(wǎng)等方面,采用該技術獲取產(chǎn)品三維數(shù)字模型,可以在沒有模具、沒有道具,并且不考慮工藝技術的情況下,將三維數(shù)字模型生成實物。

      (二)技術原理

      3D打印技術的應用原理,是現(xiàn)在計算機中生成各種零件的三維立體模型,而后按照一定厚度,對三維立體模型進行切片,這也是將三維形狀信息轉換為二維輪廓信息的過程。進而,需要在數(shù)控系統(tǒng)支撐下,利用噴頭精確運動,對目標零件逐層打印。這種技術在應用過程中與傳統(tǒng)材料去除加工方法截然不同,是通過增加材料直接制造,并且制造出的產(chǎn)品與產(chǎn)品數(shù)學模型完全一致。

      (三)3D打印技術的具體應用

      3D打印技術是建立在科學技術基礎上發(fā)展而來的,包括數(shù)控技術、機械技術、逆向工程技術等。作為一種集合多種學科和領域的先進技術,不僅能夠為各行各業(yè)穩(wěn)定發(fā)展奠定良好基礎,還能夠為“智造型”創(chuàng)新人才培養(yǎng)提供高水平、綜合性學習平臺。

      現(xiàn)如今,3D打印技術已經(jīng)廣泛應用搭配醫(yī)療、文化、設計、教育以及工業(yè)制造等領域,并取得了較好的應用效果,呈現(xiàn)出了廣闊的發(fā)展前景。例如:歐洲航空領域在首架寬體客機測試機制造過程中,就充分應用3D打印技術,采用該技術打印零部件,既能夠節(jié)約制造時間,又能夠降低制造成本。在醫(yī)療領域應用3D打印技術,只需保證生物醫(yī)用材料選擇正確即可,采用3D打印技術可以滿足修復器官、重建組織等需求,有利于幫助醫(yī)院制定科學、合理的醫(yī)用模型,同時提高患者生活質量。由此可見,3D打印技術已經(jīng)成為新時期改革人們創(chuàng)造能力、促進社會全面進步的重要技術,勢必會在全球范圍內(nèi)掀起一輪3D打印熱潮,這也意味著,培養(yǎng)3D技術應用人才,已經(jīng)成為社會發(fā)展的必要需求。

      二、3D打印技術的“智造型”創(chuàng)新人才培養(yǎng)需求

      教育機構是為社會輸出專業(yè)人才的重要基地,所以在人才培養(yǎng)方面需要始終以社會需求為主。本人曾社會中10家制造企業(yè)進行調(diào)差分析,其中8家企業(yè)表示愿意為在校生或畢業(yè)生提供實習機會。但是在實習生入職前需要對其進行全面考核,保證其具備專業(yè)能力和實踐水平,在此基礎上可以對人才進行系統(tǒng)培訓,如果滿足崗位需求,即可簽訂入職合同。這也為培養(yǎng)3D打印技術的“智造型“創(chuàng)新人才奠定了良好基礎,短期實習過程,對于人才和企業(yè)而言是一個互利互惠的過程,一方面能夠為人才提供良好的社會實踐機會,另一方面能夠節(jié)省企業(yè)面試成本,同時有利于企業(yè)深入挖掘人才,并制定針對性人才培養(yǎng)計劃。

      自改革開放以來,雖然我國科學技術發(fā)展迅速,制造業(yè)也迎來了蓬勃發(fā)展時期,但相對于發(fā)達國家而言,仍然趨于落后狀態(tài)。尤其新時期背景下,該行業(yè)競爭壓力與日俱增,技術設備更新?lián)Q代速度不斷加快,企業(yè)人員更替速度也隨之提高,只有源源不斷的“智造型”創(chuàng)新人才體系不斷供應,才能夠為我國制造業(yè)創(chuàng)新發(fā)展奠定良好基礎,使其在世界先進水平占據(jù)一席之地。當前,部分企業(yè)在人才選擇過程中,依然沿用傳統(tǒng)管理模式,傾向于通過崗位空缺選拔人才,如此不僅不利于招聘到理想人才,還不利于挖掘人才潛在價值。當然,也有很多企業(yè)認識到人才培養(yǎng)的重要性,并擁有高管儲備崗位,該崗位專門為高級人才預留。相比之下可以方發(fā)現(xiàn),后者更加容易留住人才。所以說,企業(yè)愿意為在校生或應屆畢業(yè)生提供實習機會,不僅是企業(yè)創(chuàng)新精神的體現(xiàn),也是社會進步的象征。所以教育機構在人才培養(yǎng)過程中,可以采用校企聯(lián)合方式,提高人才專業(yè)能力和實踐水平,從而為3D技術進一步推廣奠定基礎,為培養(yǎng)社會需求的“智造型”創(chuàng)新人才奠定良好基礎。

      三、3D打印技術的“智造型”創(chuàng)新人才培養(yǎng)與實踐存在的問題

      (一)技術設備相對滯后

      現(xiàn)階段,雖然越來越多教育機構認識到培養(yǎng)“智造型”創(chuàng)新人才的重要性,并購入一些3D打印設備。但由于管理不當、更新不及時,導致一些設備出現(xiàn)落后、老化問題,并購且在人才培養(yǎng)過程中,也仍然沿用灌輸方式,沒有重視人才動手能力和實踐水平的培養(yǎng),最終使得人才培養(yǎng)過于形式化。另外,設備無法充分做到與時俱進,會直接影響人才的參與積極性,使其在實踐中提不起興致,如此不僅會浪費時間、精力,還無法充分滿足“智造型”創(chuàng)新人才培養(yǎng)需求。而教育機構在最初成立“智造型”創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式時,其目的就在于引導人才感受3D技術的魅力,從而激發(fā)人才求知欲,并在動手過程中理解理論知識,使人才在腦海中形成相應的理論體系,從而提高創(chuàng)新意識。但是由于技術設備落后,導致人才培養(yǎng)最初目標發(fā)生變化。

      (二)重視理論知識傳授,忽略實踐能力培養(yǎng)

      結合教育機構3D打印技術人才培養(yǎng)實際情況來看,培訓人員為了在有限時間內(nèi)將相關知識全部傳授給人才,往往選擇采用“灌輸式”培訓方法,只對3D打印技術理論知識進行闡述,忽略了人才實踐能力的培養(yǎng)。由于3D打印技術是一門理論與實踐并重的學科,加上理論知識具有抽象性和復雜性特征,所以僅通過理論講解并不能解答人才疑惑。這也使得一些人才在被動學習過程中缺乏充足的動手機會,不僅不利于培養(yǎng)人才思維模式和時間內(nèi)利,長此以往還會使人才形成依賴心理。

      (三)理論教學與實踐教學不協(xié)調(diào)

      當前,一些教育機構已經(jīng)認識到了3D打印技術人才培養(yǎng)需要做到理論與實踐相結合,但是在課程分配方面卻嚴重缺乏協(xié)調(diào)性。具體體現(xiàn)在理論課程多、實踐課程少方面,甚至一些實踐課程形同虛設,只能作為理論課程的陪襯。在引導人才動手實踐時,也大多結合簡單的理論知識進行試驗操作,沒有合理規(guī)劃實驗課程,并且在人才考核方面也注重理論知識測試,缺乏時間考核安排。這也使得一些人才為了應付考核,對培訓內(nèi)容進行死記硬背,沒有真正理解知識內(nèi)涵和操作方法。長此以往容易使人才理論與實踐相脫節(jié),并導致人才思維固化。所以在新時期背景下,如何能夠在短時間內(nèi)使人才理論知識和實踐能力快速進步,成為培訓人員需要深入研究和探索的主要問題之一。

      (四)忽視人才綜合素質培養(yǎng)

      “智造型”創(chuàng)新人才培養(yǎng)不僅要求人才具備較強的專業(yè)能力和技術水平,還要具備優(yōu)越的綜合素質。所以,在人才培養(yǎng)過程中,培訓人員不能只重視專業(yè)知識和理論的培養(yǎng),還要想方設法提高人才各方面素質。如此才能夠在循序漸進、潛移默化中培養(yǎng)社會真正需要的“智造型”創(chuàng)新人才。

      四、3D打印技術的“智造型“創(chuàng)新人才培養(yǎng)與實踐措施

      (一)及時更新技術設備

      3D打印技術人才培養(yǎng)離不開技術和設備的支撐,只有保證技術、設備做到與時俱進,才能夠為培訓工作順利展開奠定良好基礎。所以教育機構需要加大資金投入力度,構建現(xiàn)代化3D打印設備,不斷更新技術水平,同時做好設備維護管理工作,保證設備正常運行,為人才實踐操作奠定良好基礎,使人才能夠在動手實踐中體驗3D打印技術的魅力,從而提高學習興趣。

      (二)構建理論與實踐相適應的教學體系

      構建理論與實踐相協(xié)調(diào)的教學體系是解放人才思想,提高其創(chuàng)新意識和實踐能力的重要前提。尤其新時期背景下,我國大力推行職業(yè)教育,目的就是為人才提供理論與實踐相結合的學習平臺,使人才能夠在動手實踐中理解理論知識,從而切實解決實際工作中遇到的問題,并在此基礎上拓展思維,提高創(chuàng)新、創(chuàng)造能力。而想要構建科學、合理的教學體系,需要從四個方面入手:第一,引導人才系統(tǒng)性學習3D打印技術相關理論知識。第二,保證人才在掌握理論知識基礎上挺高動手能力。第三,著重培養(yǎng)人才創(chuàng)新能力、創(chuàng)造能力以及綜合素質。第四,使人才從潛意識中認識到創(chuàng)新、創(chuàng)造對社會發(fā)展的重要性。眾所周知,3D打印技術“智造型“創(chuàng)新人才培養(yǎng)并非一日之功,而是需要長效堅持,所以構建長效教育體系,重視開發(fā)人才潛在價值,轉變傳統(tǒng)僵化式教學模式,是培養(yǎng)“智造型“創(chuàng)新人才的重要舉措。

      (三)制定嚴格的測評制度,并建立選拔、淘汰機制

      我國受應試教育影響,使得教育機構在人才選拔方面大多采用理論知識考核方式,一些人才為了進入高等學校,通過死記硬背方式度過考試難關,但是進入學校后,由于學校環(huán)境過于安逸,加上部分學生自控能力較差,所以在自主學習方面嚴重缺乏積極性,導致學生失去競爭意識,不利于提高學生思維能力和創(chuàng)新意識。針對這一問題,教育機構需要構建科學、合理的測評制度,同時建立選拔、淘汰機制,這種方法在培養(yǎng)學生專業(yè)能力、動手能力以及綜合素質方面有積極作用。例如:對于部分自主性較差,但創(chuàng)新意識和創(chuàng)造能力較強的人才而言,教育機構可以專門設置一個創(chuàng)新班,全面開發(fā)人才創(chuàng)新意識。而對于學習能力和自控能力有待提高的人才而言,可以設置普通班,并在一段時間后對人才專業(yè)知識和實踐能力進行考核,結合考核結果和日常表現(xiàn)重新分班。這種短暫的淘汰機制,并非打擊人才,而是幫助人才樹立憂患意識和競爭意識,使其能夠不斷完善自我,提高自身綜合水平。

      (四)實施校企聯(lián)合人才培養(yǎng)模式

      培養(yǎng)3D打印技術的“智造型”創(chuàng)新人才,僅憑教育機構一己之力很難完成,需要學校采用校企聯(lián)合方式,為學生創(chuàng)造更多實踐機會。在校企聯(lián)合模式下,接受教育的人才能夠將理論知識和實踐經(jīng)驗有機融合,其優(yōu)勢在于能夠為人才提供多層面指導。為滿足這一需求,學校需要聯(lián)合各個領域的企業(yè),在校開展招聘會,并設置獎學金,同時學校要主動向企業(yè)推薦3D打印技術相關專業(yè)優(yōu)秀學生,以此來搭建人才促進體系,一方面能夠為教育機構培養(yǎng)“智造型“創(chuàng)新人才奠定良好基礎,另一方面能夠為企業(yè)創(chuàng)新發(fā)展提供保障,同時可以使學生在實踐和理論之間不斷提高綜合水平。

      (五)實施“經(jīng)驗之塔”教學理論

      “經(jīng)驗之塔”教學理論源于美國地區(qū),是由美國教育學家戴爾提出的,該理論可以總結歸納為三個方面,分別為:實踐經(jīng)驗、觀察經(jīng)驗以及抽象經(jīng)驗。

      3D打印技術能夠將虛擬模型轉變?yōu)槿S實體產(chǎn)品。滿足現(xiàn)代化生產(chǎn)設計、制造一體化發(fā)展需求。在教學過程中,學生可以結合自身具備的理論知識結構進行自主設計,利用3D打印技術制造創(chuàng)新性產(chǎn)品,這種將理論知識與實踐經(jīng)驗相融合的方式,有利于學生在真實情境中強化認、獲得情感體驗,并在此基礎上總結出“實踐經(jīng)驗”。

      另外,采用3D打印技術,可以打印一切有益于教學的數(shù)字模型,學生通過觀察三維實體產(chǎn)品,能夠進一步加深對知識的理解,這也與培養(yǎng)“智能型”創(chuàng)新人才需求不謀而合。在實際教學中,可以引導學生在桌面利用3D打印技術構建各種創(chuàng)意產(chǎn)品,并將創(chuàng)意抓變?yōu)槿S立體實物,如此不僅能夠調(diào)動學生學習積極性,還能夠使學生在操作過程中獲取“觀察經(jīng)驗”。

      在教學過程中應用3D打印技術,能夠將某些抽象的科學知識,轉換為具象化、可視化形式,有利于學生深入理解抽象知識,使學生將知識轉換為技能,并進行創(chuàng)新、創(chuàng)意產(chǎn)品制造,這無論對于學生還是教育機構而言,都是一種提高教學水平的重要方式,有利于學生在學習過程中獲得認知體驗,從而在掌握先進技術的同時提高創(chuàng)新意識和創(chuàng)造能力。例如:在傳統(tǒng)教學過程中,學生即便有創(chuàng)新想法,也需要通過傳統(tǒng)加工方式來實現(xiàn),由于過程過于復雜,所以不可避免會使學生在困難前打消制作積極性。而應用3D打印技術,能夠及時將學生的抽象設計轉換為三維實物,一方面有利于提高學生學習體驗,另一方面能夠使學生獲取“抽象經(jīng)驗”。

      (六)采用情境學習模式

      情境學習最初起源于西方國家,在實踐中取得了顯著效果,因此在國際范圍內(nèi)防范應用,現(xiàn)階段已經(jīng)成為國內(nèi)外專家和學者重點研究的領域。該教學理論認為人才培養(yǎng)過程并非只是傳輸過程,也不是知識接收過程,而是通過互動意圖,引導學生實踐行動和思想反思的一個過程。在教學過程中,應用3D打印技術,能夠為學生和教師構造互動空間和教學模型,通過設置教學任務,可以引導學生自主參與到教學活動中,同時有利于激發(fā)學生學習積極性。使學生在設計過程中互相交流和溝通,為優(yōu)化方案奠定良好基礎,為營造和諧的課堂氛圍提供保障。在此基礎上,利用3D打印技術制作出的模型驗證創(chuàng)意思想,可以使學生對整個教學過程進行深入反思,從而獲取知識體驗。由此可見,開展情境學習模式,能夠將教師從傳統(tǒng)知識傳遞權威者,轉變?yōu)橹R傳遞促進者。在這種教學模式下,學生能夠在自主學習的過程中利用所學知識解決實際問題。另外,情境教學本身具備的交互性優(yōu)勢,也能夠為學生營造身臨其境的學習體驗,這對于培養(yǎng)“智造型”創(chuàng)新人才而言意義重大。

      五、結語

      3D打印技術作為一種高速發(fā)展的科學技術,現(xiàn)如今已經(jīng)廣泛應用到各個領域,有效提高了各領域生產(chǎn)效率和生產(chǎn)質量。而想要進一步創(chuàng)新和推廣該技術,需要源源不斷的“智造型“人才加入其中。因此,本文針對3D打印技術概念進行分析,并深入研究當前的“智造型“人才培養(yǎng)和實踐中存在的問題,同時針對性提出解決措施,旨在為促進該技術蓬勃發(fā)展奠定基礎。

      (作者單位:蘇州工藝美術職業(yè)技術學院)

      課題名稱:3D打印高技能人才培養(yǎng)課程體系研究,課題號:JG2020204。

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