3D打印技術搭建學生創新實踐的夢想平臺

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，只要有數據，都可以做出來，通過“設計及生產”的理念，支持學生在學習過程中的創新探索實踐，不斷提升學生的創造性思維和實踐能力，為學生搭建了一個創新實踐的夢想平臺。

【關鍵詞】3D打印技術；創新實踐；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、醫療行業、藝術行業等各行業的關注。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”的理念，支持學生在學習過程中的創新實踐探索，不斷提升學生的創造性思維和提升學生的實踐能力，為學生搭建了一個創新實踐的夢想平臺。

一、3D打印技術及其發展

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，類似于吐絲結繭，這種技術是“設計即生產”的創意實現，并有快速成型的特征，支持更豐富的創想的生成，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·多克托羅曾經這樣說，小說作家不懂得預示未來發生的事情，他們都是在幻想未來中描述現實。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生產的象牙塔，融入課堂學習、生活實踐中，必將成為學生的創新能力培養的重要組成部分。

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，設計開發模型，并且通過3D打印做出模型，實現創意的實物化，使物化學習更生動形象。學生既能提出問題又能解決問題，他們發現物體的聯系特征，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. 培養學生創新思維

學生可以天馬行空，任意發揮想象力和創造力，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造過程。在這個過程中，他們負責思考，體現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新，創新的思維源于他們對事物的分析和豐富經驗，學生主動參與創新設計，分析打印的模塊，充分發揮創造力，最后形成一個特色的打印作品。

3D打印技術的實現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：開啟學生的創造智慧，挖掘學生的創新潛能，激發學生的創業熱情才是取得“中國創造”最后勝利的根本！

3. 優化學生學習方式

一是從平面思維轉化到立體思維。3D打印通過模型建造，發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，不斷優化他們的協作能力，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，創意層出不窮，當想象成為現實，新的思維又開始萌芽。

4. 提升學生解決問題的能力

培養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，首先是根據所想的進行規劃設計，分析模型的結構層次，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作品就呈現在我們眼前。整個作品制作過程，既培養了學生解決問題的能力，也提高了他們的合作能力、協同能力以及創新能力。

三、3D打印技術在學生創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。從想象到現實，從現實到創新。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，正好與學?；A學科，如信息技術、科學、美術、數學等課程相結合，一節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，實現多元跨學科學習。

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打印技術的創新課程，大大激發了學生興趣，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創意設計的動力能夠持續，并且還能培養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，讓互聯網幫助中小學3D打印社團更快落地，蓬勃發展。

3. 3D打印與創意生活的整合

人們認為，虛擬與現實、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出來，不僅可以將學生的想象力物品化，還有些創客工廠把學生的理念作品拿到工廠去批量生產。在日常生活中，學生需要養成理財和節儉的習慣，我們可以發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?；盏幕顒?，從中讓他們感受到主人翁的意識；學生需要關心父母，我們可以鼓勵他們為父母設計一款愛心小禮物?？傊?，原來認為只能停留在想象中的事物，通過3D打印都變成了現實。

3D打印技術是一種新的工業技術，為學生創建了新的想象創作空間，激發了學生的空間想象力，把學生的創意變為現實，實實在在的體驗感受激發了學生的動手興趣。這就是創新精神、創造能力培養的原動力，是現在創新型人才培養的有效途徑，通過3D打印技術激發學生的美感和創作靈感，這正是3D打印的意義所在——為孩子們搭建夢想的平臺。

參考文獻：

[1] 國務院關于積極發揮新消費引領作用加快培育形成新供給新動力的指導意見[Z].2015-11-23.

[2] 王同聚.3D打印技術在創客教育中的應用與實踐[J].教育信息技術，2016（6）：11-13.

[3] 姚人杰.讓3D打印走進英國學校[J].世界科學，2015（10）：54-55.

[4] 孫江山，吳永和，任友群.3D打印教育創新：創客空間、創新實驗室和STEAM[J].現代遠程教育研究，2015（4）：96-103.

[5] 童宇陽.3D打印技術在中小學教育中的應用研究[J].現代教育技術，2013（12）：16-19.

[6] 潘林靜.3D打印教育實驗：創意照進現實[J].教育研究與評論，2015，（12）.

[7] 王月圓，楊萍.3D打印技術及其發展趨勢[J].印務雜志，2013，（4）：10-12.

（編輯：楊 迪）