【摘要】基于高职院校的发展需要，结合机械类专业课程的教学实践，对3D打印技术在高职院校中的教学内容进行研究，对师资队伍的培养、课程体系的改革、3D打印技术在职业院校机械类创新竞赛中的应用等内容进行分析研究，提出教师培训方案、学生培养计划、3D打印课程改革等内容，最终达到培养基础知识扎实、动手能力强的学生的目标。实践证明，课程体系改革教学效果良好。
【关键词】高职院校；机械类专业；3D打印技术；课程改革
1引言
3D打印技术，最早于19世纪末在美国诞生，在20世纪80年代在全球得到推广[1]。随着我国3D打印技术的快速发展，市场对于3D打印技术的人才需求量大幅增加。目前，我国大部分高职院校没有开设3D打印技术方面的相关课程，即使有相关课程的学校，所培养的学生在理论知识及动手能力等方面的水平远远达不到企业的要求。如何培养该方面的人才，已然成为高职院校面临的一项重要课题。目前，3D打印技术能够为高职教育教学服务，充实教学手段，优化教学效果，还能够吸引高职院校学生学习掌握这项技术，满足社会的需要，适应时代的发展，有着十分重要的意义[2-4]。3D打印技术课程改革是当前职业教育改革和发展的重点，是解决当前3D打印技术人才短缺的突破口和关键点。
2教师培养
2.1师资队伍现状
高职院校的3D打印技术课程对教师的要求很高：首先，教师必须了解3D打印的专业知识和理论；然后，还要精通相关的软件操作；最后，必须要对产品的造型等内容有一定的了解。目前，大部分高职院校缺少相关知识与技能的“双师型”专业教师[5]。在高职院校师资队伍中，“双师型”教师的比重十分重要，拥有一批高素质、高水平的“双师型”教师，能够提高高职院校的教育质量，提高我国高等教育的水平。大力培养具备扎实的专业理论知识和实践能力的“双师型”教师已经成为高职院校的一项重大任务目前，大部分高职院校的3D打印专业的授课教师有两种来源：第一种是原本教授传统机械制造专业或者磨具专业的教师；第二种是来自于3D打印行业的培训教师。第一种教师普遍专业知识较为丰富，理论功底扎实，但是缺乏3D打印技术的相关资深培训，3D打印技术的相关知识以及实践经验较为匮乏。第二种教师对于3D打印的实践经验相对丰富，动手能力较强，但是机械工程方面的相关理论知识不够全面。
2.2专业教师培养
鉴于以上情况，苏州市职业大学机电工程学院根据机械专业的特点与人才培养的需要，在师资力量培养方面，对教师进行针对性的培训。具体培训内容是将专业教师委派至具有培训资格的学校或机构，考取全国计算机信息高新技术计算机辅助设计模块3D打印造型技能证书，学习3DOnePlus软件完成综合产品设计、造型及打印成型等内容。通过考核认证后，参加培训的教师将所学的专业知识与本校教师进行交流，让更多的教师掌握，最终将所学知识传授给学生。因此，建议高等院校可采用如下方案：（1）制订并实施青年教师行业管理部门或企业实践计划，鼓励青年教师下车间，增强实践能力；（2）引进具有国际或国内工程背景、擅长3D打印研发、生产、服务的高水平的专业人才；（3）强化校企共建师资队伍，最大限度地运用当地人力资源优势，丰富高等教育师资类型,促进高等教育教师的可持续发展；（4）以学校师资为主，以企业培训师资和社会外聘师资为辅，打造专兼结合的师资体系。
3课程改革
3.1增设三维软件课程
对于大部分高等院校，对于绘图软件的课程开设相对较少，即使有相关的课程，也是以AutoCAD等软件为主。目前，大部分企业使用三维绘图软件，AutoCAD已经无法满足企业的需求。因此，从2010年开始，我校开始开设UG等三维软件的教学课程，让学生对三维设计有的新的认识，增加了学生的学习兴趣，培养了学生的创造性思维。
3.23D打印课程改革
学生在学习3D打印课程之前，需要先掌握机械制图、机械原理、机械制造和计算机辅助设计等课程内容，因此将3D打印课程设置在二年级的下半学期较为合适。表1所示为3D打印课程的具体教学内容，课程主要由三部分组成：第一部分为3D打印技术基础知识的学习。该部分内容以理论知识为主，主要学习3D打印技术的相关概念、原理、打印材料和3D打印机的组成构造等，为下阶段的学习奠定基础；第二部分为3D打印技术相关软件的学习。该部分内容以计算机辅助软件的学习与练习为主，包括GeomagicWrap、GeomagicDesignX、GeomagicCon-trol、Simplify3d以及3DOnePlus等软件的操作，完成该部分课程的学习后，学生能够掌握扫描件的点云处理技术，逆向设计技术以及创新设计技术等内容。第三部分为3D打印硬件使用、3D打印后处理的学习及综合训练。该部分内容主要学习扫描仪、3D打印机的操作以及3D打印后处理，完成以上内容学习之后，学生基本能够独立完成一个完整的3D打印项目，最后再进行加强训练，完成多个典型的3D打印项目实训，加深学习印象。
3.3激发学生学习兴趣
学生通过一学期3D打印课程的学习，就能够对3D打印中的常用软件、3D打印相关设备以及机械创新设计等专业知识有一定的了解。但是，大部分机械专业的学生会有一定的思维定式，创造力较为欠缺。鉴于以上的问题，建议跨专业组建学习小组，将艺术专业学生与机械专业学生组队，培养学生的创作灵感以及团队协作能力[7]。在此基础上将无线网络与日常教学相联系，增设网络课程，拓宽学习领域，开放图书馆3D打印教室，让学生有更多的实践机会，充分发挥学生的自主学习能力与创新能力，培养学生的学习兴趣，从而激发其学习动力。
4机械类3D打印竞赛
3D打印技术综合了软件建模，控制技术，材料技术，信息技术等多方面的专业知识，通过3D打印技术进行创新设计，能够使学生接触到机械设计方法，了解机械行业的发展方向，开拓学生的视野。高职院校学生参加创新竞赛能够培养其创新设计能力、团队协作精神和工程实践能力，使学生参加创新作品竞赛的积极性得到提高，图1所示为学生的部分参赛作品。图2、图3所示为学生在竞赛中对自动巡航小车车身和底盘进行的设计，图4所示为车身和底盘的装配图，图5所示为操作手柄的创新设计。学生在UG软件中设计出自动巡航小车的车身与底盘，设计完成后进行车身和底盘的装配，最后需要对操作手柄进行创新设计，这些都需要学生具备相应的基础知识和创新意识。作品在UG软件中设计完成后，将模型导入Simplify3d软件中进行分层、切片处理，以获得每一层片的轮廓和内部结构，并计算预计打印时间[8]。最终打印出每个车身部件并进行组装，组装完成的自动巡航小车如图6所示，该小车运行良好，能够实现自动巡航功能，实践证明，学生对于3D打印技术的相关知识掌握的较好。
5总结
在基于3D打印技术的高职院校实训课程改革研究中，分析了目前高职院校师资队伍存在的问题，根据我校的现状，对教师队伍的培养提出了改进方案，增设了三维软件教学课程，对3D打印课程进行了改革，提出了激发学生的学习兴趣及创作灵感的方法，用以赛代练的方式加深了学生的学习印象，并提高了学生的动手能力。经过实践证明，上述基于3D打印技术的高职院校课程体系改革取得了较好的效果，能够在实际的教学过程中应用。
作者:张良 朱学超 刘旭 单位:苏州市职业大学机电工程学院
