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中高职3D打印实训室整体解决方案

来源:     时间:2019-01-08 10:20:16


3D打印实训室建设方案
 
目录
一、专业建设背景 4
(一)产业发展背景 4
(二)人才需求背景 5
(三)人才培养情况 6
二、专业建设创新理念 7
(一)助力中国制造智能转型,培养生力军 8
(二)助推职业教育发展升级,寻求新发展 8
(三)改变职业教育人培定位,转型人才观 8
(四)推进职业教育双轨化,提高就业率 8
三、人才培养目标 9
(一)知识目标 9
(二)技能目标 9
(三)素质目标 10
四、课程体系建设 10
(一)专业核心能力 10
(二)专业课程设置 10
(三)专业教学计划 11
五、教学理念方法 12
(一)教学理念 12
(二)教学方法 14
六、教学配套资源 15
(一)创新思路 15
(二)开发内容 15
七、实训体系建设 16
(一)实训室设计理念 16
(二)实训室建设内容 17
八、师资队伍建设 18
(一)建设理念与目标 18
(二)提升方法与途径 18
九、创新增值服务体系 19
十、主要设备配置(以每班48人为例) 20
十一、主要设备介绍及技术参数 25
十二、实训室布局图 34
十三、项目团队简介 34
 
 
 

一、专业建设背景

在市场和政策的强力推动下,制造业面临产业转型升级,“中国智造”时代加速到来。随着新技术的应用与发展及生产方式的变革,新的人才需求迅速产生。3D打印作为助推智能制造的关键技术,在“中国制造2025”的背景下火速升温,3D打印行业人才需求不断扩大。越来越多的学校开始将3D打印技术应用于教学,有些学校已经将3D打印纳入课程设计,但这些远不能充补3D打印行业的人才缺口。中国教育报发文称:他们(职校生)是技能人才,是“中国制造”到“中国智造”的生力军,是实现《中国制造2025》的人才基石,因此,职业学校开设3D打印专业课程将是必然。

2015年8月21日国务院总理李克强主持国务院专题讲座,讨论加快发展先进制造与3D打印等问题

(一)产业发展背景

前瞻产业研究院提供的《 2015-2020年中国3D打印产业市场需求与投资潜力分析报告》显示,目前全球共有200余家3D打印公司,中国占据100多家。2014年3D产业规模突破了300亿元,中国约占其中1/10,预计到2020年,全球3D产业规模有望突破2000亿元。
2012年4月,3D打印行业被纳入“国家高技术研究发展计划(863计划)和国家科技支撑计划制造领域2014年度备选项目征集指南”,成为国家重点支持科技领域。2014年《国家增材制造发展推进计划(2014-2020年)》的出台,进一步明确了产业的发展方向,引爆中国的3D打印市场。2015年2月11日,工信部、发改委、财政部三部门联发《国家增材制造产业发展推进计划(2015-2016年)》,并明确指出:组织实施学校增材制造(即3D打印)技术普及工程。而此时正值《中国制造2025》稳步推进之际,智能制造概念席卷了中国工业领域,作为自动化生产方式的一种,3D打印的发展恰好赶上国家政策利好。随着中国制造业升级,3D打印有望成为中国高端制造业的重点环节,促进中国制造业升级。
按照中国3D打印技术产业联盟的预测,2016年中国的3D打印产值有望达到100亿元人民币,达到2012年(10亿元人民币)的10倍,从而使中国超越美国成为全球最大的3D打印市场。
 

(二)人才需求背景

2016年,人力资源咨询机构WANTED Analytics发布了一份全球3D打印行业人员招聘与雇佣趋势报告。报告称,4年来市场上对于具备3D打印与增材制造相关技能的人员需求量明显持续上升。4年内发布关于3D打印行业的招聘广告数量增长了18倍,据显示3D打印和增材制造业对工业工程师、机械工程师、软件开发人员、商业和工业设计师、营销经理等五个岗位需求最大。随着需求的增长,企业的招聘难度也在上升。2013年7月,3D打印和增材制造相关岗位的人员招聘难度系数为44,之后难度系数继续增加最高达到60。
当前,3D打印人才市场需求调查显示人才缺口巨大,尤其是创作兼技术设计和实际应用的复合型技术应用人才更加捉襟见肘。3D打印产业涉及的行业特别多,涵盖面又非常广,对人才的需求层次非常丰富,从高层次的技术人才、市场人才、管理人才到中初级的专业技术人才,都有很大缺口。据调查,未来几年我国现有企业对3D打印人才需求量高达800万,而我国所有院校从本科、高职、中职等学校专业建设情况来看,开设3D打印课程的学校目前屈指可数。
有调研数据表明,企业现有3D打印方面人才,依靠企业自身力量培养提高的约占38%,而直接从学校招收的学生占36.5%,从社会招聘占25.5%。作为一个新兴的教育领域,3D打印还远远未能在教育中普及,企业主要从机械、电子工程、工业设计、自动化等专业招收人才,然后向3D打印方向进行培养,而这是满足不了企业的要求的。作为一项制造技术,面对巨大的人才缺口,3D打印倚赖于职业教育为其培养大批的技术技能型人才。

(三)人才培养情况

我国3D打印职业教育正式开始萌芽发展是在2013年,不少职业院校在这一年开设了3D打印或相关专业。2013年3月,湖南信息职业技术学院与湖南华曙高科技有限责任公司合作成立“增量制造技术应用服务中心”,于2012年11月向省教育厅申报“激光加工技术”专业,自 2013年6月开始招收全日制大专学生。武汉职业技术学院机电工程学院3D打印技术中心正式成立于2013年,全国统招80名3D打印技术专业方向学生,并于2014年4月挂牌成立3D打印实训中心。而该专业刚一招生,学生就被武汉6家高新技术企业预订一空。可见3D打印的行业前景早被看好,而现在正值中国制造业转型升级的关键时期,3D打印作为“中国制造2025“重点发展的关键技术,行业迅速升温,人才需求缺口急剧扩大,培养大量的3D打印技术人才刻不容缓。
以下是四所已开设3D打印或相关专业的高职院校信息对比:
学校 湖南信息职业技术学院 广州市白云工商技师学院
专业 激光加工技术专业 3D设计及打印技术
课程 激光原理与技术、激光加工工艺与设备、机械加工技术、工业控制技术、逆向工程与快速成型技术应用、选择性激光烧结(SLS)原理与操作、选择性激光烧结设备(SLS)维护技术、选区激光烧结技术综合应用等。 美术基础、平面设计、立体造型设计、色彩构成、机械制图、CAD辅助设计、Geomagic Studio、3dmax、UG、产品设计表现技法、人机工程学、3D扫描技术及应用、3D打印设备的原理与维护、3D打印材料的功能使用、电子商务应用、3D打印设计综合实训。
培养目标 面向先进制造、激光成型领域的产品设计、开发、制造和管理,主要从事激光设备(SLS)操作、加工、维护以及激光加工产品销售等工作。既可服务激光设备操作与加工岗位,也可成长为制造工艺师、图形设计师及手板制造工程师等。 面向及珠三角地区产品制造企业、3D打印服务业,培养德、智、体等方面全面发展的3D打印技术应用型人才,掌握3D建模与3D打印的知识与技能,具备3D打印技术应用能力,能从事三维扫描仪逆向造型、3D打印设备操作、3D打印设备维护工作,具有良好的职业素质,有职业生涯发展基础的中等应用型技能人才。
学校 北京工业职业技术学院 武汉船舶职业技术学院
专业 三维数字化设计与3D打印 模具设计与制造(3D打印方向)
课程 三维数字化建模、三维数字化设计、3D打印、快速成型技术、高速加工、精密仪器的加工多轴加工、逆向成型技术、自动编程、机械制图与识图、车铣复合加工技术实训、逆向成型技术实训、自动编程实训、五轴加工实训、现代造型设计实训、三维扫描设计实训、3D打印实训、快速成型与高速加工实训。 塑料成型工艺及模具设计、冲压工艺及模具设计、模具制造工艺制订、数控工艺与程序编制、UG软件应用、Pro/E软件应用、模具CAE软件应用、先进制造技术、3D测量、3D制造。
培养目标 数控技术专业划分为三维数字化设计、3D打印与快速成型和精密智能加工技术等三个专业方向,主要面向北京高端制造业,培养掌握三维扫描、三维建模、3D打印、逆向设计和精密智能加工技术等方面的专业技能,具备较强三维数字化设计与加工的高素质技术人才。 面向装备制造业、电子信息行业、汽车制造业、轻工行业、家电行业等企业,如鸿准精密模具(深圳)广西快3、可胜科技(苏州)广西快3、天津三星视界广西快3、意法半导体制造(深圳)广西快3、乐金显示(广州)广西快3等,主要从事模具设计与制造、产品设计、产品检验、3D建模、3D测量、3D打印制造、生产管理等工作。
 
虽然已经有部分高职院校开设了3D打印或相关专业,但完全无法满足会3D打印行业和产业发展的需要,原因如下;
一、3D打印行业升温速度极快,人才需求巨大。而3D打印作为一个缺少教学经验模式可参考的新教育领域,学校本身也并不具备3D打印方面的技术与设备、知识与师资,所以对于多数高职院校而言,建设和发展3D打印专业并非易事,我国开设3D打印或相关专业的高职院校依然较少。
二、3D打印应用领域及其广阔,但很多院校只能量力而行地培养3D打印某一应用方向的人才,根据统计,现在学校主要在以下专业下开展3D打印方向的教育:计算机制造与辅助技术、电气自动化技术、数控技术、模具设计与制造、激光加工技术等。而3D打印在生物医疗、文化考古、艺术创意等领域的应用发展面临专业人才的完全空缺。
三、3D打印技术的发展与更新速度加快,这意味着行业人才及岗位需求也会跟着变化,这就要求教育能跟上行业技术的发展。但在缺乏校企信息互通的情况下,学校往往难以把握科技技术和行业发展情况。

二、专业建设创新理念

和应用型本科不同,职业院校教育具有高等教育和职业教育的双重属性,以培养生产、建设、服务、管理第一线的高端技能型专门人才为主要任务。重点培养产业转型升级和企业技术创新需要的发展型、复合型和创新型的技术技能人才。

(一) 助力中国制造智能转型,培养生力军

中国教育报发文称:他们(职校生)是技能人才,是“中国制造”到“中国智造”的生力军,是实现《中国制造2025》的人才基石,3D打印是实施智能制造的关键技术,它将与互联网、大数据、云计算等相结合,推动传统制造业向智能制造转型。职业学校有必要建设3D打印专业,培养大批3D打印技术技能型人才,以承担飞速发展下的3D打印产业与日俱增的生产任务。

(二)助推职业教育发展升级,寻求新发展

2015年5月,李克强总理在首届“职业教育活动周”启动仪式上作出重要批示:加快发展现代职业教育,要形成“崇尚一技之长、不唯学历凭能力”的良好氛围。技能人才尤其是高技能人才将成为“中国制造2025”的核心力量:一方面是技术研发的重要骨干力量,另一方面又是熟练运用技术的具体操作者。当然,所有高等院校都可以为“中国制造2025”输送人才,但是,就其转型的速度与效率来讲,职业院校显然是站在更靠前的“起跑线”,只要先发力,肯定会成为“领跑者”。长期面临“经费难、管理难、教学难、招生难”四大难题的职业教育迎来发展春天。3D打印在智能制造中扮演着非常重要的角色,是国家重点发展支持的产业,职业院校开设3D打印专业顺应了国家的政策导向和市场的发展需求,对于自身发展和强大亦意义重大。

(三)改变职业教育人培定位,转型人才观

一直以来,职业院校的定位往往是为企业培养专业技术工人,然而这不能满足社会的需求,社会对职业教育的认知普遍是“低端、底层”的固化印象,这也让职业教育难以走出其自身的发展局限。3D打印作为一项高新科技技术,发展非常快速,产业对人才的要求不仅仅是懂得技能,还要求具有创新能力和与时俱进的能力。这是职业教育改造自我、发展创新的良好契机,3D打印是一个新兴的教育领域,学校可通过建设3D打印专业创新人才培养模式与理念,提升技术高度与素质高度,实现从培养“工人”到培养“工程师”的升级转变,职业教育要立足于为企业培养高素质的工程师和技术创新型人才。

(四)推进职业教育双轨化,提高就业率

考虑到中国发展和产业升级的需要,以及当下大学毕业生就业难,还有人口基数对创造就业的紧迫需求,我们应该继续重视有劳动力密集特点的制造业,重视和优化职业技术教育,为中国制造业的升级和中国经济的升级转型做好基础工作。职业教育双轨化,是指学生进入实习阶段后即有“双重身份”,他们既是学校学生,同时又是企业员工。从而理论与实践相结合,理论学习有助于提升学生的操作技能,实际操作又加深了对理论的理解。让学生在毕业之前即懂得如何做员工,夯实知识与技能,具备就业的核心竞争力。

三、人才培养目标

本专业主要面向当地产品制造企业、3D打印服务企业,培养具备与3D打印专业技术领域文化素养和职业道德,掌握3D建模与3D打印的知识与技能,具备3D打印技术应用能力,能从事3D产品设计、三维扫描仪逆向造型、3D打印设备操作、设备维护、咨询服务和管理岗位等工作,有一定的自我学习、自我发展能力、创新、创业能力和良好的职业素养的高素质技术技能人才。
本专业所培养的人才应具有以下知识、技能与职业素养:

(一)知识目标

1、掌握一定的文化基础知识、人文社会科学知识、英语、计算机应用及体育与健康等基础知识;
2、掌握机械工程图的识读与测绘、工程材料、电工电子技术、人机工程学等专业基础知识;
3、掌握3D打印机基本结构与原理、三维扫描仪的基本结构与原理、三坐标测量仪的结构与原理、产品质量控制等专业技术知识;
4、掌握相关CAD/CAM/CAE软件的基本操作、产品造型设计、产品外观设计等软件应用方面的专业技术知识;
5、掌握3D打印机、三维扫描仪的组成、机械结构、电气控制组成、数据处理、机床维护与保养等方面专业技术知识;
6、了解数控加工技术、模具设计与制造技术、现代工业生产管理等相关领域的拓展知识。

(二)技能目标

1、能对常见3D打印、三维扫描、三维测量设备,进行分析、应用、操作、日常维护与维修;
2、能分析典型零件的结构,使用UG、Pro/E等三维造型软件进行三维造型,使用分析软件对产品进行分层等参数设置,合理选择加工方法及设备,能进行单件产品的调试及小批量生产方案制定,并能进行产品质量分析、零件加工成本的核算;
3、能应用常见三维扫描仪,对典型零件进行工艺性分析,制定合理的扫描方案,使用专用的数据处理软件(Geomagic、UG等软件)进行点云数据的处理,生成曲面;
4、能用抛光机、打磨机等后期处理工具3D打印产品进行后期加工,进行产品上色和后期设计;
5、能有一定的英语表达能力及英语技术资料的阅读能力;
6、能依据所从事职业活动具备良好的职业道德,并具备写作、表达能力、人际沟通能力;
7、能查阅和处理专业手册、文献资料。

(三)素质目标

1、具有良好的思想品德、行为规范和职业道德;
2、具有爱岗敬业、勇于创新、艰苦创业的精神;
3、具有健康的体魄,较强的心理调节能力和良好的心理品质;
4、具有终身学习的意识和能力,具有分析和解决问题、语言文字表达、团结协作和社会活动等素养。

四、课程体系建设

目前,我国职业教育未能根据自身特点进行准确定位,侧重于专业知识的讲授,弱化了对学生综合素养的提升及实务、实践能力的培养,导致学生所学知识不能满足社会需求,出现就业困难与企业用人荒的尴尬局面。改变这种局面,首先要从最关键的课程体系及教学计划入手,扭转这种尴尬局面产生的根源。
深入行业、企业调研,了解专业对口企业岗位需求现状及未来动态,严密分析3D打印主要工作岗位的典型工作任务及职业能力要求,以此为基本依据,进而推导出相应的专业具体课程,从而建构契合行业发展趋势和专业人才培养目标的课程体系及教学计划。

(一)专业核心能力

专业核心能力 专业核心能力描述
3D打印设备操作与维护 能熟练操作常见类型的各种3D打印机,依据客户的要求进行产品造型,并进行文件格式的转换(转换为STL格式文件),并能进行设备的安装调试、操作、加工参数调整等,能进行3D打印机基本的维护。
三维扫描 使用常见类型的三维扫描仪,并且对其进行系统标定,评价检验精度,能够对典型零件进行合理的工艺分析,制定扫描方案,选择合适扫描参数完成扫描,并且对生产的点云运用专用的点云处理软件进行编辑、简化、处理,生成所需要的曲面结构。
产品造型 使用目前国内外流行的CAD/CAM软件(AutoCAD、UG等软件)进行零件外观、结构设计,利用其CAE功能进行工艺分析等操作。
后期工艺 对3D打印产品进行后期打磨、抛光、上色等加工处理,懂得3D打印产品的后期加工原理、方法和处理技巧。
 
 

(二)专业课程设置

现代社会需要综合素养高的全面复合型人才,在保证专业素养提升之外,要注重对学生综合素养的提升。社会需要的是满足专业技能岗位的“职业人”,而不是仅仅掌握书本知识的“学生兵”。“职业人”需要具备专业技能,同时兼具岗位所需职业素养,这样的综合素质人才才能为企业所接受。因此,根据3D打印专业特点将以下几类课程加入3D打印专业课程体系,并进行了适度合理的配置。
1、通识课程:其中包含人文素养课、职业素养课、公共基础课。致力于全面提升学生在专业素质之外的综合素质,提升学生沟通、管理、创业等职业素养与实用型基本知识,将与岗位有关的职业素养课程植入课程体系,培养学生具备对特定行业和岗位的适应能力以及岗位所要求的各项素质。
2、实务操作与实习实践课程:高职院校要培养一线高技术人才,须加强实务操作能力,增加实习实践类课程。因此需在一年级开始就加强实际动手操作、锻炼夯实基本功;到一线体验真实工作环境与工作内容,这样才能在后续更高阶段发现问题、改进工艺流程、创新优化设计。
3、知识技能拓展课程:与专业相关的知识面拓展,旨在促进学生专业知识、专业技能、职业视野、就业广度拓展。
3D打印专业课程体系:
课程分类 具体课程举例
通识课程 公共基础课:语文、应用数学、实用英语、IT实用技能、体育与健康、思想政治、电子商务、创业基础
人文素养课:设计心理学、美学与艺术鉴赏、应用心理学
职业素养课:职场沟通与礼仪、职业道德、职业发展与生涯规划、应用写作
专业课程 专业基础课:工业设计基础、电子电工技术、产品设计材料与工艺、机械工程基础、平面设计、立体造型设计、人机工程学、产品设计表现技法、工业设计方法学
专业核心课: 3D打印技术、UG软件应用、三维扫描技术、3D打印设备使用与维护
专业拓展课:3D打印与中国智造、3D打印云平台战略、3D打印创客学堂
实训操作课程 AutoCAD软件应用、3D max软件应用、3D打印设备的安装与调试、3D打印设备的操作应用与维护、逆向成型技术实训、现代造型设计实训、三维扫描设计实训、快速成型与高速加工实训、产品后期工艺实训、3D打印综合实训
实习实践课程 企业观摩、认知实习、顶岗实习、创业模拟
 

(三)专业教学计划

中国教育普遍存在“重理论,轻实践”的情况,以这种教学理念为指导培养出来的学生大多“眼高手低”、“高分低能”,与高职院校以培养技术人才的目标相违背。高度重视学生实践能力的培养,在教学计划上重视实践意识的培养。学生具备一定实践能力之后,再加深理论知识学习,以理论更好地指导实践,实现理论与实践的结合。3D打印专业作为一个新兴的教育领域,我们将过去各类专业课程及教学思路去粗取精后进行创新,确定如下教学计划:
第一学年:通识课程、专业基础课程和企业观摩认知。让学生在掌握文化基础课程的基础上对学科、职业、行业、企业有所认知。主要学习地点在学校,企业认知和观摩在企业,同时要注重培养学生的综合素质,鼓励和引导学生形成主动学习、勇于探索、追求创新、广泛关注行业发展等良好学习特质。
第二学年:专业课程学习和技能实训课程。专业课程包括专业基础课程、专业核心课程和专业拓展课程以及技能实训课程,旨在让学生掌握3D打印主要职业技能,培养熟练的技术技能型应用人才。第三学期在学校实训室学习职业技能课程,第四学期到企业进行岗位技能实习。
第三学年:以顶岗实习为主,同时采用企业课堂、远程教学、返校学习等方式进行岗位教学和职业教育,旨在促进学生满意就业、终身发展。这一学年的课程围绕四个重点开展:一以学生社会适应能力、沟通交往能力训练为重点,德育教师开展心理辅导、职业指导教师开展职业发展常识教育为主;二以在学生初接触岗位时培养其对行业和岗位热情为重点,对学生的实习过程展开全面指导;三以激发学生实践学习积极性、推进毕业生由“学生兵-合格职业人”转变为重点,以专业技能提升、顶岗实习考核、心理辅导为主;四以满足学生职业规划、求职准备、完成学业、自我创业等需求为重点,以毕业设计制作、简历编写、面试技巧训练、创业基础课为主。

五、教学理念方法

(一)教学理念

职业院校学生的培养目标是具备一定的技术应用能力、解决实际技术问题的能力和创新设计能力,是高素质复合应用型人才。但是,至今很多高职院校仍然大量采用传统“教师讲、学生听”的教学方法,采用灌输填鸭式教学,墨守以教师、书本、课堂为三中心的传统教学理念,未能真正激发学生的学习主动性,未能实现学生在教学过程中的主体性地位,从根本上扼杀了教学的活力, 使得教学质量远远落后于国外的高校,与时代的需求严重错位,也满足不了学生的学习与发展需要, 严重制约着创新人才的培养。
为适应社会人才需求及人才发展需要,高职教育应转变教学理念,将原本的以教师为主体转变为以学生为主体,发挥学生的自主性、探究性、实践性,激发学生自主学习的意识和兴趣,由“授之以鱼”变为真正的“授之以渔”,重视实践实训,才能实现职业教育的目标,为社会提供高质量技能人才。
1、学生主体性教学观
职业院校学生不应该被简单地视为受教育者与知识的被动接受者, 他们是教学的主体、自我教育与发展的主体, 是知识的主动建构者和探索者。在信息技术高度发达、具体知识信息触手可及的今天, 学生需要的不是来自于教师的知识传递而是高屋建瓴的思想启发。结合高技院校学生培养目标,高职院校是为社会培养技术技能型人才,重在技术的掌握及新技术的应用。因而, 高职教师的任务不再仅仅是传授知识, 而是激励学生、启发学生、帮助学生自主发展, 让学生掌握自我发展的主动权。只有将学生作为教学主体,激发学生的学习热情,发挥学生的主动性,才能实现职业教育的目标。
2、“授之以渔”教学观
“授之以鱼不如授之以渔”, 这是我国古人对教学过程本质的深刻洞悉。“授之以渔”是一种朴素的建构思想, 一种实践的教学观。它表明学习原本不是从老师那里或从书本上获得现成的知识, 而是一种在实践过程中自悟自得的过程。17世纪捷克教育家夸美纽斯在“大教学论”的扉页就开门见山地提出了“少教多学”的教育理想, 认为教学条件下的学生的学习是有着相当多的自主建构的时空的。这里强调的是启发式教学, 诱导学生自主学习、思考与建构。“授之以渔”教学观强调的就是是师生之间、生生之间“交流”与“对话”的过程, 不再以传授知识为目的,而是要引导学生去探索知识,形成自己的学习方法,构建自己的学习路径,这样,不管在校或是毕业,学习都将会成为个体化的行为,也会为终身学习打下基础。
3、实践主义教学观
多年来,受应试教育及精英教育的影响,职业教育走上了和大学教育相似的道路,重理论、轻实践,重分数、轻能力,走入发展误区,混淆了自身与大学教育培养目标的不同,而且很多职业院校将“脱专升本”作为自己的发展目标,忽视了自身的真正使命。职业教育是不同于大学教育的一种高等教育,是国家为了培养技术人才而设立的,与大学在本质上没有高下之分,只有使命不同。技术是强国之本,实体经济是托起一个国家的支柱,实体经济的发展需要大量的技术人员,而职业院校肩负着这样的使命。德国能够在席卷全球的经济危机中独树一帜,岿然不动,很大原因是因为实体经济的雄厚,而这在很大程度上归功于德国职业教育的成功,在于德国职业教育为德国培养了千千万万的技术人才。中国职业院校的发展在于摒弃对大学教育理念的追随,回归职业教育本源,注重对学生实践能力的培养,实际操作能力的训练,培养出技术过硬,业务能力强的人才,这才是职业教育的发展方向。
树立实践主义教学观,这既是高职教育的教学特色所在,也是培养高技能人才的基本保证。高职教学方法的实践性主要体现为以下几方面:一是互动性,更加重视学生的参与;二是根据专业实际合理确定理论教学与实践教学的比例,加强学生的专业技能培养,坚持以实践为本;三是把学业与就业、创业紧密结合,更加注重职业素质的培养,努力使学生通过实训教学获得就业技能和创业本领。将实践主义教学观贯穿整个教学过程,以培养学生实际操作能力、技术能力为目标,才是真正实现职业教育的归位,才能为国家科技强国打下坚实的基础。

(二)教学方法

高职教育创新教学方法是高职教育创新的主要内容,缺少教学方法的创新,就不能保证创新性高职教育目标的实现。高职教育教学方法的创新要把握以下几点:(1)体现自主性与合作性;(2)强化实践性与应用性;(3)强调多样性与综合性;(4)突出探索性与创造性。高职教育的教学方法并非固定不变的,但万变不离其宗,遵循高职教育教学方法创新原则,时刻紧跟时代的步伐,不断创新,不断变革,才能推动职业教育的发展更上一个台阶,为国家培养出优质人才。
 
结合3D打印专业课程的特点,我们在专业教学过程中主要采用和推行如下教学方法:
1、项目教学法
“项目教学法”最显著的特点是“以项目为主线、教师为引导、学生为主体”,3D打印作为一门实操性很强的专业,不仅要培养学生掌握三维建模、逆向工程、3D打印、后期工艺等各个环节的操作技能,更要让学生熟练地进行整个3D打印过程,具备执行一个完整项目的能力。采用项目教学法,能够有效地将分段式、零散的学习内容和技能融会贯通,并起到检验学习效果的作用。
2、任务驱动法
任务驱动教学法符合探究式教学模式,适用于培养学生的创新能力和独立分析问题、解决问题的能力。将配合学校实际需求,根据每节课的学习内容,合理地设计教学任务,学生根据任务要求,进行问题分析、问题解决、小组讨论等环节,让学生发现问题,引发认知冲突,以便引入新知。采用历史一体化教学,在学生的知识不断深入的过程中,其技能也是相应提升的,因此可以在每节理论课之后设置一个小的实训任务,得到巩固知识和技能的双重效果。
3、开拓引导法
3D打印时一个快速发展的高科技行业,新的技术成果和应用案例不时涌现。我们要实时收集一些行业热点问题带入教学,以刺激和引发学生的思考与探索欲望,使学生获得关于自己学习的学科的全面认知,放开眼界,而不仅仅是立足于所学知识和技能本身,提高思维的广度和高度。
4、案例教学法
3D打印应用领域非常广泛,涉及工业机械、生物医疗、文化考古、艺术创意等很多行业,每个行业有其不同的环境和特点。在专业教学过程中,运用典型案例教学将学生带入特定应用行业的“现场”,引导学生自主探究性学习,以提高学生分析和解决实际问题能力。
5、模拟教学法
以学校实训室为载体,模拟企业或创业情景,对学生进行岗位工作和创业过程的模拟训练,从模拟中分析学习与实践之间的距离与落差,找出教学过程中的难点与薄弱点,从而及时进行集中重点的补充训练,为学生顺利走入企业实践打下基础。

六、教学配套资源

(一)创新思路

1、核心理念
在教材设计上,进行配套教材重新开发,融入全新的教学理念、教学方法,每门课程配套教师手册、学生手册及相关辅助工具、资源、实训平台等。这充分体现以全面素质教育为基础、以就业为导向、以职业能力为本位、以学生为主体的理念,同时在形式上结合多介质、多媒体,支持全程教学环节,满足不同教学所需的立体化教学方案。
2、开发原则
教材可实现“1+N”,“1”即基础教材,不改变教育部教学大纲和要点要求的情况下,进行表现方式,案例及教学互动等综合创新。“N”则是围绕基本教材,进行多本老师实训教材,学生实训教材,教师学生指导手册,电子教材等综合资源的开发和创新。只有具备这些,我们的培养理念才能真正落地。

(二)开发内容

在教材设计上,进行配套教材重新开发,融入全新的教学理念、教学方法,设计全新的教材体系,涵盖核心教材、教师手册、学生手册、实训教程/指导书以及课件讲义、电子资料、视频动画等配套教学资源。
1、核心教材
核心教材是整个教学环节的“剧本”,它引领着教学活动的开展,因此它的开发要打破传统教材设计理念,考虑学生特点,依据学生兴趣,突出实用性,借鉴海外优质教材,并与国内实际相结合,打造符合人才培养目标的实用性教材。
2、教师手册
教师手册是教师开展教学活动的“剧本”,具有指引性作用。依据人才培养目标,打造完善系统的教师手册,全方位、全过程指导教师教学。
3、学生手册
以全新的理念设计,创新阐述该门课程在整个专业知识架构中的位置及重要性,以及学习该门课程对自身未来发展的作用,以使学生对课程学习有全面的认识。同时,增加与课程内容相关的知识点,开拓学生的知识面,引导学生自主学习,主动拓展自己的学习途径,全方面提升自己。如:数学对于学生未来职业的的作用主要体现在培养学生逻辑思维,提升学生发散思维能力。
4、实训教程/指导书
全方位细化实训教程/指导书,具体分解实训步骤,将实训教程/指导书细化为学生可以自主学习的教程,详细全面指导学生自学,提高学生主动学习、动手实践的积极性,真正发挥实训教程的指导作用。
5、其他配套教学资源
建设体现教育教学改革最新成果和特色的、开放共享型的配套教学资源库,主要包含基础教学资源(如案例、习题、试卷、图片、表格、flash动画、电子课件、视频等)和高级教学资源(有三维立体影像、计算机创作环境、相关的计算机资源等)、线上资源开发、多媒体资源、MOOC学院等。

七、实训体系建设

(一)实训室设计理念

一直以来秉承“回归教育本源”的产品服务设计理念,真正从地方当前及未来的产业布局规划与发展需求出发,从行业企业对人才及岗位技能的需要出发,倒推院校学科专业设置与人才培养模式创新,重新梳理教学计划及课程体系、实训体系,进而设计、建设、改造提升与之相匹配的实训室体系及后续综合服务体系,拓展学生的实习就业创业服务体系、职业规划及终生培训体系。立足当下,更着眼未来。
1、以岗位务实知识技能为导向,基于工作过程,实现“教、学、做”有机融合。
实训室设计规划充分考虑实际工作岗位对于专业实务知识与操作技能的要求,让学生身临其境体验职场工作氛围。以紧密衔接专业课程的现场实训教学为主题。从根本上改变传统教学“重理论、轻实践、缺实战”的弊端,将实训教学与专业课程紧密结合,全面提升学生动手能力,将知识融于实践并在实践中深入理解、积累实务操作经验。
2、内涵丰富、化繁为简,可视化教学实训资源有效搭接。
通过搭建技术支持平台及多种终端展现形式,利用可视化教学工具(视频、虚拟仿真、FLASH等)将事物及其发展变化的形式和过程,用仿真化、形象化的方式表现出来。根据课程配套的教学资源(实训教程、指导手册、课件、案例等),可将概念、原理、问题和解决方法等知识点、技能点进行可视化处理,使抽象的概念学习、操作技能变得容易理解并能够快速掌握,让教学实训变得高效、简单。通过专业网站及资源库建设,进一步提升专业内涵及品牌影响。
3、贴身高效的运维及培训认证、专业竞赛、研讨交流、创业就业等系列增值服务创新拓展。
实训室建成后,秉承“建好—用好—持续用好”的原则,将提供贴身式的高效运维服务与师资培训服务;后续将根据需要协助院校开展各类培训与资质认证、专业技能大赛、实践教学研讨会等各种形式的增值活动,同时搭建学生创业就业综合服务平台,有效提升实训室的综合价值。

(二)实训室建设内容

以提高学生实践技能、强化职校实训教学水平为己任,凭借多年的增值教育服务根基,针对目前职业院校3D打印专业人才培养与社会需求方面显现的问题,提出3D打印专业实训室综合解决方案,助力职业院校3D打印专业学生全面发展,提高院校教学实训水平,促进行业健康发展。
1、实训室建设:3D打印过程一般包括了扫描数据收集、数字建模处理、打印输出、后期加工等几个过程,针对每一个过程我们可相应建立专门的实训室,保证学生能够充分地掌握每个过程的相关技能。
2、实训教学体系建设:实训教程/指导书、操作手册、案例、课件、视频等完善的课程包资源,测评工具等。
3、线上线下联动建设:线上实训平台资源,如3D模型库、电子试题库、电子教案共享库等。

八、师资队伍建设

(一)建设理念与目标

建设一支既能从事理论教学,又具备过硬专业技术能力,既能从事实践教学,又能够适应技能型人才培养要求的师资队伍,是建设国家示范院校系统工程的重要环节。高职教师队伍建设旨在将职业院校教师队伍建设成为掌握“理论+技能”的双师型教师队伍,满足技能性和实践性的教学要求。同时,将师德培训纳入培训体系,培养真正爱教育,将教育事业当作终身事业的教师。
一个合理的“双师型”师资队伍是由专业基础课教师、专业理论课教师、专业基础实验课教师、专业理论课实验教师和“双师型”教师组成的有机整体,是一个团队。这样一个师资队伍既能讲授专业基础课和理论课,又能指导技能训练。因此在强调教师个体“双师”素质建设的同时,更要从师资队伍的整体强调“双师”素质,这样使得不同教师间得以互补。 “双师型”师资队伍建设的目的是使我们的教师不仅具有较高的理论水平,而且具有较强的实践能力。因此从“双师型”教师队伍建设的目标来看,是要促使教师以较强的实践能力改革教学,促进学以致用,同时以必要的理论指导具体的实践活动。因此,个体“双师”素质的培养是不可替代的。加强“双师型”或称“双师素质”师资队伍建设,是高职院校教育自身发展和培养技能型人才的内在要求,“双师型”或“双师素质”教师在专任教师中的比例,是师资队伍建设的一个重要结构指标。

(二)提升方法与途径

在师资队伍建设上,要以形式突破创新,整合社会资源,强化社会培训力量,完善职业培训制度,通过综合能力培训、教师校外实践进修、教师境外考察交流、引进兼职师资和顾问、提升教师奖励机制等形式,全面提升教师的基本素养、职业精神、专业能力。
1、基本素养提升
教师基本素养培训旨在让职业院校教师掌握基本的信息技能,实训软件操作能力,职业核心能力培训,同时依据国家“大众创业,万众创新”的政策对教师进行创业能力的培训,全面提升教师综合素养。
2、职业精神提升
教师只有具备了爱教育的精神,以教育为终身事业的信念,才能严谨治学、廉洁从教、为人师表、为祖国培养高素质的人才。对教育的热爱集中表现为爱岗敬业,这既是教师坚持为人民服务的宗旨,也是所有教师实现自我价值,获得个人满足,完成人格升华、实现个人价值的有效途径。因此,将提高职业精神作为加强师德修养的一个重要主题,不断提高教师素质,才能适应时代需要,实现百年树人的重任。在教师培训中,加强爱岗敬业培训,加强师德教育,加强师生交流,让教师以身为范,以身作则,树立榜样的力量,引领学生成才成人。
3、专业能力提升
师资队伍专业能力提升主要通过加强管理人员培训,增加师资进修及研习,全面提升管理人员及师资队伍的专业水平,提升学校软实力。
院校管理人员能力的高低是影响院校发展的重要因素,加强管理人员培训,增强管理人员水平,加强能力拓展训练,对于更新管理人员观念,提升执行力、领导力、凝聚力,加强团队归属感、荣誉感具有重要作用。同时有利于提高同事间的沟通和理解,降低内部沟通成本和协作成本,实现“确实认识自己体会和实践现代职业化员工的基本素质和修养”,提高自己在工作中的核心竞争力,突破自我设限,培养自我控制能力,挑战自我,重新认识自我。
制定系统的教师进修与践习计划,通过利用专业机构广泛的社会渠道、丰富的教育资源和专业的技术服务条件,强化教师的能力培养,根据不同教师情况,制定短期培训计划、学位研修计划、践习计划、海外交流计划等,加速提升专业带头人、骨干教师、“双师”型教师、兼职教师等各类人才的培养。

九、创新增值服务体系

1、实训室运营与实训师资外包服务:
2、创新创业活动运作:
3、学生职业规划与就业服务: 
4、职业资质认证与培训: 
5、创新创业孵化中心:
6、校企合作创新研究中心: 
7、创新学生管理体系: 
8、课程资源定制开发:
9、通过校企合作;

十、主要设备配置

(1)设备配置
序号 名称 型号 技术参数 数量 单价/元 总价/元
1 桌面FDM CR-2020 1、打印尺寸:200*200*200mm
2、打印速度:≤200mm/s
3、打印精度:±0.1mm
4、可用耗材:PLA/ABS/木材/软胶TPU/含铜/碳纤维等
5、打印层厚:0.1-0.4mm可选
6、机器净重:17KG
7、机器外包装尺寸:520*530*620mm
5 8200 41,000
2 桌面级SLA 3D打印机 大业激光
小方
1.打印尺寸:130*130*180 mm
2.层分辨率:0.025/0.05/0.1mm
3.最小壁厚:0.3mm
4.最小孔径:0.5mm
5.XYZ轴分辨率:0.05mm
产品特点:
桌面级SLA设备,能打印精度高,表面光滑的工件,速度更快(能达到25mm/hour),使用更方便,支持脱机打印,材料更换简单,且可用材料广泛,是对FDM 3D打印设备非常有效的补充。
5套 44000  
 
 
 220,000
 
 
 
3 桌面级SLA 3D打印机后处理工具 大业激光
UV-030A
 
备注:小方光固化3D打印机的附件,配合3D打印机使用,保证了打印件的质量。
5套 6000 30,000
4 DLP打印机 大业D100 1、成型原理:DLP面成型
2、打印机外观尺寸:370*370*750mm
3、成型空间:96*54mm
4、打印精度:XY方向0.05mm Z方向0.025mm
5、打印材料:可铸造光敏树脂
6、打印光源:UV LED  20000小时
7、传输方式:USB WiFi
8、文件格式:STL SLC OBJ DAZZLE
9、电源:220V
1套 180,000 180,000
5 工业FDM CR-750 1、机器尺寸:750*750*750mm
2、打印精度:0.08-0.5mm
3、打印速度:20-180mm/s
4、工作台载重:12公斤
5、定位精度:xy轴0.011mm Z轴0.025mm
6、喷嘴直径:0.4mm
7、文件格式:STL OBJ G-GODE
8、打印耗材:pla  1.75mm
1套 118,000 118,000
6 高精度桌面扫描仪 大业DS130 1、产品型号:DS130
2、扫描原理:非接触式蓝关扫描仪
3、精度:≤10μm
4、相机分辨率:2*130万像素
5、扫描范围:100*100*75mm
6、数据格式:STL
7、重量:14KG
8、传输方式:USB 3.0
9、拼接方式:全自动拼接
10、工作温度:0℃~30℃
1 88,000 88,000
7 PLA 白色 以白色材料为主,其它颜色为辅,颜色的多样能增加学生学习的兴趣,增强学生对颜色的认知,很多趣味的产品也需要能有多种颜色的变化。 20KG 138/kg  
 
5,520
 
 
ABS 白色 ABS树脂抗冲击性、耐热性、耐低温性、耐化学药品性及电气性能优良,还具有易加工、制品尺寸稳定、表面光泽性好等特点,容易涂装、着色,还可以进行表面喷镀金属、电镀、焊接、热压和粘接等二次加工,广泛应用于机械、汽车、电子电器、仪器仪表、纺织和建筑等工业领域. 20KG
桌面级SLA光敏树脂耗材 红色  
 
 
满足桌面级SLA 3D打印机,有红、黑、白、透明4种颜色。
15  
1,200
 
18,000
黑色
白色
透明
  硬件设备总价 700520
 
 
 
1
投影仪 爱普生(EPSON)CB-X31 投影画面尺寸:40-300英寸
推荐画面尺寸:80英寸-100英寸
国标亮度(ANSI流明):3200流明(依据ISO/IEC 21118)
标准分辨率:XGA 1024X768
对比度:10001-20000:1
投影光源:UHE灯泡
显示技术:三片LCD
是否支持2D转3D:是
灯泡寿命:8001-10000小时
1套 5,500 5,500
 
2
功放   SAST/先科 SA-5016 定压定阻功放机 1 800 800
 3 音箱   狮乐BX101 60W 音箱 2个 1,450 2,900
 
4
无线话筒   SAST/先科 ok-01无线话筒(2个),话筒支架1个 2个 380 760
 
5
多功能讲台   太极剑 HK890(稍微改装)(含配套教师椅子1张) 1张 2,300 2,300
6 24口交换机   TP-Link SG3428全千兆网络交换机,企业专用钢壳 3台 2,100 6,300
7 展柜   多层玻璃展柜 2 3,000 6,000
8 储物柜     1 4,000 4,000
9 配套产品总价 28560
 
 
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