3D打印技術在小學創客教育中的應用與探索

王衛堅

【摘要】3D打印技術最早出現在20世紀90年代中期，而2013年伊始，3D打印技術突然成為人們關注的熱點，由工業、建筑、軍事等應用領域逐漸走向民用領域。在不久的將來，小學創新課程必然會因為3D打印技術的普及而展現出全新的形式。本文在分析3D打印技術原理與特點的基礎上，探討3D打印在小學教育中的初步應用。

【關鍵詞】3D打印 小學創客教育 社團活動

【中圖分類號】G623 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2018）46-0217-01

一、什么是3D打印

3D打印，即一種快速成型的技術，它被喻為是第三次工業革命的核心技術之一，是一種以數字模型文件為基礎，運用PLA、ABS或粉末、金屬、塑料等可黏合材料，通過逐層打印的方式來構造物體的技術。3D打印通常是采用數字技術材料打印機來實現的，常用于模具制造、工業設計等領域的模型制造，后逐漸用于一些產品的直接制造，目前已經有使用這種技術打印而成的零部件。該技術在珠寶、鞋類、工業設計、建筑、工程和施工、汽車、航空航天、牙科和醫療產業、教育、地理信息系統、土木工程、槍支以及其他領域都有所應用。

二、3D打印課程對學生的影響

首先3D打印技術可以給學生的“學習方式”帶來新的思考，讓抽象的教學概念更加容易理解，可以激發學生對科學、數學尤其是工程和設計創意的興趣，帶來實踐與理論、知識與思維、現實與未來三方面的相互結合。

具體表現為：（1）通過3D打印，讓學生的想象更容易變成現實，培養學生的創新意識，鼓勵學生的創新實踐。（2）學習運用簡易建模軟件，發展學生立體空間思維。（3）通過3D打印實體的觸覺過程，為學生建立一種新型的學習通道。（4）選擇貼近生活的建模主題，培養學生解決生活實際問題的能力。

三、選擇合適的教學軟件

歐特克公司（推出過知名的AutoCAD）發布的一套適用于普通用戶的建模軟件Autodesk 123D。該系列軟件為用戶提供多種方式生成3D模型：用最簡單直接的拖拽3D模型并進行編輯的方式進行建模；或者直接將拍攝好的數碼照片在云端處理為3D模型；如果你喜歡自己動手制作，123D系列軟件同樣為愛動手的用戶提供了多種方式來發揮自己的創造力。不需要復雜的專業知識，任何人都可以輕松使用123D系列產品。

參與者由完全陌生到熟練運用僅用了5節課的時間，從建模理論和方法及個人掌握度方面來看，其高效建模性和簡單易操作的特點特別適合于小學學生。

筆者在上123D的第一堂社團課上演示了一個簡單的、但造型非常優美的花瓶制作方法，其過程僅僅用了不到兩分鐘的時間，孩子們的學習興趣就被瞬間激發出來，在老師一放開廣播軟件，好多同學就迫不及待地設計起來，而令人驚奇也是意料之中的是孩子們想象力和創造力的確非同一般，在一節課的最后，孩子們都能設計出多種造型獨特、極具創新性的花瓶造型了。實踐證明，123D的快速建模功能能夠給學生帶來歡樂，由此活躍了課堂氛圍。經過近一年的學習，孩子們通過十幾個不同作品的制作，在“潤物系無聲”中學會了123D軟件的操作，同時也能利用相應的切片軟件將將設計模型導出、切片，更重要的是在完成教師提供的樣品任務后，孩子們更能發揮自己的想象力和創造力，設計出諸如科學、環保、生肖、紀念幣等主題模型，既對已有知識進行舉一反三，還能根據學校特色活動設計相關作品，也促進了其他學科的學習。

四、教學中應把握的方向

小學四到六年級的學生，發散思維力強，想象力豐富，活潑好動，接受新鮮事物的能力強，因此這一階段的3D打印教學應以“感性認識”與“培養想象力”作為小學教學的方向。而在真正的教學中，3D打印課程的設置要注意“淺入淺出”。所謂的“淺入”，就是用生動活潑、淺顯易懂的語言對3D打印的原理和3D打印機進行簡單的介紹，讓學生在感性上對3D打印、3D建模等知識有個初步的認識，對打印原理、3D打印設備以及應用范圍有大致的了解，便于后續的學習。

“淺出”就是通過做些有趣味性、引發聯想、充分結合課程的簡單小實驗、小制作使得學生加深對3D打印的認識和理解。此外，在教學中應使用自由、輕松的教學方式以提高學生的興趣，使學生產生成就感，形成教學的良性循環，在平時的教學中，可以定期將學生設計的3D建模圖形打印出來進行展示，既能讓學生體驗到成就感，也能通過作品的制作讓學生完整體會到3D打印的魅力。

五、結語

3D打印課程的目的是將3D打印作為學生通往興趣愛好的一座“橋梁”，而非僅作為一門來自于課堂又終結于課堂的課程。在教學上，可以根據學校自身的特點、教師的特長等設計小實驗、小制作，靈活開設課程。而在建設3D打印課程的體系中，需要多方協調，更可引入外部合作力量，形成良好的教學和研究氛圍。同時隨著3D打印技術、人工智能技術等信息技術的不斷發展，如何不斷發展和變革我們的課堂教學及評價手段、數據化直觀顯示過程，是我們需要持續重視和不斷探究的重要課題，與國際接軌培養具有全球視野的多元化科技人才是我們的共同責任和目標。

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