陳澤強

【摘 要】3D打印技術的神奇之處在于，不論多么復雜的東西，只要有數(shù)據(jù)，都可以做出來，通過“設計及生產(chǎn)”的理念，支持學生在學習過程中的創(chuàng)新探索實踐，不斷提升學生的創(chuàng)造性思維和實踐能力，為學生搭建了一個創(chuàng)新實踐的夢想平臺。

【關鍵詞】3D打印技術；創(chuàng)新實踐；搭建平臺

中圖分類號：G434 文獻標識碼：A 文章編號：1671-0568（2017）18-0041-02

在近幾年，3D打印技術受到大型機械生產(chǎn)、醫(yī)療行業(yè)、藝術行業(yè)等各行業(yè)的關注。而在教育領域，特別是中小學基礎教育中，3D打印技術通過“設計及生產(chǎn)”的理念，支持學生在學習過程中的創(chuàng)新實踐探索，不斷提升學生的創(chuàng)造性思維和提升學生的實踐能力，為學生搭建了一個創(chuàng)新實踐的夢想平臺。

一、3D打印技術及其發(fā)展

3D打印技術是一種快速成型技術，通過材料逐層添加制造三維物體的變革性、數(shù)字性增材制造技術，打印出來的物品并不是平面的紙張，而是一個立體的固體。3D打印的形成思想和中國古代漆器及古埃及的疊合型材成型材料相似，類似于吐絲結(jié)繭，這種技術是“設計即生產(chǎn)”的創(chuàng)意實現(xiàn)，并有快速成型的特征，支持更豐富的創(chuàng)想的生成，進一步跨越虛擬世界和實體世界的界限，將把最新技術中的人工智能從信息技術拓展到實體世界。

作家科利·多克托羅曾經(jīng)這樣說，小說作家不懂得預示未來發(fā)生的事情，他們都是在幻想未來中描述現(xiàn)實。3D打印未來的方向在哪里？它是怎樣的？未來應該是，機器可以制造機器。隨著技術的不斷革新，3D打印技術正逐步走出工業(yè)生產(chǎn)的象牙塔，融入課堂學習、生活實踐中，必將成為學生的創(chuàng)新能力培養(yǎng)的重要組成部分。

二、3D打印技術進入學生視野的意義

3D打印技術走進校園、走進課堂，并作為開展信息技術課程、綜合實踐課程、科學創(chuàng)新課程、社團活動課程的技術工具，其滲透到拓展課程，使課堂變得有趣生動。其意義主要有以下幾個方面：

1. 激發(fā)學生學習興趣

興趣是最好的老師，是學生學習的原動力。3D打印技術打通學生的思維通道，極大地調(diào)動了學生的學習興趣。在課堂上，學生利用三維設計軟件，設計開發(fā)模型，并且通過3D打印做出模型，實現(xiàn)創(chuàng)意的實物化，使物化學習更生動形象。學生既能提出問題又能解決問題，他們發(fā)現(xiàn)物體的聯(lián)系特征，在課堂上獲得了真實的主體體驗。對于學生，無論吸收新知識的程度如何，最重要的是，許多學生喜歡動手制作，3D打印技術幫助他們愉快記憶，給予他們更多的想象空間，這種實實在在的感受讓他們更愿意投入到設計、制作作品的過程中，獲得成功的喜悅。

2. 培養(yǎng)學生創(chuàng)新思維

學生可以天馬行空，任意發(fā)揮想象力和創(chuàng)造力，設計出這世上還沒有的東西，然后用3D打印機做出來，這是一個從無到有的創(chuàng)造過程。在這個過程中，他們負責思考，體現(xiàn)人是高級動物的特點，3D打印機負責制造。格物致知源于事物創(chuàng)新，創(chuàng)新的思維源于他們對事物的分析和豐富經(jīng)驗，學生主動參與創(chuàng)新設計，分析打印的模塊，充分發(fā)揮創(chuàng)造力，最后形成一個特色的打印作品。

3D打印技術的實現(xiàn)可以提高學生的三維空間想象力和動手實踐能力，讓他們了解3D 打印只是萬里長征的第一步：開啟學生的創(chuàng)造智慧，挖掘?qū)W生的創(chuàng)新潛能，激發(fā)學生的創(chuàng)業(yè)熱情才是取得“中國創(chuàng)造”最后勝利的根本！

3. 優(yōu)化學生學習方式

一是從平面思維轉(zhuǎn)化到立體思維。3D打印通過模型建造，發(fā)展了學生的空間想象能力，形成學生思維主動的遷移改變，從不同角度、不同方式、不同途徑去優(yōu)化和解決問題。二是可以加強學生間的小組合作能力，在倡導學生主動學生、探究學習的同時，不斷優(yōu)化他們的協(xié)作能力，提高合作學習能力。三是拓寬學習方法。學生可以根據(jù)自己的想象打印出各類作品，他們自主學習簡單的建模，努力從不同的角度設計自己的作品，創(chuàng)意層出不窮，當想象成為現(xiàn)實，新的思維又開始萌芽。

4. 提升學生解決問題的能力

培養(yǎng)學生應用能力的重要途徑是提高學生解決問題的能力，3D打印通常利用有意義的設計理念去支撐問題解決。例如，在制作3D作品時，首先是根據(jù)所想的進行規(guī)劃設計，分析模型的結(jié)構(gòu)層次，制定相應的解決方案，再利用A4制作思維導圖及設計草圖。在這個過程中，學生通過自己設計問題、提出問題、分析問題、解決問題和小組間的合作、討論、分析，最終一個有思想的3D作品就呈現(xiàn)在我們眼前。整個作品制作過程，既培養(yǎng)了學生解決問題的能力，也提高了他們的合作能力、協(xié)同能力以及創(chuàng)新能力。

三、3D打印技術在學生創(chuàng)新實踐教學中的應用

3D打印技術為中小學綜合實踐教育和信息技術教學帶來了時代性的變革。從想象到現(xiàn)實，從現(xiàn)實到創(chuàng)新。通過3D打印技術，教師和學生能夠直接體驗設計和工程加工。

1. 3D打印與學科教學的整合

學科間的整合是現(xiàn)今一個重要課題，各個學校不斷地嘗試加強學科間的溝通聯(lián)系，整合各學科資源，嘗試打破不同學科間的壁壘。3D打印技術的出現(xiàn)，正好與學校基礎學科，如信息技術、科學、美術、數(shù)學等課程相結(jié)合，一節(jié)課可以由多個任課教師合作完成，有效整合各方面的資源。

考慮到3D打印和設計教學工具的投資，這些令人興奮的教學技術面臨限定教學范圍的風險，相反，設計和制造工具（3D打印機）能夠點燃學生學習的熱情，包括科學、綜合實踐、美術、信息技術等。整合學科是教師共同探討的方向，通過不斷實踐探索，在利用3D打印技術中實施跨學科整合證明是有效可行的。在未來的教育，通過探索設計有效的3D打印項目，能促進學科融入，形成整合樣態(tài)，實現(xiàn)多元跨學科學習。

2. 3D打印與社團活動的整合

3D打印技術與學校各種特色社團活動整合，把課堂上的知識伸展到課外實踐中，不斷豐富學生的課余生活。利用3D打印技術的創(chuàng)新課程，大大激發(fā)了學生興趣，本身就是很好的課程延伸。3D打印社團最終目的是讓孩子們學習3D創(chuàng)意設計的動力能夠持續(xù)，并且還能培養(yǎng)學生的團隊合作能力、問題解決能力和溝通能力。巧妙地借助i3DOne社區(qū)等中小學在線教育工具，為學校社團提供全面的支持和幫助，讓互聯(lián)網(wǎng)幫助中小學3D打印社團更快落地，蓬勃發(fā)展。

3. 3D打印與創(chuàng)意生活的整合

人們認為，虛擬與現(xiàn)實、過去與未來之間往往是零距離。通過3D打印技術，我們可以把想象中的物品打印出來。盡管3D打印技術沒有普及，但在我們生活中的應用也逐步顯現(xiàn)出來，不僅可以將學生的想象力物品化，還有些創(chuàng)客工廠把學生的理念作品拿到工廠去批量生產(chǎn)。在日常生活中，學生需要養(yǎng)成理財和節(jié)儉的習慣，我們可以發(fā)動他們自己來設計一個精巧的存錢罐；學生需要表達對學校的熱愛，我們可以組織一次設計校徽的活動，從中讓他們感受到主人翁的意識；學生需要關心父母，我們可以鼓勵他們?yōu)楦改冈O計一款愛心小禮物。總之，原來認為只能停留在想象中的事物，通過3D打印都變成了現(xiàn)實。

3D打印技術是一種新的工業(yè)技術，為學生創(chuàng)建了新的想象創(chuàng)作空間，激發(fā)了學生的空間想象力，把學生的創(chuàng)意變?yōu)楝F(xiàn)實，實實在在的體驗感受激發(fā)了學生的動手興趣。這就是創(chuàng)新精神、創(chuàng)造能力培養(yǎng)的原動力，是現(xiàn)在創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的有效途徑，通過3D打印技術激發(fā)學生的美感和創(chuàng)作靈感，這正是3D打印的意義所在——為孩子們搭建夢想的平臺。

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（編輯：楊 迪）