3D打印為什么要應(yīng)用在課堂上？
魔猴君 知識(shí)堂 2886天前
3D印技術(shù)就是這些新興技術(shù)中的一項(xiàng)。《經(jīng)濟(jì)學(xué)人》雜志認(rèn)為3D打印技術(shù)將成為第三次工業(yè)革命的關(guān)鍵性技術(shù)，將改變大規(guī)模生產(chǎn)的方式。3D打印技術(shù)是快速成型技術(shù)的一種,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粘合材料，通常通過逐層打印的方式來構(gòu)造物體的技術(shù)。快速成型技術(shù)是20世紀(jì)80年代發(fā)展起來的一種制造新技術(shù)。3D打印機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)從計(jì)算機(jī)的軟件設(shè)計(jì)虛擬三維模型到打印實(shí)物的功能，具有打印精度高，易用性，個(gè)性化等特點(diǎn)。3D打印機(jī)所采用的材料都是一些可以姓固化反應(yīng)的材料。如今,可以用作3D打印材料的原材料更加多樣化，包括陶瓷、金屬、樹脂、塑料、高纖維等，甚至包括人體細(xì)胞。3D打印種類豐富，根據(jù)目前的應(yīng)用可分為兩大類:一類是粉末式3D打印機(jī)，另一類是噴塑3DJT印機(jī)。
3D打印運(yùn)用于教育教學(xué)中有多種方式，隨著近幾年3D打印技術(shù)的成熟，以及教育工作者的參與,國內(nèi)已經(jīng)有非常多的學(xué)校將3D打印技術(shù)納入到自己的課程體系中, 或是出現(xiàn)在不同課程中作為工具使用。有的學(xué)校采取獨(dú)立開設(shè)3D打印設(shè)計(jì)的校本課程，供感興趣的學(xué)生選修學(xué)習(xí)。課程重點(diǎn)基本是掌握桌面級打印技術(shù)，并槪活中發(fā)現(xiàn)問題，用3D打印技術(shù)改造事物。也有的學(xué)校將課程重點(diǎn)放在了 3D打印技術(shù)與各學(xué)科的緊密結(jié)合上，開發(fā)出了不同的3D打印專題領(lǐng)域，包括藝術(shù)類、工程類、科學(xué)類等。還有的學(xué)校甚至將3D打印課程設(shè)置為全年級必修課,給全體學(xué)生更多接觸3D打印技術(shù)、運(yùn)用3D打印技術(shù)的機(jī)會(huì)。
無論以何種方式開展課程，3D打印課程對于學(xué)生來說重點(diǎn)培養(yǎng)的是他們在四方面的能力：空間思維能力、工程改造能力、科學(xué)探究能力和藝術(shù)表達(dá)能力。這四方面的能力并非3D打印課程必須涵蓋的，而是需要在課程深入實(shí)施過程中根據(jù)學(xué)生不同個(gè)性與需求去不斷激發(fā)的。
空間思維能力。學(xué)生在初步接觸三維軟件建模過程中，需要不斷嘗試、試錯(cuò)、驗(yàn)證并尋找空間規(guī)律。空間立體思維是建立在真實(shí)三維的場景中的，但是在創(chuàng)建過程中還需要綜合考慮平面透視原理。學(xué)生需要巧妙地運(yùn)用各種切割、推拉、延展、分段、旋轉(zhuǎn)、跟蹤軌跡等工具的，創(chuàng)建不同的三維模型。學(xué)生對點(diǎn)線面有了更進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)之后，對空間中點(diǎn)線面的關(guān)系才會(huì)有更多可操作性的體會(huì)。
工程改造能力。3D打印技術(shù)可以打印出各種各樣的物件，但是大部分物件需要符合最基本的工程力學(xué)原理、工程結(jié)構(gòu)原理等。通過對不同難度的物件創(chuàng)造，學(xué)生們能在動(dòng)手實(shí)踐與模型設(shè)計(jì)修復(fù)中不斷提升自己的工程改造能力。
科學(xué)探究能力。學(xué)生們可以將科學(xué)原理運(yùn)用于具體的科學(xué)探究活動(dòng)中，借助3D打印技術(shù)能夠更加深入地實(shí)現(xiàn)不同場景的驗(yàn)證過程。學(xué)生們通過設(shè)計(jì)模型投入實(shí)驗(yàn)場景，根據(jù)實(shí)驗(yàn)場景反饋數(shù)據(jù)改進(jìn)設(shè)計(jì)方案，再到具體的實(shí)驗(yàn)場景。3D打印技術(shù)讓過去很多只能停留于紙面的公式驗(yàn)算，變成了可以“看得見，摸得著”的具體驗(yàn)證。基于設(shè)計(jì)的科學(xué)探究有了進(jìn)一步的發(fā)展。
藝術(shù)表達(dá)能力。3D打印作為一種工具，同樣可以延伸為一種藝術(shù)表達(dá)工具。學(xué)生可以根據(jù)自己的喜好，將3D打印作為一種新的藝術(shù)表達(dá)形式，創(chuàng)作出更多樣化的作品。
總之，3D打印技術(shù)是一門新興的技術(shù)，其技術(shù)本身還遠(yuǎn)沒有定型。3D打印技術(shù)運(yùn)用于教育也是如此，在不確定中尋找其教育與學(xué)習(xí)的意義。從技術(shù)本身來說，學(xué)習(xí)3D打印技術(shù)有助于學(xué)生們空間思維能力的增強(qiáng)。而從更廣泛的跨學(xué)科項(xiàng)目角度延伸出去，又有助于培養(yǎng)學(xué)生的工程改造能力、科學(xué)探究能力和藝術(shù)表達(dá)能力。或許在這樣一個(gè)快速發(fā)展的時(shí)代，教師和學(xué)生一起擁抱新技術(shù)，一起尋得新的意義本身就是一個(gè)非常有價(jià)值又讓人充滿幸福的教育過程。
