福建省邵武第六中學(xué) 邱瑞健

現(xiàn)階段，3D打印技術(shù)已經(jīng)被投入到我國食品、藝術(shù)及工業(yè)等多個領(lǐng)域方面，雖然該項技術(shù)的應(yīng)用并不是十分的成熟，同時其還會受到一定成本、速度等各類原理的限制，使得其不能投入并進行大批量的生產(chǎn)，也不可將其直接應(yīng)用到數(shù)字時代的工業(yè)生產(chǎn)活動當(dāng)中。但是3D打印技術(shù)可以給人們想象力及創(chuàng)造力的發(fā)展提供很大的助力，借助3D打印，讓人們的幻想及夢想可以變成現(xiàn)實。

一、3D打印技術(shù)概述

簡單來說，3D打印就是使用金屬或者粉末狀的塑料等當(dāng)作原材料，借助這部分原材料，應(yīng)用分層打印技術(shù)，將這些材料全部粘合在一起，構(gòu)成一個更具立體化的模型。傳統(tǒng)的三維技術(shù)主要被應(yīng)用到工業(yè)領(lǐng)域當(dāng)中，在工業(yè)領(lǐng)域中使用這類技術(shù)去制造項目模型，之后該技術(shù)的實用性比較強，并且其技術(shù)的功能尤為豐富。所以，這項技術(shù)也被投入到了航天以及建筑等各項領(lǐng)域當(dāng)中，并大力引進使用這類技術(shù)，將其技術(shù)投入到零部件的制備工序內(nèi)。除此之外，3D打印技術(shù)在個性化定制方面的優(yōu)勢也會比較強，所以，將3D打印技術(shù)投入到生活當(dāng)中，會更好地滿足人們對其的需求量?，F(xiàn)階段，3D打印機的價格開始不斷的降低，處于一種平民化的發(fā)展態(tài)勢。一些信息技術(shù)課程也會將3D打印技術(shù)融入到其中，這會使得學(xué)生的視野變得更加的開闊，同時可以增長學(xué)生的見識，讓學(xué)生在制作模型時可以借助該項技術(shù)輔助教學(xué)，但是3D打印在初中信息技術(shù)課程當(dāng)中的推廣及應(yīng)用仍舊會處于一種方興日盛的狀態(tài)，所以，需要繼續(xù)對初中信息技術(shù)3D打印課程進行探索及實踐。

“十年樹木，百年樹人”是目前我國教育事業(yè)最推崇的一項教育觀念，這是因為在當(dāng)前的社會發(fā)展背景下，科技已經(jīng)成為了第一生產(chǎn)力。想要占領(lǐng)發(fā)展的制高點，就需要掌握更為高端的科學(xué)技術(shù)，科學(xué)技術(shù)的發(fā)展會以人才培養(yǎng)的趨勢為主，這種人才的培養(yǎng)并不是單一性的在教育方面投入多少資金的問題，而是要培養(yǎng)技能型知識型的人才。在該過程當(dāng)中合理的使用先進的科學(xué)技術(shù)，創(chuàng)新教學(xué)方式，滿足素質(zhì)教育對于學(xué)生創(chuàng)造性思維以及實踐動手能力方面所提出的需求。3D打印技術(shù)這一課程的設(shè)置能夠進一步的挖掘我國教育發(fā)展的潛能，各個地區(qū)的學(xué)校在有條件的情況下，都可以自主的引入這一課程，這就能夠開啟3D打印在教育領(lǐng)域當(dāng)中的發(fā)展帷幕。初中信息技術(shù)3D打印課堂能夠進一步的補充傳統(tǒng)教育的內(nèi)容，同時還可以促進并落實素質(zhì)教育，但是當(dāng)前我國3D打印技術(shù)這一課程發(fā)展仍舊會處于滯后的狀態(tài)，產(chǎn)生其問題的主要原因就是和3D打印技術(shù)相關(guān)的配套技術(shù)水平并不是特別的高，需要提升其設(shè)備的精度以及打印速度等。3D打印在各個領(lǐng)域中會處于一種摸索實驗的發(fā)展?fàn)顟B(tài)，這些較為先進的技術(shù)并沒有普及到教育領(lǐng)域方面，所以如何在有限的設(shè)備和技術(shù)條件下開設(shè)初中信息技術(shù)3D打印課程的難度會比較高，需要充分合理的使用3D打印技術(shù)，完善初中信息技術(shù)教育，讓學(xué)生成為能夠敢于實踐，有創(chuàng)新意識的創(chuàng)新型人才。

3D打印技術(shù)也被稱之為快速成型技術(shù)，其技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢會比較明顯。首先，其創(chuàng)意無限，能夠?qū)⑵浜蛡鹘y(tǒng)的剪裁技術(shù)進行對比，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)較為精巧，并不需要像原本傳統(tǒng)工藝一般對其材料進行加工、分解或者組裝等的處理，而是借助2D模型，使用3D打印機，在較短的時間內(nèi)進行疊加、成型的處理，這樣就可以打破傳統(tǒng)設(shè)計的束縛，活泛思想，讓腦海中的不可能變得變成為現(xiàn)實，升級3D打印機自身的質(zhì)量，要密切關(guān)注打印輸出的最小單位，讓打印的精度變得更高。其次，3D打印技術(shù)方面學(xué)習(xí)傳統(tǒng)的工業(yè)制造設(shè)備規(guī)格會比較大，且其設(shè)備的資金需求較高，往往需要較為專業(yè)的技術(shù)人才進行作業(yè)，傳統(tǒng)的手工行業(yè)對于技能方面的熟練度要求會較為嚴苛，應(yīng)用3D打印機能夠滿足其外形精巧方面的要求，并且這一機器設(shè)備的價格也比較樸實，能夠便捷化的操作及使用，給百姓想要個性化的設(shè)計以及個性化的產(chǎn)品提供了很大的便利。豐富了作品的類型，使用多類材料組合打印，衍生出完全不同特性的產(chǎn)品，給使用者供給更多的選擇。

二、3D打印技術(shù)在初中信息技術(shù)課堂中的實踐及應(yīng)用

1.創(chuàng)客教育。

創(chuàng)新始終是科技發(fā)展的主要方向，只有創(chuàng)新、再創(chuàng)新才可以更好的呼喚并響應(yīng)創(chuàng)新人才。在這一時代發(fā)展背景下，創(chuàng)客教育模式便衍生了出來。特別是在李克強總理訪問深圳創(chuàng)客空間之后，創(chuàng)客便成為了一股熱潮。3D打印的出現(xiàn)，給初中信息教育領(lǐng)域開創(chuàng)出了新的紀元?，F(xiàn)階段，我國大部分城市當(dāng)中中小學(xué)院校的3D打印機數(shù)量都會比較多，這就會使得學(xué)校相繼的開設(shè)3D打印課程。一些學(xué)校還會開設(shè)3D打印社團，其社團會以創(chuàng)新為主旨，社團的人數(shù)會比較重。社團內(nèi)組員的好奇心理會比較強，且每個社團成員都希望具有創(chuàng)造力的創(chuàng)想學(xué)校愿景。學(xué)校領(lǐng)導(dǎo)也會大力支持構(gòu)建3D打印社團，讓3D打印課程可以更好地進入到學(xué)校內(nèi)部，促進創(chuàng)客教育的成長及發(fā)展。

2.探索三維。

（1）X-軟件問題。

首先是設(shè)計軟件。想要更好的開設(shè)3D打印課程，那么老師就需要提前選擇好設(shè)計課程的軟件。當(dāng)前，3D軟件的類別十分的豐富，會有maya、zbrush等，但是這部分軟件對于初中學(xué)生們來說，其操作難度會比較大，整體界面的內(nèi)容量較多，會感覺到一定的復(fù)雜性，并且Rhino對于硬件的要求標(biāo)準會更加的嚴格。在學(xué)校機房想要利用電腦設(shè)備及時且順暢化的一次性完成這部分軟件創(chuàng)作工作，難度會比較高。在和其他同事交流之后，了解到“草圖大師”這一軟件的可使用性會比較強，其是一類較為優(yōu)質(zhì)的3D小軟件，其軟件對于電腦計算機的運行要求并不是特別的高，并且整體頁面十分的簡潔且直觀。想要對其進行深度化的學(xué)習(xí)，功能也會比較豐富，可以利用其軟件進行初中信息3D入門的教學(xué)設(shè)計。其次是轉(zhuǎn)換軟件。在實際教學(xué)過程中，老師一般會使用通用的cura轉(zhuǎn)換軟件，但是若老師對其軟件的操作熟練度較差，就很容易會產(chǎn)生cura設(shè)置上的錯誤。比如，其會由于電腦選擇不適宜，使得其溫度持續(xù)性的升高，在升高之后只會出現(xiàn)吐絲的現(xiàn)象，并不會進行打印、耗材直徑設(shè)置錯誤，使得打印成品呈現(xiàn)出一種骨質(zhì)疏松的狀態(tài)。在對其進行多次的排查及調(diào)整之后，解決了轉(zhuǎn)換軟件的使用問題。老師可以把cura和Sketchup融合在一起，相互配合作業(yè)，可以更好地完成3D打印的任務(wù)。例如，在歷經(jīng)八年級上學(xué)期的實踐之后，可以總結(jié)出cura的設(shè)計要點，其機械型號需要保持良好的匹配狀態(tài)。若學(xué)校應(yīng)用的機器為df robot，那么其應(yīng)用的就是Ultimaker original，缺少加熱平臺，所以可打印pal耗材的機器。且耗材以及噴嘴的設(shè)置必須要達到相應(yīng)的實際要求標(biāo)準，滿足企業(yè)實際需求。在打印時，必須要注重懸空模型所設(shè)定的支撐類型，調(diào)整其設(shè)定的關(guān)系，這會影響到其后續(xù)模型打印支撐去除的難易程度。打印速度、填充密度等對于打印懸空模型成功的影響并不是很大，所以可以結(jié)合實際的需求以及所設(shè)定的打印成效目標(biāo)，對其內(nèi)容進行調(diào)整。

（2）Y-硬件問題。

在《制作三維立體紙?！方虒W(xué)活動開展之前，老師所打印出的作品，時常會出現(xiàn)歪斜等的現(xiàn)象，失敗作品數(shù)量也會比較多。所以，需要對其問題產(chǎn)生的具體化原因進行分析，邀請專業(yè)的技術(shù)人員來解答該問題。通過檢測可以了解到，產(chǎn)生作品歪斜的主要原因就是X、Y電機驅(qū)動模塊受損，方向控制會產(chǎn)生差錯，導(dǎo)致其打印呈現(xiàn)出歪斜的現(xiàn)象。在更換驅(qū)動模塊之后，打印可以恢復(fù)正常。在這一課前準備階段，老師對于打印機的調(diào)平水準也會有所升高，可以熟練地使用手動方式進行調(diào)平。

（3）Z-課程問題。

在設(shè)置課程時，老師必須要明確教什么、怎么教以及要教到學(xué)生什么程度，合理的設(shè)置課堂教學(xué)目標(biāo)，培養(yǎng)學(xué)生基礎(chǔ)知識技能，促進學(xué)生STEM素養(yǎng)的發(fā)展。讓學(xué)生可以將其自己腦海中所幻想的東西在電腦上大致的描繪出來，學(xué)生可以自主化的學(xué)習(xí)，也可以和其他同學(xué)進行討論互動，借助網(wǎng)絡(luò)搜索來解決學(xué)習(xí)時期所存在的問題。學(xué)生的作品不可局限于老師的示例，要擁有自己的想法。

3.思維轉(zhuǎn)換。

3D打印課程自身的教學(xué)優(yōu)勢會比較強，該門課程的開設(shè)可以更好地吸引學(xué)生，同時讓學(xué)生產(chǎn)生探究其課程知識的興趣。但是由于學(xué)生對于3D打印課程的接觸時間比較短，所以學(xué)生并不能熟練的掌握這門課程的知識及要點等。對此，老師在教學(xué)時，必須要給學(xué)生創(chuàng)建出一個良好的課堂教學(xué)氛圍，讓學(xué)生可以進行思維轉(zhuǎn)換，并及時的給學(xué)生傳輸創(chuàng)新性的靈感。例如，在講解《構(gòu)建三維實體模型》這一知識時，老師需要給學(xué)生講解3D打印的概念以及工作過程等相關(guān)的理論知識，并給學(xué)生介紹常用的三維建模軟件等?？梢岳蒙嘲l(fā)、茶幾等各項作品，將該課的教學(xué)主題導(dǎo)入到其中，利用這些實物圖，學(xué)生的視覺感受會變得更加的強烈，同時學(xué)生也可以更好的將理論性知識的學(xué)習(xí)過渡到實踐3D打印的環(huán)節(jié)，學(xué)生所具備的理論基礎(chǔ)也會更具系統(tǒng)化的特性，必須要站在發(fā)展的立場上，讓學(xué)生更好地認識到3D打印技術(shù)應(yīng)用的價值。利用3D打印，給創(chuàng)意設(shè)計的發(fā)展及實現(xiàn)提供幫助?？梢砸浴案！弊謷靿嫗槔寣W(xué)生去設(shè)計并建模這種掛墜的操作步驟以及操作方式要求等都會比較簡單，所以，學(xué)生的創(chuàng)意設(shè)計會更具多元化的特性，對其進行切片及打印等的處理，學(xué)生可以了解到打印的技巧以及知識點等，讓學(xué)生可以更好地創(chuàng)建出二維、三維的轉(zhuǎn)換思想。

4.實踐探索。

雖然，學(xué)生在學(xué)習(xí)3D打印課程知識時，會制作很多精義絕巧的作品，但是總體課程仍舊不是十分的完善，會存在一些缺陷之處，需要對其繼續(xù)進行反思及探索。在實際教學(xué)時期，軟硬件會頻繁的產(chǎn)生問題，一旦其軟硬件產(chǎn)生問題，課程就會被擱淺，只能進行設(shè)計，并不能進行打印，這就會導(dǎo)致其所創(chuàng)設(shè)的教學(xué)活動缺少實踐這一關(guān)鍵性的教學(xué)環(huán)節(jié)。并且若其課程進展速度較快，就會導(dǎo)致接受能力較差的學(xué)生在基礎(chǔ)技能方面上會遠遠的落后于其他學(xué)生，學(xué)生基礎(chǔ)學(xué)習(xí)能力也不夠扎實。打印其他部分以及進行組合的難度會比較高，學(xué)生不能較好的設(shè)置這些鏈接的位置，其內(nèi)容要結(jié)合學(xué)生的實際水準進行調(diào)整。一些學(xué)生的設(shè)計作品實現(xiàn)難度較高，所以，并不能進行完美化的打印。對此，在這些教學(xué)問題的影響下，老師必須要及時的創(chuàng)新教育課堂教學(xué)模式，系統(tǒng)化的整理各項打印作品的結(jié)構(gòu)要求等。同時還需要設(shè)置較為明確的評價標(biāo)準。將3D打印的發(fā)展方向分別設(shè)置為模型制作、生產(chǎn)輔助以及3D設(shè)計這三個方面。其中，在輔助工具發(fā)展方面，若學(xué)生想要利用3D打印技術(shù)制作小汽車，在小車的部件都準備充足的，唯獨缺少一個殼子的狀況下，可以直接打印一個殼子。在模型制作方面，必須要明確如果讓學(xué)生知道該發(fā)明創(chuàng)造的可行性，如何借助小模型模擬實驗來重新設(shè)定評價的標(biāo)準。例如，在開展《展評三維頭像創(chuàng)意作品》活動時，老師要組織學(xué)生共同去參與三維頭像創(chuàng)意作品的展示及評價等活動過程，這會讓學(xué)生計算機構(gòu)建三維模型的能力變得更強，同時學(xué)生也可以更為全面且正確的認知三維模型多樣化的構(gòu)建作用，要探究學(xué)生構(gòu)思人物卡通圖像的設(shè)計要求以及五官位置、比例等的細節(jié)問題，正確的引導(dǎo)學(xué)生，讓學(xué)生能夠設(shè)置出更具個性化特征的頭像作品。

3D打印課程具備較強的高新性，其課程不但能夠和高科技保持良好的連通狀態(tài)，同時還可以借助其課程培養(yǎng)并促進學(xué)生創(chuàng)新思維能力的發(fā)展。雖然該課程的教學(xué)標(biāo)準并不是十分的清晰，但是在教育課改深化的背景下，可以利用3D打印課程來挖掘?qū)W生的創(chuàng)新意識及潛能，給社會輸送大批量的高素養(yǎng)復(fù)合型創(chuàng)新人才，完善初中信息技術(shù)3D打印課程。