淺析3D打印技術(shù)與勞動(dòng)技術(shù)學(xué)科融合

徐進(jìn)高

[摘 要] 隨著科技的快速發(fā)展，3D打印技術(shù)的概念也應(yīng)運(yùn)而生。而將3D打印技術(shù)引入課堂，也是創(chuàng)新教育發(fā)展的必然。勞動(dòng)技術(shù)學(xué)科是一門培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手動(dòng)腦、創(chuàng)新思維的綜合性學(xué)科。而將3D打印技術(shù)與勞動(dòng)技術(shù)學(xué)科融合，能夠豐富課堂內(nèi)容，開拓學(xué)生思維，提高動(dòng)手能力，全方位地展示勞動(dòng)技術(shù)課的教學(xué)宗旨。總結(jié)了3D打印技術(shù)與勞動(dòng)技術(shù)學(xué)科融合的教學(xué)模式，為創(chuàng)新教學(xué)改革開辟了新的道路。

[關(guān) 鍵 詞] 3D打?。粍趧?dòng)技術(shù)；學(xué)科融合；作用

[中圖分類號(hào)] G712 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼] A [文章編號(hào)] 2096-0603（2016）14-0030-01

一、3D打印技術(shù)概況

3D打印技術(shù)是在科技發(fā)展過程中衍生出來的，它融合了計(jì)算機(jī)技術(shù)、數(shù)字一體化、數(shù)控技術(shù)、材料科學(xué)等先進(jìn)性科技技術(shù)，是綜合技術(shù)的融合。3D打印技術(shù)的應(yīng)用，還要有3D打印設(shè)備作為技術(shù)產(chǎn)品的輸出終端。3D打印機(jī)是一個(gè)高技術(shù)含量的設(shè)備，集計(jì)算機(jī)控制、機(jī)電一體化的系統(tǒng)，整個(gè)設(shè)備具有計(jì)算精準(zhǔn)、自動(dòng)化強(qiáng)、操作簡(jiǎn)單、控制性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，隨著打印材料的不斷改進(jìn)，3D打印技術(shù)的應(yīng)用也越來越廣泛。

二、3D打印與勞動(dòng)技術(shù)融合的作用

3D打印在勞動(dòng)技術(shù)課程中發(fā)揮著重要作用，主要體現(xiàn)在以下三點(diǎn)。

（一）抽象具體化，激發(fā)學(xué)生創(chuàng)造發(fā)明熱情

傳統(tǒng)的勞動(dòng)技術(shù)課程，教師按照教材或者常見的活動(dòng)引入到課堂，學(xué)生的課堂內(nèi)容相對(duì)固化和死板，學(xué)生按部就班地完成作業(yè)和活動(dòng)要求。但是將3D技術(shù)引入課堂，學(xué)生可以利用軟件制圖，制作出想象的圖形并且打印出來，將抽象的東西具體化，增加了課堂的活躍性和學(xué)生的積極性，充分發(fā)揮學(xué)生的想象力和創(chuàng)造力。

（二）為每個(gè)學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)創(chuàng)設(shè)條件，提高學(xué)生創(chuàng)新動(dòng)機(jī)

勞動(dòng)技術(shù)課程的教學(xué)目的是培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力，開拓創(chuàng)新思維，增強(qiáng)學(xué)生的綜合素質(zhì)，提高學(xué)生適應(yīng)社會(huì)的能力。在實(shí)際教學(xué)中，很多教師并沒有提供條件，讓學(xué)生有參與的機(jī)會(huì)。教師只是將很多活動(dòng)和設(shè)計(jì)進(jìn)行演示操作，學(xué)生被動(dòng)地接受，降低了學(xué)生的參與性。將3D打印技術(shù)應(yīng)用到勞動(dòng)技術(shù)課程中，可以利用3D技術(shù)的綜合性，改革傳統(tǒng)課堂的教學(xué)模式，讓學(xué)生成為課堂的主體，學(xué)生通過自己設(shè)計(jì)，并且實(shí)際操作，將設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)變?yōu)榫唧w的三維實(shí)物，鍛煉了學(xué)生的動(dòng)手能力。另外，3D打印技術(shù)從設(shè)計(jì)到操作也不具有危險(xiǎn)性，讓學(xué)生在輕松的學(xué)習(xí)環(huán)境中，大膽創(chuàng)造，提高了創(chuàng)新動(dòng)機(jī)。

（三）快速成型的特點(diǎn)滿足學(xué)生個(gè)性化發(fā)展需求

勞動(dòng)技術(shù)課程是隨著素質(zhì)教育的深入，突出培養(yǎng)學(xué)生綜合能力的學(xué)科，學(xué)生通過勞動(dòng)技術(shù)課程的培養(yǎng)，能夠開拓創(chuàng)新思維，提高動(dòng)手能力。3D打印技術(shù)的融合，能夠?qū)⒔虒W(xué)目標(biāo)更加具體化地實(shí)現(xiàn)，它簡(jiǎn)便快捷的優(yōu)勢(shì)，能夠讓學(xué)生在個(gè)性化的空間中，掌握全面發(fā)展的要領(lǐng)，是學(xué)生適應(yīng)社會(huì)發(fā)展的必然需求。

三、3D打印與勞動(dòng)技術(shù)學(xué)科融合的模式

基于3D打印技術(shù)的勞動(dòng)技術(shù)教學(xué)實(shí)施過程由問題情境創(chuàng)設(shè)、三維模型設(shè)計(jì)、三維模型構(gòu)建、三維模型打印和教學(xué)評(píng)價(jià)五個(gè)核心模塊。即在創(chuàng)設(shè)問題情境環(huán)節(jié)發(fā)現(xiàn)問題之后，學(xué)習(xí)者在解決問題的任務(wù)情境之下進(jìn)行3D模型設(shè)計(jì)和模型構(gòu)建。然后，打印實(shí)物三維模型，并在課堂互動(dòng)環(huán)節(jié)通過展示、探討、應(yīng)用模型的活動(dòng)對(duì)模型加以驗(yàn)證和修改，進(jìn)而解決實(shí)際問題。最后，通過評(píng)價(jià)環(huán)節(jié)，精細(xì)化設(shè)計(jì)技巧，完善設(shè)計(jì)思想，提高學(xué)習(xí)者設(shè)計(jì)能力和創(chuàng)新能力。

（一）問題情境創(chuàng)設(shè)

問題情境的創(chuàng)設(shè)，是教師和學(xué)生進(jìn)行3D打印學(xué)習(xí)的必要階段。學(xué)生從所學(xué)知識(shí)、掌握方向、興趣愛好等方面出發(fā)，對(duì)于設(shè)計(jì)的可行性進(jìn)行判斷和自我審查。在這個(gè)過程中，學(xué)生之間可以互相交流或者分組設(shè)計(jì)，對(duì)設(shè)計(jì)的目的、內(nèi)容、難點(diǎn)等進(jìn)行探究和思考，從而探索出簡(jiǎn)便、可行性強(qiáng)、創(chuàng)新性的設(shè)計(jì)。這樣的問題設(shè)置，能夠讓學(xué)生學(xué)會(huì)自學(xué)、探究、鉆研和交流等精神，教師能夠充分發(fā)現(xiàn)學(xué)生的興趣和知識(shí)結(jié)構(gòu)，對(duì)學(xué)生進(jìn)行有效的指導(dǎo)，增強(qiáng)了勞動(dòng)技術(shù)課程的豐富和高效性。

（二）三維模型設(shè)計(jì)

通過問題設(shè)置以后，學(xué)生已經(jīng)對(duì)3D打印技術(shù)有了一定的認(rèn)識(shí)，在大腦中已經(jīng)創(chuàng)設(shè)了對(duì)三維模型的概念，思維的創(chuàng)新和課程的新鮮，讓學(xué)生對(duì)三維模型的設(shè)計(jì)有了能動(dòng)性。教師應(yīng)該根據(jù)學(xué)生的設(shè)計(jì)思想，保持不干預(yù)、不畫框的原則，按需對(duì)學(xué)生的三維模型設(shè)計(jì)進(jìn)行有效的指導(dǎo)，防止學(xué)生陷入不必要的誤區(qū)，導(dǎo)致模式的設(shè)計(jì)失誤，打擊學(xué)習(xí)3D技術(shù)的積極性。

（三）三維模型構(gòu)建

在此階段學(xué)習(xí)者利用Blender、Web 3D、AutoCAD等三維建模軟件依照三維模型設(shè)計(jì)構(gòu)建數(shù)字化三維模型。學(xué)習(xí)者也可以通過在3D建模資源庫和教育資源中心等搜尋或修改符合要求的已有模型，這樣能充分開拓學(xué)生的思維，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造力。

（四）三維模型打印

三維模型打印是3D打印技術(shù)的直接表現(xiàn)，是把抽象轉(zhuǎn)換為具體的終端。學(xué)生通過編寫模型數(shù)據(jù)并傳輸?shù)?D打印機(jī)，選擇合適的材料，按照打印參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，就可以把數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成三維的模型。整個(gè)過程操作簡(jiǎn)便、機(jī)電一體化強(qiáng)。

（五）課堂應(yīng)用和教學(xué)評(píng)價(jià)

將3D打印技術(shù)與勞動(dòng)技術(shù)課程融合，能夠通過合理的設(shè)計(jì)，將學(xué)生的知識(shí)和能力編寫成模型設(shè)計(jì)方案，讓學(xué)生在自由的環(huán)境中達(dá)到課程教學(xué)目的。三維模型的打印，讓學(xué)生充分開拓思維，在探索和交流中創(chuàng)造出設(shè)計(jì)的模型，增加了學(xué)生的自信心。教師在這個(gè)過程中，對(duì)學(xué)生的動(dòng)手動(dòng)腦、知識(shí)結(jié)構(gòu)、思路設(shè)計(jì)等方面進(jìn)行評(píng)價(jià)，讓學(xué)生充分認(rèn)識(shí)到自己的優(yōu)點(diǎn)和不足，在不斷的學(xué)習(xí)中，優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，提高自我能力，真正達(dá)到勞動(dòng)技術(shù)課程的教學(xué)目標(biāo)。

參考文獻(xiàn)：

[1]王燦才.3D打印的發(fā)展現(xiàn)狀分析[J].絲網(wǎng)印刷，2012（9）.

[2]王雪瑩.3D打印技術(shù)與產(chǎn)業(yè)的發(fā)展及前景分析[J].中國(guó)高新技術(shù)企事業(yè)，2012（9）.

[3]王鑫，王靜.工程教育體系下機(jī)械設(shè)計(jì)課程實(shí)驗(yàn)和實(shí)踐環(huán)節(jié)研究[J].中國(guó)電力教育，2010（10）.