陳澤強(qiáng)

【摘 要】3D打印技術(shù)的神奇之處在于，不論多么復(fù)雜的東西，只要有數(shù)據(jù)，都可以做出來(lái)，通過(guò)“設(shè)計(jì)及生產(chǎn)”的理念，支持學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中的創(chuàng)新探索實(shí)踐，不斷提升學(xué)生的創(chuàng)造性思維和實(shí)踐能力，為學(xué)生搭建了一個(gè)創(chuàng)新實(shí)踐的夢(mèng)想平臺(tái)。

【關(guān)鍵詞】3D打印技術(shù)；創(chuàng)新實(shí)踐；搭建平臺(tái)

中圖分類號(hào)：G434 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-0568（2017）18-0041-02

在近幾年，3D打印技術(shù)受到大型機(jī)械生產(chǎn)、醫(yī)療行業(yè)、藝術(shù)行業(yè)等各行業(yè)的關(guān)注。而在教育領(lǐng)域，特別是中小學(xué)基礎(chǔ)教育中，3D打印技術(shù)通過(guò)“設(shè)計(jì)及生產(chǎn)”的理念，支持學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中的創(chuàng)新實(shí)踐探索，不斷提升學(xué)生的創(chuàng)造性思維和提升學(xué)生的實(shí)踐能力，為學(xué)生搭建了一個(gè)創(chuàng)新實(shí)踐的夢(mèng)想平臺(tái)。

一、3D打印技術(shù)及其發(fā)展

3D打印技術(shù)是一種快速成型技術(shù)，通過(guò)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(shù)，打印出來(lái)的物品并不是平面的紙張，而是一個(gè)立體的固體。3D打印的形成思想和中國(guó)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(shù)是“設(shè)計(jì)即生產(chǎn)”的創(chuàng)意實(shí)現(xiàn)，并有快速成型的特征，支持更豐富的創(chuàng)想的生成，進(jìn)一步跨越虛擬世界和實(shí)體世界的界限，將把最新技術(shù)中的人工智能從信息技術(shù)拓展到實(shí)體世界。

作家科利·多克托羅曾經(jīng)這樣說(shuō)，小說(shuō)作家不懂得預(yù)示未來(lái)發(fā)生的事情，他們都是在幻想未來(lái)中描述現(xiàn)實(shí)。3D打印未來(lái)的方向在哪里？它是怎樣的？未來(lái)應(yīng)該是，機(jī)器可以制造機(jī)器。隨著技術(shù)的不斷革新，3D打印技術(shù)正逐步走出工業(yè)生產(chǎn)的象牙塔，融入課堂學(xué)習(xí)、生活實(shí)踐中，必將成為學(xué)生的創(chuàng)新能力培養(yǎng)的重要組成部分。

二、3D打印技術(shù)進(jìn)入學(xué)生視野的意義

3D打印技術(shù)走進(jìn)校園、走進(jìn)課堂，并作為開(kāi)展信息技術(shù)課程、綜合實(shí)踐課程、科學(xué)創(chuàng)新課程、社團(tuán)活動(dòng)課程的技術(shù)工具，其滲透到拓展課程，使課堂變得有趣生動(dòng)。其意義主要有以下幾個(gè)方面：

1. 激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣

興趣是最好的老師，是學(xué)生學(xué)習(xí)的原動(dòng)力。3D打印技術(shù)打通學(xué)生的思維通道，極大地調(diào)動(dòng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。在課堂上，學(xué)生利用三維設(shè)計(jì)軟件，設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)模型，并且通過(guò)3D打印做出模型，實(shí)現(xiàn)創(chuàng)意的實(shí)物化，使物化學(xué)習(xí)更生動(dòng)形象。學(xué)生既能提出問(wèn)題又能解決問(wèn)題，他們發(fā)現(xiàn)物體的聯(lián)系特征，在課堂上獲得了真實(shí)的主體體驗(yàn)。對(duì)于學(xué)生，無(wú)論吸收新知識(shí)的程度如何，最重要的是，許多學(xué)生喜歡動(dòng)手制作，3D打印技術(shù)幫助他們愉快記憶，給予他們更多的想象空間，這種實(shí)實(shí)在在的感受讓他們更愿意投入到設(shè)計(jì)、制作作品的過(guò)程中，獲得成功的喜悅。

2. 培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維

學(xué)生可以天馬行空，任意發(fā)揮想象力和創(chuàng)造力，設(shè)計(jì)出這世上還沒(méi)有的東西，然后用3D打印機(jī)做出來(lái)，這是一個(gè)從無(wú)到有的創(chuàng)造過(guò)程。在這個(gè)過(guò)程中，他們負(fù)責(zé)思考，體現(xiàn)人是高級(jí)動(dòng)物的特點(diǎn)，3D打印機(jī)負(fù)責(zé)制造。格物致知源于事物創(chuàng)新，創(chuàng)新的思維源于他們對(duì)事物的分析和豐富經(jīng)驗(yàn)，學(xué)生主動(dòng)參與創(chuàng)新設(shè)計(jì)，分析打印的模塊，充分發(fā)揮創(chuàng)造力，最后形成一個(gè)特色的打印作品。

3D打印技術(shù)的實(shí)現(xiàn)可以提高學(xué)生的三維空間想象力和動(dòng)手實(shí)踐能力，讓他們了解3D 打印只是萬(wàn)里長(zhǎng)征的第一步：開(kāi)啟學(xué)生的創(chuàng)造智慧，挖掘?qū)W生的創(chuàng)新潛能，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)業(yè)熱情才是取得“中國(guó)創(chuàng)造”最后勝利的根本！

3. 優(yōu)化學(xué)生學(xué)習(xí)方式

一是從平面思維轉(zhuǎn)化到立體思維。3D打印通過(guò)模型建造，發(fā)展了學(xué)生的空間想象能力，形成學(xué)生思維主動(dòng)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(wèn)題。二是可以加強(qiáng)學(xué)生間的小組合作能力，在倡導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)學(xué)生、探究學(xué)習(xí)的同時(shí)，不斷優(yōu)化他們的協(xié)作能力，提高合作學(xué)習(xí)能力。三是拓寬學(xué)習(xí)方法。學(xué)生可以根據(jù)自己的想象打印出各類作品，他們自主學(xué)習(xí)簡(jiǎn)單的建模，努力從不同的角度設(shè)計(jì)自己的作品，創(chuàng)意層出不窮，當(dāng)想象成為現(xiàn)實(shí)，新的思維又開(kāi)始萌芽。

4. 提升學(xué)生解決問(wèn)題的能力

培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用能力的重要途徑是提高學(xué)生解決問(wèn)題的能力，3D打印通常利用有意義的設(shè)計(jì)理念去支撐問(wèn)題解決。例如，在制作3D作品時(shí)，首先是根據(jù)所想的進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計(jì)，分析模型的結(jié)構(gòu)層次，制定相應(yīng)的解決方案，再利用A4制作思維導(dǎo)圖及設(shè)計(jì)草圖。在這個(gè)過(guò)程中，學(xué)生通過(guò)自己設(shè)計(jì)問(wèn)題、提出問(wèn)題、分析問(wèn)題、解決問(wèn)題和小組間的合作、討論、分析，最終一個(gè)有思想的3D作品就呈現(xiàn)在我們眼前。整個(gè)作品制作過(guò)程，既培養(yǎng)了學(xué)生解決問(wèn)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(shù)在學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐教學(xué)中的應(yīng)用

3D打印技術(shù)為中小學(xué)綜合實(shí)踐教育和信息技術(shù)教學(xué)帶來(lái)了時(shí)代性的變革。從想象到現(xiàn)實(shí)，從現(xiàn)實(shí)到創(chuàng)新。通過(guò)3D打印技術(shù)，教師和學(xué)生能夠直接體驗(yàn)設(shè)計(jì)和工程加工。

1. 3D打印與學(xué)科教學(xué)的整合

學(xué)科間的整合是現(xiàn)今一個(gè)重要課題，各個(gè)學(xué)校不斷地嘗試加強(qiáng)學(xué)科間的溝通聯(lián)系，整合各學(xué)科資源，嘗試打破不同學(xué)科間的壁壘。3D打印技術(shù)的出現(xiàn)，正好與學(xué)?；A(chǔ)學(xué)科，如信息技術(shù)、科學(xué)、美術(shù)、數(shù)學(xué)等課程相結(jié)合，一節(jié)課可以由多個(gè)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(shè)計(jì)教學(xué)工具的投資，這些令人興奮的教學(xué)技術(shù)面臨限定教學(xué)范圍的風(fēng)險(xiǎn)，相反，設(shè)計(jì)和制造工具（3D打印機(jī)）能夠點(diǎn)燃學(xué)生學(xué)習(xí)的熱情，包括科學(xué)、綜合實(shí)踐、美術(shù)、信息技術(shù)等。整合學(xué)科是教師共同探討的方向，通過(guò)不斷實(shí)踐探索，在利用3D打印技術(shù)中實(shí)施跨學(xué)科整合證明是有效可行的。在未來(lái)的教育，通過(guò)探索設(shè)計(jì)有效的3D打印項(xiàng)目，能促進(jìn)學(xué)科融入，形成整合樣態(tài)，實(shí)現(xiàn)多元跨學(xué)科學(xué)習(xí)。

2. 3D打印與社團(tuán)活動(dòng)的整合

3D打印技術(shù)與學(xué)校各種特色社團(tuán)活動(dòng)整合，把課堂上的知識(shí)伸展到課外實(shí)踐中，不斷豐富學(xué)生的課余生活。利用3D打印技術(shù)的創(chuàng)新課程，大大激發(fā)了學(xué)生興趣，本身就是很好的課程延伸。3D打印社團(tuán)最終目的是讓孩子們學(xué)習(xí)3D創(chuàng)意設(shè)計(jì)的動(dòng)力能夠持續(xù)，并且還能培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作能力、問(wèn)題解決能力和溝通能力。巧妙地借助i3DOne社區(qū)等中小學(xué)在線教育工具，為學(xué)校社團(tuán)提供全面的支持和幫助，讓互聯(lián)網(wǎng)幫助中小學(xué)3D打印社團(tuán)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(rèn)為，虛擬與現(xiàn)實(shí)、過(guò)去與未來(lái)之間往往是零距離。通過(guò)3D打印技術(shù)，我們可以把想象中的物品打印出來(lái)。盡管3D打印技術(shù)沒(méi)有普及，但在我們生活中的應(yīng)用也逐步顯現(xiàn)出來(lái)，不僅可以將學(xué)生的想象力物品化，還有些創(chuàng)客工廠把學(xué)生的理念作品拿到工廠去批量生產(chǎn)。在日常生活中，學(xué)生需要養(yǎng)成理財(cái)和節(jié)儉的習(xí)慣，我們可以發(fā)動(dòng)他們自己來(lái)設(shè)計(jì)一個(gè)精巧的存錢(qián)罐；學(xué)生需要表達(dá)對(duì)學(xué)校的熱愛(ài)，我們可以組織一次設(shè)計(jì)校徽的活動(dòng)，從中讓他們感受到主人翁的意識(shí)；學(xué)生需要關(guān)心父母，我們可以鼓勵(lì)他們?yōu)楦改冈O(shè)計(jì)一款愛(ài)心小禮物。總之，原來(lái)認(rèn)為只能停留在想象中的事物，通過(guò)3D打印都變成了現(xiàn)實(shí)。

3D打印技術(shù)是一種新的工業(yè)技術(shù)，為學(xué)生創(chuàng)建了新的想象創(chuàng)作空間，激發(fā)了學(xué)生的空間想象力，把學(xué)生的創(chuàng)意變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)，實(shí)實(shí)在在的體驗(yàn)感受激發(fā)了學(xué)生的動(dòng)手興趣。這就是創(chuàng)新精神、創(chuàng)造能力培養(yǎng)的原動(dòng)力，是現(xiàn)在創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的有效途徑，通過(guò)3D打印技術(shù)激發(fā)學(xué)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(mèng)想的平臺(tái)。

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（編輯：楊 迪）