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【摘要】基于高職院校的發展需要，結合機械類專業課程的教學實踐，對3D打印技術在高職院校中的教學內容進行研究，對師資隊伍的培養、課程體系的改革、3D打印技術在職業院校機械類創新競賽中的應用等內容進行分析研究，提出教師培訓方案、學生培養計劃、3D打印課程改革等內容，最終達到培養基礎知識扎實、動手能力強的學生的目標。實踐證明，課程體系改革教學效果良好。
【關鍵詞】高職院校；機械類專業；3D打印技術；課程改革
1引言
3D打印技術，最早于19世紀末在美國誕生，在20世紀80年代在全球得到推廣[1]。隨著我國3D打印技術的快速發展，市場對于3D打印技術的人才需求量大幅增加。目前，我國大部分高職院校沒有開設3D打印技術方面的相關課程，即使有相關課程的學校，所培養的學生在理論知識及動手能力等方面的水平遠遠達不到企業的要求。如何培養該方面的人才，已然成為高職院校面臨的一項重要課題。目前，3D打印技術能夠為高職教育教學服務，充實教學手段，優化教學效果，還能夠吸引高職院校學生學習掌握這項技術，滿足社會的需要，適應時代的發展，有著十分重要的意義[2-4]。3D打印技術課程改革是當前職業教育改革和發展的重點，是解決當前3D打印技術人才短缺的突破口和關鍵點。
2教師培養
2.1師資隊伍現狀
高職院校的3D打印技術課程對教師的要求很高：首先，教師必須了解3D打印的專業知識和理論；然后，還要精通相關的軟件操作；最后，必須要對產品的造型等內容有一定的了解。目前，大部分高職院校缺少相關知識與技能的“雙師型”專業教師[5]。在高職院校師資隊伍中，“雙師型”教師的比重十分重要，擁有一批高素質、高水平的“雙師型”教師，能夠提高高職院校的教育質量，提高我國高等教育的水平。大力培養具備扎實的專業理論知識和實踐能力的“雙師型”教師已經成為高職院校的一項重大任務目前，大部分高職院校的3D打印專業的授課教師有兩種來源：第一種是原本教授傳統機械制造專業或者磨具專業的教師；第二種是來自于3D打印行業的培訓教師。第一種教師普遍專業知識較為豐富，理論功底扎實，但是缺乏3D打印技術的相關資深培訓，3D打印技術的相關知識以及實踐經驗較為匱乏。第二種教師對于3D打印的實踐經驗相對豐富，動手能力較強，但是機械工程方面的相關理論知識不夠全面。
2.2專業教師培養
鑒于以上情況，蘇州市職業大學機電工程學院根據機械專業的特點與人才培養的需要，在師資力量培養方面，對教師進行針對性的培訓。具體培訓內容是將專業教師委派至具有培訓資格的學?；驒C構，考取全國計算機信息高新技術計算機輔助設計模塊3D打印造型技能證書，學習3DOnePlus軟件完成綜合產品設計、造型及打印成型等內容。通過考核認證后，參加培訓的教師將所學的專業知識與本校教師進行交流，讓更多的教師掌握，最終將所學知識傳授給學生。因此，建議高等院?？刹捎萌缦路桨福海?）制訂并實施青年教師行業管理部門或企業實踐計劃，鼓勵青年教師下車間，增強實踐能力；（2）引進具有國際或國內工程背景、擅長3D打印研發、生產、服務的高水平的專業人才；（3）強化校企共建師資隊伍，最大限度地運用當地人力資源優勢，豐富高等教育師資類型,促進高等教育教師的可持續發展；（4）以學校師資為主，以企業培訓師資和社會外聘師資為輔，打造專兼結合的師資體系。
3課程改革
3.1增設三維軟件課程
對于大部分高等院校，對于繪圖軟件的課程開設相對較少，即使有相關的課程，也是以AutoCAD等軟件為主。目前，大部分企業使用三維繪圖軟件，AutoCAD已經無法滿足企業的需求。因此，從2010年開始，我校開始開設UG等三維軟件的教學課程，讓學生對三維設計有的新的認識，增加了學生的學習興趣，培養了學生的創造性思維。
3.23D打印課程改革
學生在學習3D打印課程之前，需要先掌握機械制圖、機械原理、機械制造和計算機輔助設計等課程內容，因此將3D打印課程設置在二年級的下半學期較為合適。表1所示為3D打印課程的具體教學內容，課程主要由三部分組成：第一部分為3D打印技術基礎知識的學習。該部分內容以理論知識為主，主要學習3D打印技術的相關概念、原理、打印材料和3D打印機的組成構造等，為下階段的學習奠定基礎；第二部分為3D打印技術相關軟件的學習。該部分內容以計算機輔助軟件的學習與練習為主，包括GeomagicWrap、GeomagicDesignX、GeomagicCon-trol、Simplify3d以及3DOnePlus等軟件的操作，完成該部分課程的學習后，學生能夠掌握掃描件的點云處理技術，逆向設計技術以及創新設計技術等內容。第三部分為3D打印硬件使用、3D打印后處理的學習及綜合訓練。該部分內容主要學習掃描儀、3D打印機的操作以及3D打印后處理，完成以上內容學習之后，學生基本能夠獨立完成一個完整的3D打印項目，最后再進行加強訓練，完成多個典型的3D打印項目實訓，加深學習印象。
3.3激發學生學習興趣
學生通過一學期3D打印課程的學習，就能夠對3D打印中的常用軟件、3D打印相關設備以及機械創新設計等專業知識有一定的了解。但是，大部分機械專業的學生會有一定的思維定式，創造力較為欠缺。鑒于以上的問題，建議跨專業組建學習小組，將藝術專業學生與機械專業學生組隊，培養學生的創作靈感以及團隊協作能力[7]。在此基礎上將無線網絡與日常教學相聯系，增設網絡課程，拓寬學習領域，開放圖書館3D打印教室，讓學生有更多的實踐機會，充分發揮學生的自主學習能力與創新能力，培養學生的學習興趣，從而激發其學習動力。
4機械類3D打印競賽
3D打印技術綜合了軟件建模，控制技術，材料技術，信息技術等多方面的專業知識，通過3D打印技術進行創新設計，能夠使學生接觸到機械設計方法，了解機械行業的發展方向，開拓學生的視野。高職院校學生參加創新競賽能夠培養其創新設計能力、團隊協作精神和工程實踐能力，使學生參加創新作品競賽的積極性得到提高，圖1所示為學生的部分參賽作品。圖2、圖3所示為學生在競賽中對自動巡航小車車身和底盤進行的設計，圖4所示為車身和底盤的裝配圖，圖5所示為操作手柄的創新設計。學生在UG軟件中設計出自動巡航小車的車身與底盤，設計完成后進行車身和底盤的裝配，最后需要對操作手柄進行創新設計，這些都需要學生具備相應的基礎知識和創新意識。作品在UG軟件中設計完成后，將模型導入Simplify3d軟件中進行分層、切片處理，以獲得每一層片的輪廓和內部結構，并計算預計打印時間[8]。最終打印出每個車身部件并進行組裝，組裝完成的自動巡航小車如圖6所示，該小車運行良好，能夠實現自動巡航功能，實踐證明，學生對于3D打印技術的相關知識掌握的較好。
5總結
在基于3D打印技術的高職院校實訓課程改革研究中，分析了目前高職院校師資隊伍存在的問題，根據我校的現狀，對教師隊伍的培養提出了改進方案，增設了三維軟件教學課程，對3D打印課程進行了改革，提出了激發學生的學習興趣及創作靈感的方法，用以賽代練的方式加深了學生的學習印象，并提高了學生的動手能力。經過實踐證明，上述基于3D打印技術的高職院校課程體系改革取得了較好的效果，能夠在實際的教學過程中應用。
作者:張良 朱學超 劉旭 單位:蘇州市職業大學機電工程學院
