創(chuàng)客教育下的3D打印技術(shù)應(yīng)用與探索

黃小龍

摘 要 社會的進(jìn)步與發(fā)展孕育出各種類型的新鮮事物與新型行業(yè)，而“創(chuàng)客”作為互聯(lián)網(wǎng)的熱搜詞匯，已受到全社會的普遍關(guān)注。隨著智能化、信息化技術(shù)的迅猛發(fā)展，3D打印技術(shù)實(shí)現(xiàn)了新突破，將3D打印技術(shù)應(yīng)用在教育教學(xué)領(lǐng)域，為教育教學(xué)注入全新理念，成為當(dāng)今社會的流行元素。

關(guān)鍵詞 創(chuàng)客教育;3D打印技術(shù);應(yīng)用與探索

1 3D打印技術(shù)的概念解讀

3D打印技術(shù)以一種數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)，運(yùn)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(gòu)筑某一物體，它屬于一種快速的成形技術(shù)。比如常見的人的牙齒以及汽車的相關(guān)零部件，用3D打印技術(shù)生產(chǎn)制造出的模型。這項(xiàng)技術(shù)能夠?qū)⒂?jì)算機(jī)中的實(shí)物，以實(shí)體模型的形式呈現(xiàn)在人們面前，實(shí)物的各種特性能夠清晰直觀地反映出來。

3D打印技術(shù)屬于高科技應(yīng)用技術(shù)，至今并未形成一個(gè)獨(dú)立的體系與統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。從3D打印材料上進(jìn)行分析，主要包括塑料膜、低熔點(diǎn)絲材以及粉末材料等。目前，在教育領(lǐng)域，利用3D打印技術(shù)所應(yīng)用的材料大多屬于低熔點(diǎn)絲材，這樣打印出的模型效果更加逼真[1]。

2 3D打印技術(shù)在教育領(lǐng)域的應(yīng)用現(xiàn)狀

3D打印技術(shù)初期應(yīng)用于航空航天、軍事及機(jī)械制造行業(yè)。教育領(lǐng)域還未得到普遍應(yīng)用，但國內(nèi)一些知名學(xué)校在教學(xué)課堂已經(jīng)率先應(yīng)用3D打印技術(shù)，并初見成效。隨著應(yīng)用成果的廣泛傳播，國內(nèi)其他學(xué)校紛紛予以效仿，購置3D打印設(shè)備，成立3D打印團(tuán)隊(duì)，同時(shí)以3D打印技術(shù)為出發(fā)點(diǎn)，開展各種比賽活動和實(shí)踐專題活動，3D打印技術(shù)逐步成為教育領(lǐng)域一枝獨(dú)秀的領(lǐng)先科技。

3 創(chuàng)客教育與3D打印技術(shù)的關(guān)聯(lián)

創(chuàng)客從本意上理解是指具有創(chuàng)新理念與創(chuàng)業(yè)精神的群體，創(chuàng)客教育就是在現(xiàn)代教育體制下應(yīng)用創(chuàng)客精神對學(xué)生進(jìn)行創(chuàng)新思維、拓展思維的培養(yǎng)，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)作與創(chuàng)造靈感。而3D打印技術(shù)與創(chuàng)客教育的有機(jī)融合恰恰能夠體現(xiàn)出創(chuàng)新理念，根據(jù)學(xué)生創(chuàng)造出的作品，以3D模型的形式展現(xiàn)出來，能夠幫助學(xué)生快速提升創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力，激發(fā)學(xué)生的空間想象能力。因此，二者相輔相成、相得益彰，在創(chuàng)客教育背景下，3D打印技術(shù)更加突顯實(shí)用價(jià)值與創(chuàng)新價(jià)值。

4 創(chuàng)客教育下3D打印技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用

4.1 開設(shè)3D打印課程，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣

通過3D打印技術(shù)，學(xué)生可以將自己的創(chuàng)新想法設(shè)計(jì)出來，并以模型的形式從打印機(jī)端口輸出，學(xué)生們可以借助于實(shí)物模型，直觀的觀看到自己的設(shè)計(jì)成果。目前，國外的一些教育機(jī)構(gòu)已將3D打印技術(shù)應(yīng)用在幼兒園教育以及中小學(xué)教育當(dāng)中，并逐步得到推廣。學(xué)生們應(yīng)用3D打印技術(shù)能夠構(gòu)思、創(chuàng)意一些新奇的實(shí)物，比如生活用具、智力玩具、汽車飛機(jī)模型等。3D打印課程的設(shè)置不但激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，而且也提高了學(xué)生的動手動腦能力，構(gòu)建了一個(gè)“玩中學(xué)、學(xué)中做、做中玩”的良性循環(huán)實(shí)踐學(xué)習(xí)氛圍。

4.2 3D打印技術(shù)成為教學(xué)的輔助工具

隨著教學(xué)內(nèi)容與學(xué)生學(xué)習(xí)內(nèi)容的不斷增加，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中，如果將結(jié)合創(chuàng)客教育，并利用3D打印機(jī)將學(xué)生的想法和創(chuàng)意打印出來，對提升學(xué)生的學(xué)習(xí)成績將大有裨益。比如在學(xué)到數(shù)學(xué)學(xué)科時(shí)，如果將圓柱體、球體以及多面體，通過3D打印機(jī)輸出模型，學(xué)生能夠快速了解和掌握空間圖形的各種特性。而對于美術(shù)學(xué)科來說，能夠?qū)⒔滩闹械钠矫嫠囆g(shù)品轉(zhuǎn)變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)生活中的實(shí)物模型，對提升學(xué)生的審美能力起到積極的促進(jìn)作用。

4.3 3D打印技術(shù)改變了教學(xué)模式

3D打印技術(shù)屬于一門新興的科學(xué)技術(shù)，許多學(xué)生對這項(xiàng)技術(shù)抱有新奇感，教學(xué)課堂，如果老師利用3D打印技術(shù)開展教學(xué)活動，能夠吸引學(xué)生們的注意力，增進(jìn)師生之間的交流。與傳統(tǒng)教學(xué)相結(jié)合，引導(dǎo)學(xué)生在思維能力實(shí)現(xiàn)突破和創(chuàng)新。應(yīng)用3D打印技術(shù)，看起來只是一個(gè)簡單的模型輸出過程，但是在創(chuàng)客背景下，學(xué)生們的想象力豐富無限，可通過3D打印機(jī)輸出實(shí)物模型，實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新想法的過程。他們親眼所見自己的創(chuàng)意借助于桌面打印機(jī)得到實(shí)現(xiàn)，3D打印機(jī)將過去單調(diào)枯燥的教學(xué)課堂一時(shí)間變得氣氛活躍，進(jìn)而也使教學(xué)模式由“以教為主”轉(zhuǎn)變成了“以學(xué)為主、以鉆研為主”的模式，新模式的開啟提升學(xué)生的學(xué)習(xí)能力。

4.4 3D打印技術(shù)在創(chuàng)客教育領(lǐng)域的應(yīng)用前景

創(chuàng)客教育是當(dāng)下乃至未來教育領(lǐng)域當(dāng)中的先進(jìn)教育理念，目前，國內(nèi)許多教育機(jī)構(gòu)積極響應(yīng)國家號召，紛紛在中小學(xué)以及大學(xué)院校推廣創(chuàng)客教育，廣大教師也積極轉(zhuǎn)變思想觀念，緊跟時(shí)代發(fā)展步伐，以創(chuàng)客教育理念為出發(fā)點(diǎn)，不斷創(chuàng)新課堂教學(xué)模式，將創(chuàng)客教育融入實(shí)際教學(xué)當(dāng)中，并收到了理想的教學(xué)效果。未來的3D打印技術(shù)必將成為即微課教學(xué)后的又一全新的教學(xué)模式，也必將得到學(xué)生的認(rèn)可和贊同。

5 3D打印技術(shù)在創(chuàng)客教育領(lǐng)域的應(yīng)用局限性

創(chuàng)客教育不僅包括3D打印課程，同時(shí)也涵蓋了創(chuàng)意機(jī)器人、創(chuàng)意編程、電子類的創(chuàng)客課程等，這就要求教師在掌握專業(yè)課程的基礎(chǔ)上，還要兼顧學(xué)習(xí)創(chuàng)客領(lǐng)域的知識。由于3D打印機(jī)在市場上的銷售價(jià)格比較昂貴，而且維修起來費(fèi)時(shí)費(fèi)力，加大了學(xué)校的投入成本。尤其對于一些較為復(fù)雜的模型，需要的打印材料較多，打印次數(shù)也相應(yīng)增多，這就出現(xiàn)了浪費(fèi)材料的現(xiàn)象，而且對于類似的模型，打印出的模型效果也差強(qiáng)人意，精度不夠、樣式不美觀、構(gòu)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(shù)在教育領(lǐng)域的推廣也將是一項(xiàng)長期而艱巨的任務(wù)。

6 結(jié)束語

每一項(xiàng)新型技術(shù)的出現(xiàn)都是社會進(jìn)步的標(biāo)志，3D打印技術(shù)雖然在我國的發(fā)展周期短，但是，經(jīng)過科研人員的不懈努力，相關(guān)的技術(shù)難題也逐一被攻克。尤其在創(chuàng)客教育背景下的實(shí)際應(yīng)用，不僅豐滿了教育體系框架，而且也填補(bǔ)了教育領(lǐng)域當(dāng)中的科技創(chuàng)新空白，為廣大教師提供了先進(jìn)的教學(xué)工具，也為學(xué)生創(chuàng)造了內(nèi)涵豐富的創(chuàng)新想象空間。

參考文獻(xiàn)

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