浅析3D打印技术在中等职业教育中的融入
来源:用户上传
作者:
摘要：3D打印技术是一种新兴的快速成型技术，近一段时间以来受到了社会的广泛关注。文章对3D打印的技术和中等职业教育发展现状、发展态势作了综合介绍。以该先进制造技术在国内外在高校中的融入现状为依据，对3D打印技术融入中等职业教育相互间的发展趋势和融入高校的区别作了预见性分析。并对3D打印技术如何融入中等职业教育的教学方式提出可行的建议。
关键词：3D打印技术;先进制造技术;中等职业教育;融入;可行性
3D打印是集光、机、电、计算机、数控及新材料于一体的先进制造技术，被称为引领第三次工业革命的制造技术。国家已经制定了相应的发展策略，促进信息化和工业化进行深度融合。制造企业的数字化、信息化改造和市场的制造需求，将需要大量熟悉先进制造技术的操作人员。21世纪是知识经济时代，信息化的社会，促使终身教育和建立学习型社会等新观念融入各国教育领域之中，受到普遍的认同和推崇，并在不断实践探索之中。所以我们的新知识、新技术也必然要尽快的被中等职业教育融入教学体系之中。
1 3D打印与中职教育简介
1.1 什么是3D打印
3D打印机（3D Printers）是一位意大利名为恩里科·迪尼（Enrico Dini）的发明家设计的一种神奇的打印机。3D打印机就是可以“打印”出真实3D物体的一种设备，功能上与激光成型技术一样，采用分层加工、迭加成形，即通过逐层增加材料来生成3D实体，与传统车床车削去除材料加工技术完全不同。把它称为“打印机”是参照了喷墨打印机的技术原理，分层加工过程与喷墨打印十分相似，它不仅可以“打印”出一幢完整的建筑，甚至可以在航天飞船中给宇航员打印任何所需的物品。
美国《时代》周刊将3D打印列为“美国十大增长最快的工业”。业内预估，2016年，3D打印市场规模将达到31亿美元，2020年达到52亿美元。随着科学技术的迅猛发展，3D打印机技术已经成为一种潮流，并开始广泛应用在设计领域，尤其是工业设计，数码产品开模等...，可以在数小时内完成一个模具的打印，节约了很多产品到市场的开发时间。3D 打印机可以用各种原料打印三维模型，使用3D 辅助设计软件，工程师设计出一个模型或原型之后，无论设计的是一所房子还是人类的骨骼和人工心脏瓣膜，都可以通过相关公司生产的3D打印机进行打印。打印的原料可以是有机或者无机的的材料，例如橡胶、塑料、玻璃、部分金属。
1.2 什么是中职教育
中职教育是培养技术技能型人才的主要基地。招生对象主要是初中毕业生，学制3年，实行教学实习内容与企业生产相结合。经过几十年的改革发展，目前中职教育已形成初、中、高级培训并存，学历教育与职业资格证书教育相结合，多层次、多功能、多元化的职业培训体系。
2 3D打印技术在国外国内教育中的融入
2.1 3D打印系统在国外高校的以下专业方面获得的融入
机械工程：3D打印机可以完整地将电脑中的数字影像转换为实物模型，这样学生可以很好地评估自己的设计成果。
建筑工程：快速、经济的模型建设使打印一栋建筑物模型成为可能。3DSystems的3D打印机可以将一栋建筑物模型分批打印，最后组装成型。这样就可以不单单将学生的设计模型平面展示，而是可以以三维的方式呈现出来。
工业设计：3D打印机可以制造出任何复杂的模型，这些模型可以沙磨和喷涂处理做为工业模型使用。
美术专业：美术专业的学生可以用3D打印机的3D打印机将设计的美术模型打印出来并从人们的评论反馈中继续提高自己的设计水平。
生物医药：3D打印机具有独一无二的彩色打印功能！他可以打印出全色彩的三维模型，这样研究者就可以根据彩色三维模型准确地判断研究课题的方向。
2.2 3D打印技术在国内高校中的融入
亚洲制造业协会，为了有效推动中国3D打印技术的发展，加快该项技术产业化和市场化的进程，同时提高国际间的对话和交流，并且促进该项新型技术和传统制造业的更好结合，在2012年10月17日号召并联合了国内几家知名院校，包括华中科技大学、北京航空航天大学、清华大学等的权威研究机构，还有一些3D行业中技术领先的企业，一起发起了中国3D打印技术产业联盟，并且正式成立。
国内3D打印技术在高校中主要有清华大学、华中科技大学、西安交通大学、华南理工大学、北京航空航天大学等高校教授带领的科研团队。很多的高校专业在摸索着创新教学模式，把3D打印系统与教学体系相整合。一方面3D打印机可以提高学生在掌握技术方面的优势，提高学生的科技素养。另一方面利用3D打印机打印出来的立体模型，显著提高学生的设计创造能力。随着3D打印机逐步降低门槛及应用领域扩大，3D打印机已经进入国内基础教育领域。3D打印技术融入高校教学中体现的优势，现在越来越多的国内高校专业把3D打印系统整合进自己的教学体系中，3D打印机可以提高学生在掌握技术方面的优势，可以显著提高学生的设计创造能力。3D打印机在欧美大学里几乎就是设计物理模型必不可少的工具。那么3D打印机在高校教学中有哪些优势呢？
在效率方面，一套3D打印机的3D打印系统具有无可比拟的优势，在一个学期里一套3D打印系统可以很好地满足几个班级的学生使用，每个班级大约有20～30名学生。
在成本方面，3D打印机打印系统既能满足教学需要，同时能够满足学生的創造需要。
可靠性对于3D打印机来说自然不是问题，因为在课堂上，很有可能的状况是3D打印机在一直运转。3D打印机绝对可以满足这一点。
在教学领域中安全示范教学是重点考虑的因素之一，3D打印机打印系统不需要支撑物打印，因此就不需要打印完成之后需要剃刀清理和化学清洗物清洗，从而可以最大程度的保证教学安全。
3 3D打印技术融入中职教育中的预见性分析 3.1 先进制造技术（3D打印技术）融入中职教育的趋势
首先，表现在过程性目标，中职教育为社会和经济的发展培养输送第一线的劳动者，满足受教育者学习技能、形成职业能力、求得生存和发展的最基本的需求。所以在科技不断发展的时代，我们的职业教育教学内容必须与时代的进步保持一致，必须把新的技术、新的思想、未来工业的发展趋势考虑在内。必须做到市场需要什么样的劳动者我们中职学校就能培养什么样的人才。只有学校具备与市场同步的硬件设施、能够培养最新劳动技能的实力，才能为社会培养出不被淘汰的人才，并且让中职教育立于不败之地。
第二，按照马克思的全面发展理论，中职教育必须有规划、有个性、自由的发展。中等职业教育应责无旁贷地，尽可能为受教育者提供追求优越的教育，不仅要培养学生的职业能力和职业素养，更重要的是从有个性的发展培养学生获得适应未来社会的基础知识和竞争能力。只有两者相统一，才能充分发挥中等职业学校为经济和社会发展服务的职能，也才能为学生个性发展和实现人生真正价值方面发挥教育的功能，激发学校办学活力。
第三，3D打印机将在社会上普片使用，3D打印从起初在实验室的应用研究，现阶段已经发展到工业领域的应用，甚至是家庭中的应用，预计还有10年或者20年的时间，很多的家庭将拥有一台3D打印机，只需要自己设计好的产品三维图纸数据，就可以在家里随心所欲打印任何需要的物品。所以，更多的家庭就需要掌握最基础的绘图设计能力，而中职教育就可以抓住这个求知需求。
3.2 3D打印在高校和中等职业教育的融入区别
高校学生具备的知识层次较高，接受了系统的专业知识学习，在知识应用过程中是连贯的，并且具有发散性，在对3D打印技术的学习过程中具备自发和创新的能力。所以3D打印技术融入高校中更多的体现是科学研究和创新设计的过程，而不是生产过程。
中等职业教育的学生具备的知识面较单一，主要以基础知识为主，入校后能够掌握的专业知识有限。谈科学研究和创新设计是不现实的，所以我们的学生在教学过程中，更多的体现只能是实现生产能力和基础绘图设计。我们是否可以带着以上两个预期目标，去探索、去发现、去找到适合于中等职业教育的3D打印融入方式。
4 3D打印技术融入中等职业教育中的可行性
《中国教育报》的一篇报道引起了我的注意。青岛市教育局决定，2013年秋季青岛市中等职业教育招生计划，在青岛电子学校新增3D打印技术专业，并现已开始招生。青岛把3D打印作为一门专业在中职教育开展，在全国尚属首例。而我们云南省的中职学校目前也没有开展，自己作为一名技工学校从教《机械制图》的教师，3D打印技术是否能够融入中等职业教育，并且能够有序的开展教学活动，首先应回答下列问题。
问题一：中等职业教育主要招收的学生以初中生为主，以学生现有的基础知识水平能够掌握3D打印技术吗？
问题二：如果把3D打印技术作为一门独立的学科开展教学，学生应该如何有系统的学习何种专业知识进行支撑？
问题三：在3D打印技术作为一门独立的学科开展教学时，专业合理并且适合于中等职业教育的教材现在有编写出来了吗？
问题四：即便是我们的学生正确的掌握了3D打印技术，我们用一个什么样的标准去评价学生取得的成果，给予学生肯定？
通过自己长时间对3D打印技术的学习和思考，同时也在自己多年的教学经验中总结。以上的问题可以在中职教育的平台之上实现，并且可以得到已经开展的专业课程支撑。换而言之，3D打印技术融入中等职业教育中是具备可行性的，这一项先进的制造技术在中等职业教育中应该拥有属于它的一席之地。
新进校的学生如何才能掌握3D打印技术，在这3年的入学时间中掌握的过程是如何实现的，基于中职教育平台如何让学生掌握3D打印技术，从现有开展的课程进行考虑学生需要具备的知识，我是这样思考的：
（1）第一学年，学习《制图》手工绘图方法;《机械制图》;《电工学》;《微机知识》;相关的文化基础课程。
（2）第二学年上学期，学习电脑三维绘图软件《AUTO CAD》掌握基础绘图方法;《材料学》;学习计算机和3D打印机安装打印过程;相关的文化基础课程。
（3）第二学年下学期，进入实习实验室利用电脑，通过三维绘图软件《AUTO CAD》对3D立体图层迭加建模进行设计学习，并开始打印所设计立体实物。并通过完善的评价标准给予学生做出评价，并取得 CAD辅助设计资格认证证书等。全天设计实习;
（4）第三学年把基于理论学习基础之上的学生送往企业实习。通过以素质为核心、能力为主线，走校企深度融合、校企合作办学之路，全面推行基于职业能力标准的专业实践教学模式和工学结合人才培养模式，实现学生零距离上岗。顶岗实习1学年。
总之，基于中等职业教育平台，进行培养先进制造技术人才，以目前现有的教学内容足以支撑教学，也就是具备教学可行性是其一。国家已经制定了相应的发展策略，促进信息化和工业化进行深度融合。作为提供3D打印服务的各类企业，将面临大量的人才需求。为了贴合社会需求，中职教育开设相关课程尤为紧迫，也就是具备市场需求是其二。学生毕业后可到产品制造企业、3D打印相关服务公司、设计公司、3D打印网店和其他3D领域企业担任设计人员、技术操作员、咨询服务人员和管理人员，也可以自主创业开设网店或实体店提供3D产品设计和打印服务，也就是拓宽了中职教育学生的就业面和学校的办学范围为其三。
参考文献
[1] 吕静锋，区域中等职业教育可持续发展研究，2009.
[2] Gartner Inc，上海市科学学研究所.新兴技术的炒作周期曲线[R]，2011.
[3] 古丽萍.蓄势待发的3D打印机及其发展[J].数码印刷，2011，（10）.
[4] 劉厚才，莫健华，刘海涛.三维打印快速成形技术及其应用[J].机械科学与技术，2008，（9）.
[5] 陈步庆，林柳兰，陆齐，等.三维打印技术及系统研究[J].机电一体化，2005，（4）.
作者简介：程伟（1985—），男，云南建水人，本科，讲师，就职于云南红河州技师学院一线教师，研究方向：机械、汽修。
（作者单位：云南红河技师学院）
转载注明来源:https://www.xzbu.com/1/view-14754438.htm
