3D打印技術(shù),被普遍認(rèn)為是第三次工業(yè)革命重要標(biāo)志之一,由于它可在短時(shí)間、簡(jiǎn)工藝程序下制作出結(jié)構(gòu)復(fù)雜、尺寸精細(xì)、性能特殊的藝術(shù)模型、零 部件等,所以它如雨后春筍般的應(yīng)用在工業(yè)制造、生物醫(yī)療、建筑工程、科學(xué)研究等領(lǐng)域中。打印汽車,打印骨骼,打印房子……關(guān)于這項(xiàng)技術(shù)的神奇應(yīng)用時(shí)常見諸報(bào)端網(wǎng)絡(luò),走進(jìn)課堂,3D打印技術(shù)又會(huì)帶來(lái)什么? 國(guó)家工信部出臺(tái)的《國(guó)家增材制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展推進(jìn)計(jì)劃(2015-2016年)》,指出要加快3D打印技術(shù)在兒童創(chuàng)新教育中的應(yīng)用:“組織實(shí)施學(xué)校增材制造技術(shù)普及工程,在學(xué)校配置增材制造設(shè)備及教學(xué)軟件,開設(shè)增材制造知識(shí)的教育培訓(xùn)課程,培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新設(shè)計(jì)的興趣、愛好、意識(shí),在具備條件的企業(yè)設(shè)立增 材制造實(shí)習(xí)基地,鼓勵(lì)開展教學(xué)實(shí)踐?!?br />
發(fā)達(dá)國(guó)家的3D打印技術(shù)早已進(jìn)入教育領(lǐng)域。在美國(guó),幾乎所有的大中小學(xué)已經(jīng)開設(shè)了3D打印的課程。通過(guò)對(duì)青少年進(jìn)行3D打印創(chuàng)新意識(shí)、技術(shù)手段的培養(yǎng),3D打印成為“美國(guó)智造”的有力手段,成為中美制造業(yè)競(jìng)爭(zhēng)的重要砝碼。
我國(guó)3D打印在教育領(lǐng)域的應(yīng)用雖然還處于起步階段,但隨著3D打印機(jī)在我國(guó)逐步降低門檻和應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)大,這部神奇的技術(shù)再度受到大眾關(guān)注。目前3D打印機(jī)已經(jīng)被引入一些中小學(xué)及高校科研機(jī)構(gòu),尤其在基礎(chǔ)教育領(lǐng)域已開始投入教學(xué)。
走在創(chuàng)新最前端的深圳,早已開始探索3D打印與教學(xué)的結(jié)合實(shí)踐。南山實(shí)驗(yàn)小學(xué),南山外國(guó)語(yǔ)學(xué)校,育才二中,蛇口學(xué)校,月亮灣小學(xué),麗湖中學(xué),同樂學(xué)校,珠 光小學(xué),深圳小學(xué),明德實(shí)驗(yàn)學(xué)校等等,均已加入3D創(chuàng)客聯(lián)盟,在新的技術(shù)革命下大膽創(chuàng)新,嘗試開設(shè)3D打印課程,豐富中小學(xué)階段信息技術(shù)學(xué)科的內(nèi)容,激發(fā) 學(xué)生的創(chuàng)造力和培養(yǎng)思考能力。
由于3D打印技術(shù)能實(shí)現(xiàn)虛擬世界與實(shí)體世界的有機(jī)結(jié)合,3D打印機(jī)進(jìn)校園將使得學(xué)生在創(chuàng)新能力和動(dòng)手實(shí)踐能力上得到訓(xùn)練,將學(xué)生的創(chuàng)意、想象變?yōu)楝F(xiàn)實(shí),將 極大發(fā)展學(xué)生動(dòng)手和動(dòng)腦的能力,從而實(shí)現(xiàn)學(xué)校培養(yǎng)方式的變革。我們預(yù)計(jì),未來(lái)3-5年,國(guó)內(nèi)基礎(chǔ)教育、高中教育甚至高等教育領(lǐng)域中對(duì)3D打印課程的需求將 大量出現(xiàn),它將作為一門實(shí)踐3D打印技術(shù)的新穎課程脫穎而出。
3D打印將顛覆傳統(tǒng)教育方式
事實(shí)證明,一些在傳統(tǒng)教育中表現(xiàn)不好的學(xué)生,主要是因?yàn)樗鶎W(xué)的課程理論性太強(qiáng),沒有興趣,死記抽象概念讓學(xué)生通過(guò)了考試,但考試過(guò)后就很快忘記了,3D 打印機(jī)可以讓枯燥的課程變得生動(dòng)起來(lái),它是一種同時(shí)擁有視覺和觸覺的學(xué)習(xí)方式,具有很強(qiáng)的誘惑力,在觸覺學(xué)習(xí)中,學(xué)生不是在黑板或顯示器上簡(jiǎn)單地看文字或 圖形,而是通過(guò)他們的觸覺抓住核心概念的三維模型,這樣能夠吸收和消化知識(shí),使學(xué)生不再遺忘所學(xué)的課程。
英國(guó)著名教師戴夫懷特曾經(jīng)說(shuō)過(guò):如果你能抓住學(xué)生的想象力,你就能抓住他們的注意力。
3D打印如何與中小學(xué)教育有機(jī)結(jié)合?
1、開設(shè)3D打印選修課,普及3D打印技術(shù)。在課堂上設(shè)立簡(jiǎn)單的3D打印課程,介紹3D打印技術(shù)本身。專門針對(duì)中小學(xué)生,選擇一些簡(jiǎn)單的模型作為課程教育工具,比如下面這樣的簡(jiǎn)單模型,成型時(shí)間控制在一小時(shí)以內(nèi):
2、以老師為目標(biāo)對(duì)象的教學(xué)工具打印,是老師們快速制作合適教具的絕佳方式。
如:生物課,可以通過(guò)3D打印完整還原身體各器官的組織結(jié)構(gòu)來(lái)幫助學(xué)生觀察和學(xué)習(xí);
化學(xué)課,3D打印的復(fù)雜分子結(jié)構(gòu)更便于學(xué)生學(xué)習(xí)觀察;
歷史課,3D打印還原古代的文物和重要事件的器具來(lái)幫助學(xué)生理解歷史真相;
地理課,可以通過(guò)3D打印打出獨(dú)特的地質(zhì)面貌,來(lái)研究特殊的地形和人文知識(shí),直觀而生動(dòng),是老師們快速制作合適教具的絕佳方式。
3、指導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)三維建模。
目前市場(chǎng)上有很多簡(jiǎn)單易用的3D設(shè)計(jì)軟件都可引入課堂教學(xué),例如以Autodesk公司出品的一系列設(shè)計(jì)軟件(例如TinkerCAD),都可以很容易讓中小學(xué)生上手開始做模型設(shè)計(jì)。學(xué)生親手設(shè)計(jì)出來(lái)的東西再通過(guò)3D打印機(jī)直接打印出來(lái),對(duì)于提高學(xué)生的興趣愛好想必是大有幫助。
4、組件小創(chuàng)客團(tuán)隊(duì),舉辦3D打印競(jìng)賽、3D夏令營(yíng)等交流活動(dòng)。
像深圳“柴火空間”一樣,定期舉辦各種3D打印創(chuàng)客競(jìng)賽和主題交流活動(dòng),為學(xué)生的想象力和創(chuàng)造力提供無(wú)限的發(fā)揮空間。
5、設(shè)立3D創(chuàng)意實(shí)驗(yàn)室或體驗(yàn)基地,為學(xué)生提供一個(gè)感受尖端科技、寓教于樂的DIY體驗(yàn)中心。
學(xué)生們可以通過(guò)參觀3D打印工廠了解除課堂桌面級(jí)打印機(jī)以外更高級(jí)的工業(yè)級(jí)3D打印機(jī)工作原理,提高對(duì)創(chuàng)新技術(shù)的認(rèn)知,并通過(guò)自己親手實(shí)踐來(lái)打印屬于自己的個(gè)性化創(chuàng)意作品。
但是,目前3D打印引進(jìn)校園還存在以下瓶頸:
1、3D打印目前處于初步發(fā)展階段,國(guó)內(nèi)相關(guān)人才較少,造成學(xué)校該課程的師資力量緊張;
2、目前國(guó)內(nèi)針對(duì)學(xué)生的教材不完整,教育方案不夠系統(tǒng)化;
3、配套設(shè)備比較昂貴;
4、目前3D打印技術(shù)在建模等軟件操作方面有一定的技術(shù)壁壘,對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)有一定的難度。
正因?yàn)槿绱耍?D打印除基本教育服務(wù)外,又將衍生出更多的產(chǎn)業(yè)市場(chǎng):
1、3D打印教育培訓(xùn):培養(yǎng)優(yōu)秀3D打印人才,給學(xué)校提供師資資源;
2、基礎(chǔ)型3D打印設(shè)備:著重研發(fā)基礎(chǔ)型3D打印桌面機(jī),降低成本,致力于做適合學(xué)校大批量采購(gòu)的打印機(jī);
3、研發(fā)或優(yōu)化配套軟件:讓3D打印建模軟件變得簡(jiǎn)單,易于操作,逐漸向“傻瓜式”操作指南看齊,力爭(zhēng)開發(fā)出孩子們一學(xué)就會(huì)的配套軟件。
3D打印對(duì)教育的促進(jìn)并不是單向的,反過(guò)來(lái),向教育領(lǐng)域的滲透又能推動(dòng)3D打印技術(shù)的進(jìn)化。
無(wú)論是網(wǎng)絡(luò)化遠(yuǎn)程生產(chǎn),或是智能化制造,前提都是技術(shù)的支撐,目前3D打印在開模和工藝品制造等個(gè)性化需求領(lǐng)域的應(yīng)用尚可,但要想更廣泛實(shí)用,還需要技術(shù)的成熟。
技術(shù)如果想有所突破,首先得有一大批感興趣的人,學(xué)生無(wú)疑是最好的群體。這個(gè)時(shí)期學(xué)生群體的好奇心、創(chuàng)造力最強(qiáng),通過(guò)逐漸對(duì)技術(shù)進(jìn)行研究,提出自己的想法和創(chuàng)意,再加上不斷發(fā)展技術(shù)的力量,這必將反哺3D打印產(chǎn)業(yè),促進(jìn)3D打印技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展。
無(wú)論是3D打印對(duì)教育的促進(jìn),還是教育對(duì)3D產(chǎn)業(yè)發(fā)展的反哺,都讓我們看到3D打印這項(xiàng)創(chuàng)新技術(shù)強(qiáng)勁的生命力和巨大發(fā)展前景,在信息技術(shù)瞬息萬(wàn)變,前沿科 技層出不窮的當(dāng)下,“激發(fā)創(chuàng)造力、重在體驗(yàn)性”是教育領(lǐng)域信息技術(shù)課程改革的核心理念,讓學(xué)生在新的體驗(yàn)中培養(yǎng)創(chuàng)造力和享受學(xué)習(xí)的樂趣,必將點(diǎn)燃“大眾創(chuàng) 業(yè)、萬(wàn)眾創(chuàng)新”的未來(lái)之光。
文章轉(zhuǎn)載自:3D打印智造網(wǎng)
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