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(yùn)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(jìn)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(xué)教育當(dāng)中，為傳統(tǒng)的教學(xué)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(xué)教育中創(chuàng)新運(yùn)用。

【關(guān)鍵詞】3D打印 中學(xué) 創(chuàng)新教育

引言

3D打印技術(shù)是科學(xué)技術(shù)不斷進(jìn)步與創(chuàng)新的產(chǎn)物，它是一種新型的科學(xué)技術(shù)，廣泛運(yùn)用于我國的各領(lǐng)域當(dāng)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(xué)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(yùn)用于中學(xué)教育當(dāng)中，不僅可以實(shí)現(xiàn)教學(xué)理念、手段和領(lǐng)域的創(chuàng)新，還能夠?yàn)閷W(xué)生的成長和學(xué)習(xí)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(jì)

缺乏頂層設(shè)計(jì)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(xué)、工程、藝術(shù)等學(xué)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(yùn)用工程情境解決生活實(shí)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(dá)、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(shí)踐經(jīng)驗(yàn)方面要求嚴(yán)苛，需要消耗大量的人力、物力和財(cái)力。國外在3D資源開發(fā)方面遠(yuǎn)遠(yuǎn)領(lǐng)先于我國，因此國外部分?jǐn)?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(dāng)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(jì)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(shí)的問題情境

眾所周知，對于知識的學(xué)習(xí)離不開活動情境的創(chuàng)造，教學(xué)活動無法脫離情境創(chuàng)造而單獨(dú)存在。隨著教育體制改革的不斷深入，我國已經(jīng)逐步實(shí)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(qiáng)調(diào)教學(xué)活動緊密聯(lián)系生活實(shí)際，在學(xué)習(xí)過程中要將理論知識與生活實(shí)際、生活情境有機(jī)結(jié)合起來。由于工科學(xué)習(xí)自身的特殊性，學(xué)生只能借助電腦完成圖稿設(shè)計(jì)，并且通過科學(xué)技術(shù)進(jìn)行模擬演示而無法應(yīng)用于現(xiàn)實(shí)的實(shí)驗(yàn)和探究當(dāng)中[2]。然而，3D打印機(jī)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(xué)生構(gòu)建真實(shí)的問題情境，以完成模型的制造、實(shí)驗(yàn)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(dāng)中，不僅可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，還能夠有效降低科學(xué)研究的時間和成本。

2.2輔助教學(xué)

作為教學(xué)的輔助工具，3D打印技術(shù)服務(wù)于中學(xué)創(chuàng)新教育當(dāng)中，尤其是在培養(yǎng)學(xué)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(xué)習(xí)物理、設(shè)計(jì)、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(xué)生的成績。作為教學(xué)的輔助工具，3D打印技術(shù)能夠有效培養(yǎng)、提高學(xué)生的視空間能力。3D打印技術(shù)自身得天獨(dú)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(xué)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(xué)生的面前，有助于學(xué)生的理解和記憶，是提高學(xué)生學(xué)習(xí)能力的關(guān)鍵。

2.3評價教學(xué)效果

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

3、結(jié)束語

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

【參考文獻(xiàn)】

[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(yuǎn)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(yuǎn)程教育，2013，08：83-87.

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