3D打印技術(shù)對(duì)高職教育的影響研究

摘 要：隨著3D打印的興起，應(yīng)用越來(lái)越廣泛，且不斷有學(xué)者將其應(yīng)用于教育中。介紹了3D打印技術(shù)在多領(lǐng)域應(yīng)用的案例以及在高職教育領(lǐng)域中的廣泛應(yīng)用也將是必然的，對(duì)教師的教學(xué)和學(xué)生的學(xué)習(xí)等許多方面都具有十分明顯的影響效果。

關(guān)鍵詞：3D打印技術(shù)；應(yīng)用領(lǐng)域；高職教育

2012年4月，英國(guó)《經(jīng)濟(jì)學(xué)人》刊文認(rèn)為，3D打印技術(shù)將與其他數(shù)字化生產(chǎn)模式一起，推動(dòng)第三次工業(yè)革命的實(shí)現(xiàn)。我國(guó)科技部已將打印技術(shù)納入國(guó)家計(jì)劃，表明我國(guó)政府給予打印技術(shù)高度的重視和認(rèn)可。

一、3D打印技術(shù)簡(jiǎn)介

3D打印機(jī)，即快速成形技術(shù)的一種機(jī)器，它是以一種數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)，運(yùn)用粉末狀金屬或塑料等可黏合材料，通過(guò)逐層打印的方式來(lái)構(gòu)造物體的技術(shù)。3D打印技術(shù)類似傳統(tǒng)打印，區(qū)別主要在于其使用的“墨水”是實(shí)實(shí)在在的原材料。3D打印機(jī)是通過(guò)材料熔融等技術(shù)，使特定的金屬粉或可塑性高的材料熔化，按模型圖的尺寸一層一層地疊加“鑄造”起來(lái)，最終把模型圖變成實(shí)物?？焖俪尚图夹g(shù)是3D打印技術(shù)中最關(guān)鍵的技術(shù)，根據(jù)所用材料及生成片層方式的區(qū)別，可大致歸納為擠出成型、粒狀物料成型、光聚合成型三大技術(shù)類型，每種類型中又存在一種或多種技術(shù)工藝，但主要包括SLA、SLS和FDM等三種工藝。

二、3D打印技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域

3D打印機(jī)可應(yīng)用在任何行業(yè)，只要這些行業(yè)需要模型和原型。以色列的Stratasys公司認(rèn)為，3D打印機(jī)需求量較大的行業(yè)包括政府、航天和國(guó)防、醫(yī)療設(shè)備、高科技以及制造業(yè)。

1.航天航海領(lǐng)域

比如GE中國(guó)研發(fā)中心的工程師們用3D打印機(jī)成功“打印”出了航空發(fā)動(dòng)機(jī)的重要零部件。

2.音樂(lè)行業(yè)

比如在2013斯德哥爾摩藝術(shù)黑客節(jié)上，Lulzbot 3D打印機(jī)不僅為參加的藝術(shù)家和黑客們打印出藝術(shù)節(jié)的LOGO，而且作為一個(gè)表演項(xiàng)目，它還一邊播放古典音樂(lè)一邊相應(yīng)地打印出可視化的音樂(lè)作品。

3.醫(yī)療行業(yè)

一位83歲的老人由于患有慢性的骨頭感染，因此換上了由3D打印機(jī)“打印”出來(lái)的下頜骨。

4.建筑設(shè)計(jì)業(yè)

DUS公司3D打印展覽館目前正在利用3D打印技術(shù)準(zhǔn)備打印全球最大的3D打印房屋，該公司使用名為KamerMaker的3D打印機(jī)，高達(dá)6米，可安置在廢棄集裝箱內(nèi)。KamerMaker的功能與桌面3D打印機(jī)相似，可在連續(xù)層次中擠壓出熱塑料。它還可以用來(lái)打印較小物件，比如板凳。

5.制造業(yè)

比如微軟的3D模型打印車間，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)出來(lái)之后，通過(guò)3D打印機(jī)打印出來(lái)模型，能夠讓設(shè)計(jì)制造部門更好地改良產(chǎn)品，打造出更出色的產(chǎn)品。

三、3D打印技術(shù)對(duì)高職教育的影響

3D打印技術(shù)在高職教育領(lǐng)域中的廣泛應(yīng)用也將是必然的，對(duì)教師的教學(xué)和學(xué)生的學(xué)習(xí)等許多方面都具有十分明顯的影響。

1.可作為教學(xué)輔助工具

史玉升教授認(rèn)為：“3D打印技術(shù)的最大優(yōu)勢(shì)在于能拓展人們的想象空間。不論是教師還是學(xué)生，一旦他們有新的想法時(shí)，都可以通過(guò)3D打印技術(shù)去實(shí)現(xiàn).這使得日后的教育將變得更靈活，使得學(xué)生日后不光是單純接受知識(shí)的被動(dòng)者，還將成為對(duì)知識(shí)主動(dòng)的探索者?！币虼嗽诮虒W(xué)中，運(yùn)用3D打印技術(shù)可作為教學(xué)輔助工具，深化學(xué)生對(duì)抽象知識(shí)的領(lǐng)悟，加深理解，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率，并將復(fù)雜的知識(shí)變得更容易理解。

2.可以將復(fù)雜的知識(shí)變得更加容易理解

在高職教育中，很多課程中教師都希望將抽象的知識(shí)轉(zhuǎn)化為具體的模型，而3D打印技術(shù)的應(yīng)用有助于營(yíng)造真實(shí)的問(wèn)題情境，以便學(xué)生可以更形象、直觀地去理解所學(xué)的東西。如：CAD教學(xué)面臨的一個(gè)挑戰(zhàn)就是，激勵(lì)學(xué)生們?nèi)ピO(shè)計(jì)模型，在他們還未能親眼看見(jiàn)、觸摸或者感覺(jué)他們的設(shè)計(jì)的時(shí)候。對(duì)于很多學(xué)生來(lái)說(shuō)，他們?cè)O(shè)計(jì)的模型，只是停留在電腦上的設(shè)計(jì)，通常都是無(wú)法真實(shí)獲得的。一臺(tái)3D打印機(jī)能夠得到學(xué)生設(shè)計(jì)的3D模型，一個(gè)塑料版本，讓學(xué)生實(shí)實(shí)在在地看到自己的設(shè)計(jì)。

3.學(xué)生自主探索創(chuàng)新的工具

當(dāng)前的教學(xué)改革更加注重學(xué)生自主學(xué)習(xí)自主探究能力的提高，打印機(jī)對(duì)于這一理念在教學(xué)中的實(shí)施，將會(huì)起到如虎添翼的作用。學(xué)生使用3D打印技術(shù)可以創(chuàng)意未來(lái)，在美國(guó)阿拉巴馬州的萊姆斯通職業(yè)技術(shù)中心，當(dāng)?shù)馗咧袑W(xué)生普遍使用3D打印機(jī)進(jìn)行設(shè)計(jì)和建模，他們可以操縱并深入研究這些模型。同時(shí)，他們還可以馬上對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行修改并且與其他師生就不同的工程方法進(jìn)行討論。

參考文獻(xiàn)：

[1]趙陽(yáng).3D打印技術(shù)及應(yīng)用[J].電腦知識(shí)與技術(shù)，2013（2）.

[2]劉翠.3D打印技術(shù)及其在職業(yè)教育領(lǐng)域中的應(yīng)用[J].電子制作，2014（6）.

[3]楊潔.3D打印在教育中的創(chuàng)新應(yīng)用[J].中國(guó)醫(yī)學(xué)教育技術(shù)，2014（2）.

作者簡(jiǎn)介：

1.方月娥（1978—），女，湖南水利水電職業(yè)技術(shù)學(xué)院。研究生，講師。

2.肖雄亮（1978—），男，湖南三一工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院。研究生，副教授。

編輯 趙飛飛