創客教育下的3D打印技術應用與探索

黃小龍

摘 要 社會的進步與發展孕育出各種類型的新鮮事物與新型行業，而“創客”作為互聯網的熱搜詞匯，已受到全社會的普遍關注。隨著智能化、信息化技術的迅猛發展，3D打印技術實現了新突破，將3D打印技術應用在教育教學領域，為教育教學注入全新理念，成為當今社會的流行元素。

關鍵詞 創客教育;3D打印技術;應用與探索

1 3D打印技術的概念解讀

3D打印技術以一種數字模型文件為基礎，運用塑料以及粉末狀金屬等可黏合的材料，通過逐層堆疊累積的方式來構筑某一物體，它屬于一種快速的成形技術。比如常見的人的牙齒以及汽車的相關零部件，用3D打印技術生產制造出的模型。這項技術能夠將計算機中的實物，以實體模型的形式呈現在人們面前，實物的各種特性能夠清晰直觀地反映出來。

3D打印技術屬于高科技應用技術，至今并未形成一個獨立的體系與統一的標準。從3D打印材料上進行分析，主要包括塑料膜、低熔點絲材以及粉末材料等。目前，在教育領域，利用3D打印技術所應用的材料大多屬于低熔點絲材，這樣打印出的模型效果更加逼真[1]。

2 3D打印技術在教育領域的應用現狀

3D打印技術初期應用于航空航天、軍事及機械制造行業。教育領域還未得到普遍應用，但國內一些知名學校在教學課堂已經率先應用3D打印技術，并初見成效。隨著應用成果的廣泛傳播，國內其他學校紛紛予以效仿，購置3D打印設備，成立3D打印團隊，同時以3D打印技術為出發點，開展各種比賽活動和實踐專題活動，3D打印技術逐步成為教育領域一枝獨秀的領先科技。

3 創客教育與3D打印技術的關聯

創客從本意上理解是指具有創新理念與創業精神的群體，創客教育就是在現代教育體制下應用創客精神對學生進行創新思維、拓展思維的培養，激發學生的創作與創造靈感。而3D打印技術與創客教育的有機融合恰恰能夠體現出創新理念，根據學生創造出的作品，以3D模型的形式展現出來，能夠幫助學生快速提升創新設計能力，激發學生的空間想象能力。因此，二者相輔相成、相得益彰，在創客教育背景下，3D打印技術更加突顯實用價值與創新價值。

4 創客教育下3D打印技術的實際應用

4.1 開設3D打印課程，激發學生的學習興趣

通過3D打印技術，學生可以將自己的創新想法設計出來，并以模型的形式從打印機端口輸出，學生們可以借助于實物模型，直觀的觀看到自己的設計成果。目前，國外的一些教育機構已將3D打印技術應用在幼兒園教育以及中小學教育當中，并逐步得到推廣。學生們應用3D打印技術能夠構思、創意一些新奇的實物，比如生活用具、智力玩具、汽車飛機模型等。3D打印課程的設置不但激發了學生的學習興趣，而且也提高了學生的動手動腦能力，構建了一個“玩中學、學中做、做中玩”的良性循環實踐學習氛圍。

4.2 3D打印技術成為教學的輔助工具

隨著教學內容與學生學習內容的不斷增加，學生在學習過程中，如果將結合創客教育，并利用3D打印機將學生的想法和創意打印出來，對提升學生的學習成績將大有裨益。比如在學到數學學科時，如果將圓柱體、球體以及多面體，通過3D打印機輸出模型，學生能夠快速了解和掌握空間圖形的各種特性。而對于美術學科來說，能夠將教材中的平面藝術品轉變為現實生活中的實物模型，對提升學生的審美能力起到積極的促進作用。

4.3 3D打印技術改變了教學模式

3D打印技術屬于一門新興的科學技術，許多學生對這項技術抱有新奇感，教學課堂，如果老師利用3D打印技術開展教學活動，能夠吸引學生們的注意力，增進師生之間的交流。與傳統教學相結合，引導學生在思維能力實現突破和創新。應用3D打印技術，看起來只是一個簡單的模型輸出過程，但是在創客背景下，學生們的想象力豐富無限，可通過3D打印機輸出實物模型，實現創新想法的過程。他們親眼所見自己的創意借助于桌面打印機得到實現，3D打印機將過去單調枯燥的教學課堂一時間變得氣氛活躍，進而也使教學模式由“以教為主”轉變成了“以學為主、以鉆研為主”的模式，新模式的開啟提升學生的學習能力。

4.4 3D打印技術在創客教育領域的應用前景

創客教育是當下乃至未來教育領域當中的先進教育理念，目前，國內許多教育機構積極響應國家號召，紛紛在中小學以及大學院校推廣創客教育，廣大教師也積極轉變思想觀念，緊跟時代發展步伐，以創客教育理念為出發點，不斷創新課堂教學模式，將創客教育融入實際教學當中，并收到了理想的教學效果。未來的3D打印技術必將成為即微課教學后的又一全新的教學模式，也必將得到學生的認可和贊同。

5 3D打印技術在創客教育領域的應用局限性

創客教育不僅包括3D打印課程，同時也涵蓋了創意機器人、創意編程、電子類的創客課程等，這就要求教師在掌握專業課程的基礎上，還要兼顧學習創客領域的知識。由于3D打印機在市場上的銷售價格比較昂貴，而且維修起來費時費力，加大了學校的投入成本。尤其對于一些較為復雜的模型，需要的打印材料較多，打印次數也相應增多，這就出現了浪費材料的現象，而且對于類似的模型，打印出的模型效果也差強人意，精度不夠、樣式不美觀、構造欠缺，如果再次打印，又會提高打印成本，存在資金較短缺等問題。因此，3D打印技術在教育領域的推廣也將是一項長期而艱巨的任務。

6 結束語

每一項新型技術的出現都是社會進步的標志，3D打印技術雖然在我國的發展周期短，但是，經過科研人員的不懈努力，相關的技術難題也逐一被攻克。尤其在創客教育背景下的實際應用，不僅豐滿了教育體系框架，而且也填補了教育領域當中的科技創新空白，為廣大教師提供了先進的教學工具，也為學生創造了內涵豐富的創新想象空間。

參考文獻

[1] 韓奇，鐘紅，魏曉風.3D打印技術在中小學教育的應用研究[J].電腦知識與技術，2018，14（20）：141-142，144.