淺談3d打印與中學創(chuàng)新教育

陶唐銀

【摘要】3D打印即快速成型技術(shù)的一種，它是一種以數(shù)字模型為基礎(chǔ)，運用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料，通過逐層打印的方式來構(gòu)造物體的技術(shù)。隨著科技的進步與發(fā)展，3D打印技術(shù)已經(jīng)普遍應(yīng)用于我國的中學教育當中，為傳統(tǒng)的教學模式注入了鮮活的動力。本文圍繞3D打印技術(shù)的局限性展開論述，并深入探討了3D打印技術(shù)在中學教育中創(chuàng)新運用。

【關(guān)鍵詞】3D打印 中學 創(chuàng)新教育

引言

3D打印技術(shù)是科學技術(shù)不斷進步與創(chuàng)新的產(chǎn)物，它是一種新型的科學技術(shù)，廣泛運用于我國的各領(lǐng)域當中。隨著3D打印技術(shù)的發(fā)展，3D技術(shù)逐漸引起了教育領(lǐng)域研究學者的注意，一些國家和組織開始致力于3D打印技術(shù)教育應(yīng)用的研究。作為時代發(fā)展的主流，將3D打印技術(shù)運用于中學教育當中，不僅可以實現(xiàn)教學理念、手段和領(lǐng)域的創(chuàng)新，還能夠為學生的成長和學習提供技術(shù)支持。

1、3D打印技術(shù)教育創(chuàng)新的局限性

1.1缺乏頂層設(shè)計

缺乏頂層設(shè)計與系統(tǒng)規(guī)劃，是目前制約我國3D打印技術(shù)發(fā)展的因素之一。3D技術(shù)教育應(yīng)用的發(fā)展離不開新的理念、思想、方法和途徑，必須依賴于STEM教育創(chuàng)新，并且將科學、工程、藝術(shù)等學科有效結(jié)合。不僅如此，3D打印技術(shù)的發(fā)展要求教師積極挖掘教育資源，靈活運用工程情境解決生活實際問題。

1.2缺乏技術(shù)支持

3D技術(shù)的推廣與使用為產(chǎn)業(yè)升級和自主創(chuàng)新提供了源源不絕的動力，它象征著信息化時代的到來。雖然我國目前投入了大量的時間與精力在3D打印技術(shù)、顯示技術(shù)的研究上，但是對于3D技術(shù)的可視化表達、相應(yīng)的支持工具、展示工具以及播放平臺方面的研究尚未完善。只有給予3D打印技術(shù)必要的技術(shù)支持，才能保證3D打印技術(shù)的教育創(chuàng)新應(yīng)用能夠發(fā)揮自身的優(yōu)勢與職能[1]。

1.3缺乏教育資源

由于3D資源的開發(fā)周期長，因此對于制作公司的專業(yè)知識和實踐經(jīng)驗方面要求嚴苛，需要消耗大量的人力、物力和財力。國外在3D資源開發(fā)方面遠遠領(lǐng)先于我國，因此國外部分數(shù)字內(nèi)容生產(chǎn)商所開發(fā)的3D資源已經(jīng)普遍應(yīng)用于校園當中，但是目前而言我國對于3D資源十分匱乏，這是由于我國部分開發(fā)人員對于資源設(shè)計和開發(fā)流程不了解、不熟悉而造成的。

2、3D打印技術(shù)的教育創(chuàng)新應(yīng)用

2.1營造真實的問題情境

眾所周知，對于知識的學習離不開活動情境的創(chuàng)造，教學活動無法脫離情境創(chuàng)造而單獨存在。隨著教育體制改革的不斷深入，我國已經(jīng)逐步實現(xiàn)由傳統(tǒng)教育向素質(zhì)教育的過渡和轉(zhuǎn)變。素質(zhì)教育強調(diào)教學活動緊密聯(lián)系生活實際，在學習過程中要將理論知識與生活實際、生活情境有機結(jié)合起來。由于工科學習自身的特殊性，學生只能借助電腦完成圖稿設(shè)計，并且通過科學技術(shù)進行模擬演示而無法應(yīng)用于現(xiàn)實的實驗和探究當中[2]。然而，3D打印機的推廣和使用恰到好處地解決了這一問題，它能夠?qū)⒛Ｐ屯ㄟ^3D打印技術(shù)打印出來，幫助學生構(gòu)建真實的問題情境，以完成模型的制造、實驗和探究。經(jīng)研究調(diào)查顯示，將3D打印技術(shù)應(yīng)用于教育創(chuàng)新當中，不僅可以激發(fā)學生的學習積極性，還能夠有效降低科學研究的時間和成本。

2.2輔助教學

作為教學的輔助工具，3D打印技術(shù)服務(wù)于中學創(chuàng)新教育當中，尤其是在培養(yǎng)學生視空間能力方面優(yōu)勢突出。視空間是人類智能結(jié)構(gòu)的核心部分，尤其是在學習物理、設(shè)計、藝術(shù)等抽象知識時，視空間能力發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，視覺空間能力的高低，在一定程度上影響了學生的成績。作為教學的輔助工具，3D打印技術(shù)能夠有效培養(yǎng)、提高學生的視空間能力。3D打印技術(shù)自身得天獨厚的優(yōu)勢使得其可以打破圖形的束縛，打印出任意復(fù)雜結(jié)構(gòu)的教學模型，改變了傳統(tǒng)教育課堂上缺乏立體模具的局面。有了3D打印技術(shù)的干預(yù)和介入，枯燥、抽象的理論知識可以以生動、具體的形象展現(xiàn)在學生的面前，有助于學生的理解和記憶，是提高學生學習能力的關(guān)鍵。

2.3評價教學效果

除了上述的幾點之外，3D打印機在中學創(chuàng)新教育的應(yīng)用前景上還包括教學評價方面。對于設(shè)計相關(guān)的師生而言，3D打印技術(shù)的出現(xiàn)無疑給設(shè)計專業(yè)的學生帶來了史無前例的驚喜[3]。深受傳統(tǒng)教學觀念的制約，過去教師只能借助計算機觀看學生的模型制作和圖形設(shè)計，而無法體會和操控實際制作出來的模型，這在一定程度上影響了教學效果評價公正性與公平性。然而，3D打印機具有操作簡單、環(huán)境無限制的優(yōu)勢，能夠直接將模型進行打印，并且通過后期的打磨、上色等，幫助學生的模型兼具外觀性和實用性。教師通過實際觀察、操作學生制作的模型，可以對學生進行全方位綜合性的評價，并且及時指正學生在設(shè)計之中的不足與缺陷。

3、結(jié)束語

隨著科學技術(shù)的進步與發(fā)展，3D打印技術(shù)與中學創(chuàng)新教育的有機結(jié)合將中學創(chuàng)新教育向智能化、便捷化的方向推進，并且通過3D打印技術(shù)的運用以體現(xiàn)和提升中學創(chuàng)新教育的價值。

【參考文獻】

[1]王娟，吳永和，段曄等. 3D技術(shù)教育應(yīng)用創(chuàng)新透視[J]. 現(xiàn)代遠程教育研究，2015，01：62-71.

[2]王萍. 3D打印及其教育應(yīng)用初探[J]. 中國遠程教育，2013，08：83-87.

[3]童宇陽. 3D打印技術(shù)在中小學教學中的應(yīng)用研究[J]. 現(xiàn)代教育技術(shù)，2013，12：16-19.