3D打印技術在教育教學中應用的思考

摘 要：3D打印技術作為當代先進制造技術，在云南省目前的高職高專和中小學學校教育教學中面臨諸多問題，同時也帶來更多的挑戰(zhàn)和機遇。

關鍵詞：3D打印技術;高職高專學校;中小學學校;教學應用;先進制造技術;中國制造2025;工業(yè)4.0

1 前言

3D打印技術是一種采用增材制造方式得到實體的加工方式，是一種將計算機技術、數字化技術、材料技術、自動化控制技術高度融合的先進制造技術，目前廣泛應用于工業(yè)、建筑、醫(yī)學、航天、藝術、服裝等各個領域。雖然依舊面臨制造精度、材料性能、生產效率、耗材成本、應用市場等諸多局限問題，但是3D打印技術的諸多優(yōu)勢在未來的發(fā)展過程中將會展現獨特魅力。

尤其當代，為響應黨的“中國制造2025”號召，將3D技術推廣于教育教學，將先進制造技術和理念灌輸于青少年，并舉辦3D打印創(chuàng)意設計大賽，既調動了高校學生、社會各行業(yè)對3D打印技術研究與應用的熱情，又提升了中小學校學生對3D打印技術的興趣和創(chuàng)新意識，更重要的意義是，青少年是未來社會發(fā)展的主力軍，是創(chuàng)新發(fā)展的新生力量，將會碰撞出意想不到的可能，在推進增材制造技術發(fā)展方面具有重要意義。

但3D打印技術目前在云南省各大中專院校的深入推廣應用力度還不夠，尤其是在中小學學校更是比較突出。

2 目前云南省的3D打印技術應用于學校教育情況如何？

2.1 高職高專學校

在云南的高職高專中，3D打印技術主要應用于機電、自動化技術、室內設計、藝術設計等專業(yè)教學，大部分使用桌面級打印設備，目前面臨的主要問題如下：

（1）3D打印設備在云南省的大中專院校分布較少，3D打印技術的推廣使用具有一定局限性;

（2）云南省的3D打印技術推廣應用相較于沿海及一線城市起步晚;

（3）云南省的3D打印技術目前在省級技能賽中的推廣應用還處于停步狀態(tài);

（4）3D打印技術在教學中的推廣應用局限性較多，開展阻力較大;

（5）3D打印產品質量精度、顏色多樣性、強度韌性等方面還不能很好滿足市場需求;

（6）在個性化定制方面的技術推進阻力較大，主要是創(chuàng)意設計與建模軟件的實現沖突、理想模型與實際打印產品模型的較大差異、打印設備精度和速度不理想等原因;

（7）3D打印設備品牌多，更新?lián)Q代速度快，變化速度與教學應用進程不協(xié)調，另外后期服務機制不完善，甚至出現停售和聯(lián)系不到服務方，材料的購買也遇到很大的問題。

2.2 中小學校

在云南的中小學校中，較少學校配置了3D打印設備以及掃描設備，處于3D打印技術初步認知使用階段，能輔助實現較為簡單的立體模型自主設計制造，目前面臨的主要問題如下：

（1）掌握設備操作和軟件使用的教師稀缺;

（2）3D打印技術與基礎學科教學之間存在較大阻隔，設備的使用率較低，甚至長期處于停用狀態(tài);

（3）3D打印操作相對簡易，但需要打印的模型制作與教學之間難以形成較好的連接，只能完成一些簡單的模型構建;

（4）設備故障率大，后期服務機制不夠完善，造成3D打印設備停用。

3 3D打印技術在學校教育中不斷推廣使用有什么深遠影響？

3D打印技術是新時代環(huán)境中的先進制造技術，研究階段在突破各項技術難題，而使用階段也在社會環(huán)境中面臨諸多問題，在教育教學中的推廣使用主要集中在操作使用和創(chuàng)意設計，其次是高層次的技術研究部分，而在學校教育中的應用中有何深遠影響呢？

3.1 高職高專

（1）增強學生的專業(yè)知識，拓寬機電、電氣、自動化技術等專業(yè)學生對先進制造技術的認知;

（2）通過動手操作，讓學生體驗3D打印設備的操作使用，提高動手能力;

（3）通過3D打印創(chuàng)意設計比賽，增強學生的創(chuàng)新意識，鍛煉學生的創(chuàng)新思維，強化專業(yè)軟件的應用能力。

（4）學生將自主設計的模型轉化為實物，刺激其知識產物向市場轉移。

（5）引導學生對先進制造技術的應用思考;

（6）優(yōu)化3D打印機技術，推動3D打印技術在機械設備、自動化控制、材料、數字技術等領域的突破;

（7）給高校教師的專業(yè)能力提出了更高要求，同時也給教師和學校的發(fā)展帶來新的機遇與挑戰(zhàn)。

3.2中小學校

（1）對中小學教師的教育教學能力提出了更高要求，同時也給教師創(chuàng)造了自我能力提升的空間;

（2）讓青少年兒童及時接觸當代社會的先進制造技術，引領他們了解社會科學，拓展知識和眼界，激發(fā)學生對科學的積極思考，提高學生的學習興趣;

（3）將3D打印技術融入基礎學科教學，為學校教育教學創(chuàng)造新的局面和保障;

（4）通過一定的引導，激發(fā)學生和教師的創(chuàng)新意識和創(chuàng)造能力，并將知識轉化成具體的勞動成果;

（5）學?？梢宰灾魃a制造符合實際教學的教學模具，增強教學直觀性，提高課堂教學的趣味性和神秘性，激發(fā)學生學習興趣。

（6）借助掃描平臺，教師可以先通過帶領學生進行手工模型制作，然后將模型掃描轉化為數字模型，在通過3D打印設備轉化為實際成果，繞開復雜物品的數字模型創(chuàng)建，利用另一種材料和制造方式實現產品轉化，實現了教學與先進制造技術的一定程度融合。

4 小結

總而言之，3D打印技術是在不斷發(fā)展進步的先進制造技術，在“工業(yè)4.0”的時代潮流中不斷優(yōu)化突破。教育教學的主要目的也是提高人文素養(yǎng)，培養(yǎng)科技人才，讓先進技術融入學校教育，使理論與實際相結合，也可以通過教育教學檢驗先進技術，發(fā)掘亮點，或許也會有意想不到的收獲，因為，每一個青少年都充滿無限可能！先進技術進入社會才會有更加廣闊的發(fā)展，而學校也正是社會環(huán)境的重要組成部分！

參考文獻：

[1]中國3D打印創(chuàng)意設計大賽菁英組（青少年組）http：//www.ime3d.com/Active/NationalDesignCompetitionThree/D2EE81209FC22C0F#3.html，2019-03-31

[2]3D打印https：//baike.so.com/doc/5337810-5573249.html，2017-07-17

[3]呂鑒濤，3D打印原理、技術與應用，第1版，人民郵電出版社，2017.5

[4]李博，張勇，劉谷川，許向陽，第1版，中國輕工業(yè)出版社，2018.8

作者簡介：

俞小友（1989-），男，漢族，教師，本科，研究方向：機械設計制造及其自動化，3D打印技術.