3D打印技術在高中美術教育中的應用研究

蘇杉 孫麗娟

摘 要：近年來，3D打印技術——新型的物象快速成型技術——逐漸走進人們視野并成為人們關注的熱點，尤其是在教育領域，在教育領域中應用3D打印技術可以有效激發學生學習動力、激發想象力與創造力等，大大提高教學質量，在美術教育中更是如此。因此，本文就高中美術教育中如何應用3D打印技術作應用對策研究。

關鍵詞：3D打印技術；高中美術；美術教育

一、前言

隨著電子信息技術的迅猛發展，越來越多的新興文化出現在人們視野中，如近年來的熱點——3D打印技術。3D打印技術作為一種以數字模型為基礎，運用可黏合的材料，逐層打印成三維實物的技術，近幾年被廣泛應用于工業制造、建筑、汽車、航天航空、醫療等領域，并取得了一定的成效。與此同時也引起了教育界的廣泛重視，許多教師在各學科間進行了試探性的應用，也取得了顯著的收效。從某種程度而言，3D打印技術已經被納入學科教育領域的學科建設體系中，其對于刺激學生的感官認識有著難以取代的作用，另外，還能有效提高學習效率、教學效率，3D打印技術與教育的結合是教育進步的一大寫照。

二、3D打印技術概述

3D打印技術是產品生產技術與電子信息技術相互碰撞、相互結合的衍生物。3D打印技始于20世紀90年代中期，工作原理是利用光固化和紙層疊等技術實現三維實物快速成型，制作流程一般為：三維建模——模型分層——逐層打印——后期加工，但應用在教育領域可以簡化流程，即建模——打印，以此在實際教學中可以更加快速成像。與傳統打印技術不同的是，3D打印技術在操作過程中無需刀具、模具等，只需利用計算機構建的三維模型與3D打印機即可快速成型，且無論是顯色度、精準度、細節上都是傳統打印技術無可比擬的。在高中美術教學中可以通過3D設備快速成像，以此達到實物教學的良好效果。

三、3D打印技術教學應用的理論依據

正如上文所述，3D打印技術一開始只是為制造業而生，是產品生產技術提升的體現，這就意味著，要在教育領域中應用3D 打印技術其實是缺乏可行性的理論支撐的，但經過多年的實踐與探討，國內外已踐行、總結了一系列支撐3D打印技術應用于教學的理論依據，即構建主義理論、多元智力理論以及“經驗之塔”理論。

構建主義理論核心是以學生為中心（這一點與核心素養理念下的基礎教育出發點不謀而合），強調學生對知識的主觀能動性，及主動發現、主動探索、主動構建知識。在高中美術教育中應用3D打印技術可以有效激發學生主動探索知識的欲望，并進一步主動分析、解決問題，在此過程還能在教師的引導下構建、豐富自身的知識體系。

多元智力理論認為人的智能是多元化的，即語言智能、數學邏輯智能、空間智能、身體運動智能、音樂智能、人際關系智能、自我認識智能及自然觀察者智能。而在高中美術教育中利用3D打印技術正是充分利用空間智能、自然觀察者智能的的體現，并在發展這兩者智能的過程中帶動其他智能的發展，以此實現激發多元智能發展、促進學生全面發展的作用。

“經驗之塔”理論認為教學活動可以從“理論之塔”的最底部（如圖1所示）入手，及具體經驗——具體經驗是最容易獲得的經驗，逐步上升至抽象經驗，以此彌補觀察經驗不足的效果，在高中美術教學中大多以“觀察”的模式為出發點進行教學，如此學生容易陷入“兩難”的窘境，即抽象經驗及直接經驗都發展不足。而在教學中應用3D打印技術能夠使學生在感官體驗中增長直接經驗，從而在感受中發展空間思維與創造思維，并在此基礎上發展抽象思維經驗，促進了思維的進一步發展。

四、3D打印技術在高中美術教育中的應用

（一）優化教學模式

在傳統高中美術教學中，僅靠一張畫紙是無法承載學生豐富的天馬行空的想象力的，功能性、展開性單一的傳統教學反而會成為限制學生發揮空間的“枷鎖”，因此，改變傳統的教學模式可以說是勢在必行的教學優化策略。3D打印技術作為新時代科技的結晶，其可以將創意變成現實的三維產物的特色功能，對于急切打開限制學生發揮空間“枷鎖”的教學模式而言具有強大的優化效果，此外，3D打印技術作為一種新型的科技，也能為學生提供更好的創作平臺和更開闊的創作空間，以數字化的創作模式進行更多的突破，豐富更多的傳統教學無法提供的教學教材，構建出以學生為中心，為學生提供能夠在教學中完成構思實際應用、模型設計成果、藝術鑒定賞析、整體成果評述等過程，使抽象的美術概念變得“有跡可循”，以更生動、更形象的效果呈現給學生。簡而言之，3D打印技術是一項可以為高中美術學生提供一個更好的素質教育，更能培養其綜合能力的教學平臺，可以讓美術教育課程結構更加豐富，課程實施更為便捷，教學展開更為開闊的教學模式優化技術。

（二）激發想象空間

3D打印技術所具有的真實性、具現性可以很好地從視覺、觸覺等多方面刺激學生感官，激發學生學習有機形、異形、生物肌理等知識的想象與創作靈感，如：在教學肌理概念時，教師可以通過3D打印技術制作出肌理模型教材，通過三維空間將概念具現化的展現，彌補了二維平面所難表全的肌理概念，讓學生不受現實技術限制，充分地發揮其自身的主觀能動性，給學生想象能力開拓更大的空間。此外，教師還可以利用3D打印技術對美術創作的想象現實化的能力能讓學生的想象成果變得“看得見”、“摸得著”，如：在學生進行虛擬生物創作時，可以利用3D打印技術將學生的創作思路打印成模型，讓學生進行更直觀的靈感感悟，讓學生輕松而迅速地發現自身值得肯定的優勢和有必要及時更改的劣勢，使得學生在得到更好的想象肯定的同時也起到了給學生提供更多的大膽想象的鼓舞效果，拓展學生的思維能力和創造能力，對學生大膽嘗試、無懼失敗起到顯著的鼓舞作用，可以說，3D打印技術不僅具有讓學生美術學習中的想象“枷鎖”得到打開，還能發揮出激發學生想象力和創造力的強大效果。

（三）激發學習動力

新鮮事物無論何時都能引起最大的關注，這在高中學生群體中也是如此。3D打印技術作為新型的科技產物，對于獵奇心強烈、征服心高昂的高中年紀有著非同尋常的吸引力從而能引起學生極大的探究興趣，所謂興趣是學習最好的導師，教師可以通過學生對3D打印技術的征服心理，讓學生組成相應的興趣小組，鼓勵學生結合探究的積極性，通過團隊協作的高效性，讓學生在自主動手完成藝術作品并進行賞析的實踐活動開展的同時也能感受到藝術的魅力和3D打印技術的多功能性，使學生能夠在3D打印技術給其帶來的視覺與觸覺這雙重體驗效果下，能夠更主動地參與到高中美術教學中，激發其自主學習動力，并通過對3D打印技術的掌握，使其在加工和制造的過程中對自身知識水平進行真實的肯定和知識盲區的及時彌補，提高學生對藝術作品整體設計能力和美術賞析能力的程度，拓展學生的發散思維，激發學生深入探究美術的學習欲望，積極實現3D打印技術在高中美術教育中的應用效果。

五、3D打印技術在高中美術教育中的局限性

雖然3D打印技術對高中美術教育而言的優化效果不勝枚舉，但是就目前而言，3D打印課程還處于沒有同意標準，缺乏頂層設計與系統規劃的階段，對于3D打印技術對高中美術教育的正式運用而言，還需要更周全的新型理念和成熟思想將科學、藝術、工藝等學科進行有效結合才能真正發掘3D打印技術在教育方面的實用性。其次，就操作技術而言，操作運用對于美術教師而言也過于復雜，對于3D打印技術的引入還需要經過對教師的了解到熟悉到掌握的階段的專業培訓，才能讓教師能夠熟練使用3D技術進行制作展示的同時還能幫助學生展開學習活動。最后，造價昂貴、消耗代價高是新型技術的通病，3D打印技術也不例外，3D打印技術的設備引進和材料消耗所需的代價過于高昂，并且相應的支持工作與展示設備等方面的技術開發還未成熟，難以實現大范圍的推廣。是以，高中美術教育對3D打印技術的引進還需要經過一段較長的考核與磨合期，才能突破3D打印技術目前對高中美術教育的局限性，實現科學教育的又一步邁進。

總而言之，在高中美術教學中應用3D打印技術能夠優化課堂教學，提高教學質量，除此之外有利于培養學生的美術核心素養。但由于3D打印技術在美術教育中應用發展尚未成熟，因此，這就需要美術教育工作者不斷提高個人職業素養，敢于創新、大膽實踐，以此開拓新的教育模式，促進美術教育向更深層次發展。

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