文/深圳市寶安區(qū)橋頭學(xué)校 鄧麗娟

3D打印技術(shù)起源于美國，始于19世紀(jì)末形成的照相雕塑和地貌形成技術(shù)，是一種以數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)，運(yùn)用PLA、ABS或粉末、金屬、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)。隨著創(chuàng)客教育的興起以及3D打印技術(shù)的不斷進(jìn)步，這一技術(shù)在教育領(lǐng)域的應(yīng)用得到大力推廣，在教育教學(xué)中適當(dāng)應(yīng)用3D技術(shù)，可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，帶來實(shí)踐與理論、知識與思維、現(xiàn)實(shí)與未來的相互結(jié)合，增強(qiáng)學(xué)生的實(shí)際操作能力。

一、3D打印的教育應(yīng)用案例

(一)開設(shè)社團(tuán)活動(dòng)、興趣班

各校通過開設(shè)社團(tuán)活動(dòng)的形式進(jìn)行授課，每周二到周五下午四點(diǎn)半組織學(xué)生參加3D打印社團(tuán)活動(dòng)。老師的主要任務(wù)是不斷探索使用方法，指導(dǎo)學(xué)生利用建模軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)。

以設(shè)計(jì)“個(gè)性化筆筒”為例，在3D打印社團(tuán)活動(dòng)中，老師通過導(dǎo)入“開放性3D立體模型案例”，教學(xué)生使用3D建模軟件，引導(dǎo)學(xué)生用不用的方式完成同類型的3D立體模型作品。以今年新冠狀病毒疫情為創(chuàng)作背景，讓學(xué)生制作新冠狀病毒或者白衣天使的文具筆筒，制作“個(gè)性化疫情筆筒”前，應(yīng)設(shè)計(jì)好草圖，規(guī)劃好筆筒的各個(gè)部分，利用簡單的數(shù)學(xué)運(yùn)算對筆筒各個(gè)層次的高度進(jìn)行求和，計(jì)算好筆筒的各個(gè)部分疊加后的高度，以保證草圖設(shè)計(jì)的精準(zhǔn)性；草圖繪制完成后，在3D One建模軟件中，分別設(shè)計(jì)各個(gè)部分，將草圖建模成立體模型；建模完成后，進(jìn)行師生點(diǎn)評，學(xué)生間互評的方式，繼續(xù)完善模型的構(gòu)建。

在社團(tuán)活動(dòng)、課后興趣班中，教師通過導(dǎo)入有趣的3D打印教學(xué)主題，讓學(xué)生發(fā)現(xiàn)生活中或者其他學(xué)科的模型，使學(xué)生能夠獨(dú)立設(shè)計(jì)作品，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維與能力。

(二)由公司到校開展課程培訓(xùn)

由專門的培訓(xùn)公司到校內(nèi)對學(xué)生開設(shè)3D打印課程，為學(xué)生提供專業(yè)的指導(dǎo)。課程的目標(biāo)是培養(yǎng)學(xué)生對立體設(shè)計(jì)及打印的興趣，啟發(fā)創(chuàng)作思維發(fā)揮創(chuàng)意，建立對3D設(shè)計(jì)軟件操作的基礎(chǔ)，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐操作能力，這種以公司到校進(jìn)行培訓(xùn)的形式，可以給學(xué)生更加專業(yè)的技術(shù)指導(dǎo)。

(三)3D打印技術(shù)與學(xué)科課程相融合

有學(xué)者提出3D打印與學(xué)科教學(xué)相融合。比如在語文課上充分運(yùn)用3D建模軟件建立兵馬俑三維模型并插入到課件中，讓學(xué)生能夠自己動(dòng)手360°觀察兵馬俑的各方位形態(tài)，真正體現(xiàn)了互動(dòng)課堂自主探究的實(shí)質(zhì)意義；在數(shù)學(xué)課上，利用3D打印技術(shù)打印相關(guān)的數(shù)學(xué)幾何體進(jìn)行教學(xué)，利用3D建模的“環(huán)繞觀察、移動(dòng)、透視”等基本功能，不重復(fù)、不遺漏地?cái)?shù)出拼搭出的復(fù)雜立體圖形所用的正方體個(gè)數(shù)；在美術(shù)課上，學(xué)生可以將平面設(shè)計(jì)的作品或不易保存的創(chuàng)作作品，制作成三維立體的藝術(shù)品，比如版畫的制作和泥土作品的制作。

二、對3D打印創(chuàng)客教育課程的問題與挑戰(zhàn)

(一)創(chuàng)客教育理念與我國的應(yīng)試教育

我國傳統(tǒng)的應(yīng)試教育仍然以高考成績?yōu)橹?，家長擔(dān)心學(xué)生參加創(chuàng)客教育活動(dòng)會(huì)影響孩子的考試成績，進(jìn)而會(huì)阻撓學(xué)生參加。因此學(xué)校要先處理好創(chuàng)客教育與考試成績的關(guān)系，消除家長的擔(dān)憂，用事實(shí)證明創(chuàng)客教育不但不會(huì)影響學(xué)生的學(xué)習(xí)成績，還會(huì)幫助學(xué)生全面健康發(fā)展。

(二)缺乏專業(yè)的3D打印教師

隨著創(chuàng)客教育的普及，學(xué)校缺乏專業(yè)教師的問題也日益凸顯。學(xué)校基本設(shè)備不健全，工具、教材參差不齊，教師大部分沒有接受過專業(yè)的培訓(xùn)，開展創(chuàng)客教育取得效果也不顯著。沒有教材，沒有配套的設(shè)備，教師一邊網(wǎng)上學(xué)習(xí)，一邊給學(xué)生進(jìn)行授課，大大降低了教學(xué)的質(zhì)量。而且大部分教師還有繁重的工作任務(wù)，第一次接觸3D打印技術(shù)，普遍接受度低，3D打印課程還需要教師重新探索設(shè)計(jì)新的課程計(jì)劃，這對于教師來說也是一大困難。

(三)創(chuàng)客教育課程開設(shè)處于初期

創(chuàng)客教育課程開設(shè)仍然處于萌芽期，3D打印創(chuàng)客教育課程暫時(shí)只是學(xué)校的社團(tuán)活動(dòng)，還沒有成為一門正式的課程，缺乏系統(tǒng)的教學(xué)設(shè)計(jì)與教學(xué)文本，這種狀態(tài)下的教學(xué)，會(huì)隨著時(shí)間的推移慢慢被忽略，從而影響課程質(zhì)量。因此，轉(zhuǎn)變課程的形式，讓課程規(guī)范化，定期將學(xué)生設(shè)計(jì)的3D設(shè)計(jì)圖打印出來進(jìn)行展示，收集學(xué)生制作的作品，做成一門課程，而不僅僅只是一門社團(tuán)活動(dòng)。

教師要積極參與構(gòu)建包含3D智能學(xué)習(xí)、交互式學(xué)習(xí)的新型教育體系，建立以學(xué)習(xí)者為中心的教育環(huán)境，實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)教育和創(chuàng)新教育的融合，提高學(xué)生的創(chuàng)新能力，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)客思維，讓學(xué)生得到全面發(fā)展。