淺談3d打印與中學創新教育

陶唐銀

【摘要】3D打印即快速成型技術的一種，它是一種以數字模型為基礎，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造物體的技術。隨著科技的進步與發展，3D打印技術已經普遍應用于我國的中學教育當中，為傳統的教學模式注入了鮮活的動力。本文圍繞3D打印技術的局限性展開論述，并深入探討了3D打印技術在中學教育中創新運用。

【關鍵詞】3D打印 中學 創新教育

引言

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

1、3D打印技術教育創新的局限性

1.1缺乏頂層設計

缺乏頂層設計與系統規劃，是目前制約我國3D打印技術發展的因素之一。3D技術教育應用的發展離不開新的理念、思想、方法和途徑，必須依賴于STEM教育創新，并且將科學、工程、藝術等學科有效結合。不僅如此，3D打印技術的發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缺乏技術支持

3D技術的推廣與使用為產業升級和自主創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、顯示技術的研究上，但是對于3D技術的可視化表達、相應的支持工具、展示工具以及播放平臺方面的研究尚未完善。只有給予3D打印技術必要的技術支持，才能保證3D打印技術的教育創新應用能夠發揮自身的優勢與職能[1]。

1.3缺乏教育資源

由于3D資源的開發周期長，因此對于制作公司的專業知識和實踐經驗方面要求嚴苛，需要消耗大量的人力、物力和財力。國外在3D資源開發方面遠遠領先于我國，因此國外部分數字內容生產商所開發的3D資源已經普遍應用于校園當中，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人員對于資源設計和開發流程不了解、不熟悉而造成的。

2、3D打印技術的教育創新應用

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造，教學活動無法脫離情境創造而單獨存在。隨著教育體制改革的不斷深入，我國已經逐步實現由傳統教育向素質教育的過渡和轉變。素質教育強調教學活動緊密聯系生活實際，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計，并且通過科學技術進行模擬演示而無法應用于現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，它能夠將模型通過3D打印技術打印出來，幫助學生構建真實的問題情境，以完成模型的制造、實驗和探究。經研究調查顯示，將3D打印技術應用于教育創新當中，不僅可以激發學生的學習積極性，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打印技術服務于中學創新教育當中，尤其是在培養學生視空間能力方面優勢突出。視空間是人類智能結構的核心部分，尤其是在學習物理、設計、藝術等抽象知識時，視空間能力發揮著至關重要的作用，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打印技術能夠有效培養、提高學生的視空間能力。3D打印技術自身得天獨厚的優勢使得其可以打破圖形的束縛，打印出任意復雜結構的教學模型，改變了傳統教育課堂上缺乏立體模具的局面。有了3D打印技術的干預和介入，枯燥、抽象的理論知識可以以生動、具體的形象展現在學生的面前，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打印機在中學創新教育的應用前景上還包括教學評價方面。對于設計相關的師生而言，3D打印技術的出現無疑給設計專業的學生帶來了史無前例的驚喜[3]。深受傳統教學觀念的制約，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、環境無限制的優勢，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計之中的不足與缺陷。

3、結束語

隨著科學技術的進步與發展，3D打印技術與中學創新教育的有機結合將中學創新教育向智能化、便捷化的方向推進，并且通過3D打印技術的運用以體現和提升中學創新教育的價值。

【參考文獻】

[1]王娟，吳永和，段曄等. 3D技術教育應用創新透視[J]. 現代遠程教育研究，2015，01：62-71.

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

[3]童宇陽. 3D打印技術在中小學教學中的應用研究[J]. 現代教育技術，2013，12：16-19.