3D打印技術(shù)對學(xué)生技術(shù)素養(yǎng)提升的教育應(yīng)用初探

李亮 俞樹煜 王國華

摘 要：3D打印技術(shù)是未來幾年最值得期待的新技術(shù)之一[1]。3D打印科普教育正以模塊化知識(shí)庫的形式，輻射學(xué)校教育領(lǐng)域，實(shí)現(xiàn)與教育教學(xué)接軌，與學(xué)科課程融合，助推學(xué)校素質(zhì)教育發(fā)展。文章基于3D打印設(shè)備裝備于學(xué)校的客觀環(huán)境，就如何有效開展3D打印教學(xué)問題展開探究式教學(xué)實(shí)踐，力求在提升學(xué)生技術(shù)素養(yǎng)過程中，綜合運(yùn)用文獻(xiàn)分析法、問卷調(diào)查法、課堂觀察法、訪談法等多種研究法，系統(tǒng)衡量中學(xué)生現(xiàn)階段的技術(shù)素養(yǎng)水平，得出3D打印技術(shù)教育教學(xué)建議或教學(xué)策略。

關(guān)鍵詞：3D打印;技術(shù)素養(yǎng);教育應(yīng)用;創(chuàng)新

中圖分類號(hào)：G433? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1673-8454（2021）04-0026-05

一、引言

伴隨著現(xiàn)代信息技術(shù)的高速研發(fā)和顛覆性創(chuàng)新，被英國《經(jīng)濟(jì)學(xué)人》雜志的編輯保羅·麥吉里在《第三次工業(yè)革命》里譽(yù)為“第三次工業(yè)革命重要標(biāo)志之一”[2]的3D打印技術(shù)，正以超時(shí)代的尖端技術(shù)形象在國際各領(lǐng)域高頻亮相，成為各國搶占尖端科技領(lǐng)域、加快提升綜合國力的制勝武器。為了實(shí)現(xiàn)科技強(qiáng)國戰(zhàn)略性崛起，推動(dòng)“中國制造”到“中國智造”，國內(nèi)各行業(yè)領(lǐng)域在國家現(xiàn)代化宏觀戰(zhàn)略的引領(lǐng)下，積極參與3D打印技術(shù)研發(fā)、應(yīng)用與推廣。

《國家中長期人才發(fā)展規(guī)劃綱要（2010—2020年）》中明確提出，人才隊(duì)伍建設(shè)主要的任務(wù)之一就是突出培養(yǎng)創(chuàng)新型科技人才[3]。大眾創(chuàng)新是引領(lǐng)科技發(fā)展的第一動(dòng)力，是建設(shè)現(xiàn)代化經(jīng)濟(jì)體系的戰(zhàn)略支撐。為搶占現(xiàn)代教育技術(shù)制高點(diǎn)，微型科普教育3D打印機(jī)涌入學(xué)校教育領(lǐng)域，成為新時(shí)代助推學(xué)校素質(zhì)教育發(fā)展的新工具。

二、3D打印技術(shù)相關(guān)綜述

1.技術(shù)素養(yǎng)

技術(shù)素養(yǎng)是指對科學(xué)和技術(shù)進(jìn)行評價(jià)和做出相應(yīng)決定所必需的基本知識(shí)和能力。其是一種科學(xué)方法，賦予強(qiáng)有力的綜合分析認(rèn)知能力，指的是使用、管理、評價(jià)和理解技術(shù)的能力[3]。

2.3D打印技術(shù)概念

對于3D打印技術(shù)的概念或稱謂，最早在工業(yè)制造領(lǐng)域有“增材制造”“快速成型”“先進(jìn)制造”的俗稱，其最早在學(xué)術(shù)領(lǐng)域也被稱為“增材制造技術(shù)”[4]。直到2009年，由美國材料與試驗(yàn)協(xié)會(huì)（ASTM）成立的添加制造技術(shù)子委員會(huì)正式對“3D打印技術(shù)”下過一個(gè)美式官方的定義，即“3D 打?。ㄌ砑又圃欤┘夹g(shù)是一種與傳統(tǒng)材料加工方法正好相反的、基于三維數(shù)字模型的、通常采用逐層制造方式將材料結(jié)合起來的工藝”[4]。

對于3D打印技術(shù)的概念，國內(nèi)學(xué)術(shù)領(lǐng)域理論學(xué)者的認(rèn)同感基本都是以美式定義為基準(zhǔn)，只是在研究透析3D打印原理的基礎(chǔ)上，普遍認(rèn)同由西安交通大學(xué)人文社會(huì)科學(xué)學(xué)院黎荔、西安交通大學(xué)快速制造國家工程研究中心副主任王永信二人合作編著的《3D打印青少年趣味課程》一書中給出的3D打印技術(shù)的概念：3D打印技術(shù)是一種以3D數(shù)字模式文件為基礎(chǔ)，運(yùn)用粉末狀金屬或塑料等特殊可粘合性材料，通過逐層打印的方式來構(gòu)造物體的技術(shù)，被認(rèn)為是“第三次工業(yè)革命”的重要生產(chǎn)工具[5]。

3.3D打印機(jī)的工作原理

透析3D打印機(jī)的工作原理，其與普通打印機(jī)的工作原理基本相同，之所以稱為“打印機(jī)”，就是因?yàn)?D打印機(jī)參照了普通打印機(jī)的工作技術(shù)原理，只是在打印過程中所使用的打印材料有所不同。3D打印機(jī)的工作原理就是通過計(jì)算機(jī)與3D打印設(shè)備搭建的打印平臺(tái)，來完成虛擬空間藍(lán)圖變成現(xiàn)實(shí)實(shí)物的這一過程，實(shí)現(xiàn)虛擬數(shù)據(jù)模型快速實(shí)物成型，具體可分為虛擬模型設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)切片處理、實(shí)物作品打印三個(gè)環(huán)節(jié)、六個(gè)步驟（見圖1）。

4.3D打印技術(shù)的分類

根據(jù)3D打印材料的屬性，常見的3D打印技術(shù)主要有噴墨3D打印、粉劑3D打印、生物活性打印、食物3D打印。而根據(jù)3D打印材料的物態(tài)及打印成形方法，目前常見的3D打印技術(shù)有光固化立體成形、熔融沉積成形、電子束選區(qū)熔化、激光選區(qū)熔化、分層實(shí)體制造、金屬激光熔融沉積、電子束熔絲沉積成形[6]。

5.3D打印技術(shù)具有的獨(dú)特優(yōu)勢

3D打印技術(shù)是一種以數(shù)字模式文件為基礎(chǔ)，運(yùn)用特殊粘合材料，通過逐層打印的方式來生成實(shí)物的新型快速成型技術(shù)，被定位為“第三次工業(yè)革命最具標(biāo)志性的生產(chǎn)工具”[7]，是新一輪技術(shù)革命和產(chǎn)業(yè)制造進(jìn)入快車道轉(zhuǎn)彎的引擎，具有獨(dú)特的前沿優(yōu)勢。

（1）增材制造生產(chǎn)模式節(jié)約成本

透析3D打印技術(shù)的工作原理，其為“增材制造技術(shù)”，是針對傳統(tǒng)制造技術(shù)即“減材制造技術(shù)”進(jìn)行創(chuàng)新改進(jìn)的逆向工程。傳統(tǒng)制造技術(shù)的突出特征就是通過減材動(dòng)作來實(shí)現(xiàn)實(shí)體成型，過程中耗費(fèi)成本，而3D打印技術(shù)則相反，主要表現(xiàn)在：①無須購買機(jī)械工具，3D打印平臺(tái)能夠完勝各類機(jī)械工具，代替開展虛擬模型設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)切割、智能逐層打印的工作;②3D打印機(jī)完全按需增加原材料，按需疊加打印，節(jié)省了打印材料，杜絕了打印原材料浪費(fèi)，大大降低了制造的成本。

（2）滿足個(gè)性化自由設(shè)計(jì)與制作

3D打印平臺(tái)能夠滿足個(gè)性化自由設(shè)計(jì)與制作，是面向客戶需求而研發(fā)的尖端技術(shù)成果，能夠最大限度地滿足客戶的個(gè)性化自由設(shè)計(jì)與制作需求，主觀設(shè)計(jì)的想象力、創(chuàng)新力不受局限，能夠換位在客戶的角度上，根據(jù)個(gè)性需求而實(shí)現(xiàn)個(gè)性化、自由化設(shè)計(jì)，制作虛擬模型，印證了“只有想不到?jīng)]有做不到”的產(chǎn)品設(shè)計(jì)理念。打印平臺(tái)完全支持個(gè)性化自由設(shè)計(jì)與制作，突出了創(chuàng)新設(shè)計(jì)、個(gè)性化自由設(shè)計(jì)理念，顛覆了傳統(tǒng)制造技術(shù)，全方位滿足個(gè)性需求、創(chuàng)新需求。

（3）產(chǎn)品成型的周期短，零時(shí)間交付

傳統(tǒng)制作技術(shù)在生產(chǎn)制作過程中受到的制約因素較多，如耗材多、工序多、耗時(shí)長，尤其是要經(jīng)過一系列的全天候工序，才能完成實(shí)物制作，而3D打印技術(shù)則克服了傳統(tǒng)制作技術(shù)的弊端，打印速度快，周期大大縮短，真正實(shí)現(xiàn)了快速打印成型。

（4）虛擬模型無縫打印，精確不失真

3D打印機(jī)凝聚了前沿學(xué)術(shù)理論和尖端科技智慧，是精密機(jī)械制造、科學(xué)材料制造等技術(shù)的無縫整合，精密機(jī)械制造能夠在技術(shù)上實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)對接打印，科學(xué)打印材料能夠適應(yīng)精密機(jī)械完成逐層打印，其在虛擬實(shí)體模型打印過程中深度融合了數(shù)據(jù)終端智能精度掃描、分割傳輸、格式轉(zhuǎn)換等數(shù)據(jù)智能處理功能，能夠精確按照虛擬模型數(shù)據(jù)突破時(shí)空局限，使虛擬模型實(shí)現(xiàn)高精度、高標(biāo)準(zhǔn)、高質(zhì)量打印，設(shè)計(jì)效果不失真，自然形象生動(dòng)，視覺立體感沖擊強(qiáng)烈。

三、研究方法、研究內(nèi)容、研究思路及研究分析工具

1.研究方法

（1）文獻(xiàn)研究法

本文運(yùn)用文獻(xiàn)研究法，通過中國學(xué)術(shù)期刊總庫（CNKI）、專著、互聯(lián)網(wǎng)資訊三大文獻(xiàn)研究資源通道，針對3D打印技術(shù)文獻(xiàn)資料進(jìn)行綜合梳理與分析，闡述3D打印技術(shù)的概念、工作原理、結(jié)構(gòu)、分類、關(guān)鍵技術(shù)、獨(dú)特優(yōu)勢，理清國內(nèi)外3D打印科普教育發(fā)展現(xiàn)狀，并為本研究提供具有高質(zhì)量說服力的學(xué)術(shù)理論支撐。

（2）問卷調(diào)查法

筆者長期從事高中一線現(xiàn)代教育技術(shù)工作，致力于技術(shù)與課程整合學(xué)術(shù)研究，本文基于3D打印科普教育設(shè)備裝備于學(xué)校的客觀環(huán)境，在文獻(xiàn)研究分析基礎(chǔ)上，針對高中階段學(xué)習(xí)者特征，設(shè)計(jì)關(guān)于3D打印基礎(chǔ)認(rèn)知方面的標(biāo)準(zhǔn)調(diào)查問卷，通過選擇調(diào)查樣本→發(fā)放問卷→填寫問卷→回收問卷→統(tǒng)計(jì)問卷數(shù)據(jù)→分析問卷數(shù)據(jù)→得出數(shù)據(jù)結(jié)論，對參與課題研究的學(xué)校學(xué)生主體進(jìn)行基本理論素養(yǎng)、技術(shù)素養(yǎng)摸底調(diào)查，以此衡量其在科普教育3D打印技術(shù)培訓(xùn)前的基本素養(yǎng)水平，為預(yù)期培訓(xùn)提供對比依據(jù)。

（3）課堂觀察法

科學(xué)可行的課堂觀察具有目的性、分析性、系統(tǒng)性，通過觀察學(xué)生在課堂教學(xué)過程中的動(dòng)態(tài)思維交互與行為變化，發(fā)散課題研究者的思維感性認(rèn)識(shí)，經(jīng)過深度思考和綜合分析，從學(xué)生思維交互與行為特征變動(dòng)中獲取課題試驗(yàn)探索成果。本文圍繞科普教育3D打印技術(shù)的系統(tǒng)理論知識(shí)與實(shí)踐技能兩大部分學(xué)習(xí)內(nèi)容，對學(xué)生開展為期一學(xué)期的課堂教學(xué)培訓(xùn)。在課堂教學(xué)培訓(xùn)過程中，依據(jù)科學(xué)可行的課堂觀察量表，客觀記錄教學(xué)培訓(xùn)課堂中的學(xué)生思維交互與行為特征變化，并進(jìn)行綜合分析，為科普3D打印教育探索有效教學(xué)經(jīng)驗(yàn)。

（4）訪談法

本文采用訪談法，一方面，針對參與3D打印學(xué)習(xí)的高一學(xué)生，在對其開展3D打印科普教育教學(xué)培訓(xùn)后，針對培訓(xùn)過程中存在的教與學(xué)等方面的問題，對學(xué)生主體進(jìn)行系統(tǒng)性有效訪談，以此來發(fā)現(xiàn)在3D打印科普教育過程中存在的教學(xué)問題，提出教學(xué)建議，為提高高中階段學(xué)習(xí)者技術(shù)素養(yǎng)積累寶貴教學(xué)經(jīng)驗(yàn);另一方面，針對學(xué)校一線各學(xué)科教育工作者，展開科普教育3D打印技術(shù)方面內(nèi)容的交流互動(dòng)，查找教與學(xué)短板，系統(tǒng)性完善科普教育3D打印教學(xué)建議。

2.研究內(nèi)容

基于3D打印科普教育設(shè)備裝備于學(xué)校的客觀環(huán)境，圍繞3D打印技術(shù)，針對學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐能力、想象力、創(chuàng)造力，有計(jì)劃有組織地開展科普教育3D打印技術(shù)的系統(tǒng)理論知識(shí)與實(shí)踐技能教學(xué)培訓(xùn)，力求在培訓(xùn)中提升學(xué)生技術(shù)素養(yǎng)，主要研究提升學(xué)生技術(shù)素養(yǎng)的具體可行辦法，得出3D打印技術(shù)教育教學(xué)培訓(xùn)建議或教學(xué)策略。

3.研究思路

研究過程依賴3D打印科普教育設(shè)備裝備于學(xué)校的客觀環(huán)境，由從事一線技術(shù)課程教學(xué)且一直致力于前沿學(xué)術(shù)研究的教師展開教學(xué)探究。①對3D打印技術(shù)相關(guān)文獻(xiàn)進(jìn)行分析梳理，理清國內(nèi)外3D打印技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀、3D打印技術(shù)的概念、工作原理、依托的關(guān)鍵技術(shù)、3D打印科普教育的支撐理論等內(nèi)容，為本文研究做好學(xué)術(shù)理論支撐;②設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)科學(xué)信度高的調(diào)查問卷，對參與本文研究的學(xué)生進(jìn)行問卷調(diào)查，從各個(gè)維度來分析衡量學(xué)生的基本素養(yǎng);③對學(xué)生進(jìn)行3D打印教學(xué)理論學(xué)習(xí)與教學(xué)技能實(shí)踐培訓(xùn)，課堂觀察并記錄學(xué)生的互動(dòng)狀態(tài)、協(xié)作狀態(tài)等動(dòng)態(tài)特征，分析3D打印技術(shù)培訓(xùn)對學(xué)生的影響，探究3D打印科普教育的有效教學(xué)模式;④對一線教育工作者和學(xué)生進(jìn)行訪談。通過對學(xué)生訪談，從學(xué)習(xí)者視角探討3D打印技術(shù)培訓(xùn)針對學(xué)生開展的過程，進(jìn)一步獲取3D打印教學(xué)影響、教學(xué)效果等有效反饋，發(fā)現(xiàn)教學(xué)環(huán)節(jié)存在的問題;對一線教育工作者進(jìn)行有效訪談，可以幫助研究者探討3D打印相關(guān)教學(xué)現(xiàn)況，在探討中發(fā)現(xiàn)3D打印相關(guān)教學(xué)問題，并在評估的結(jié)論中驗(yàn)證3D打印科普教育的發(fā)展水平，進(jìn)而提出符合現(xiàn)實(shí)客觀環(huán)境下的高質(zhì)量教學(xué)建議或教學(xué)策略。圖2是本文研究的總體框架。

4.研究分析工具

鑒于科學(xué)性、邏輯性、技術(shù)性的問卷數(shù)據(jù)分析要求，問卷分析工具主張選取運(yùn)用Excel 2013 數(shù)據(jù)分析工具來統(tǒng)計(jì)、分析收集到的問卷數(shù)據(jù)，完全能夠達(dá)到透析學(xué)習(xí)者基本信息素養(yǎng)的高度。

四、3D打印技術(shù)教學(xué)培訓(xùn)分析結(jié)論

1.學(xué)生對信息技術(shù)學(xué)科不夠重視，信息素養(yǎng)有待提升

通過問卷調(diào)查數(shù)據(jù)分析和訪談數(shù)據(jù)整理分析可知：信息技術(shù)學(xué)科在初、高中階段不是中、高考必考科目，將其定位為應(yīng)試教育學(xué)科外的一門素質(zhì)教育學(xué)科，在學(xué)習(xí)過程中無任何學(xué)業(yè)壓力。因此，可以得出結(jié)論：大部分學(xué)生對信息技術(shù)學(xué)科不夠重視，定位偏低。

關(guān)于對計(jì)算機(jī)的認(rèn)識(shí)與態(tài)度，大部分學(xué)生反映不了解計(jì)算機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)，不能熟練使用360安全衛(wèi)士等殺毒軟件維護(hù)系統(tǒng)穩(wěn)定，不會(huì)給計(jì)算機(jī)做系統(tǒng)，對計(jì)算機(jī)設(shè)備的認(rèn)識(shí)程度不高，處在淺層次上。大部分學(xué)生對信息技術(shù)學(xué)科不夠重視，對信息技術(shù)學(xué)科定位偏低。常用辦公軟件作為計(jì)算機(jī)技能檢測重點(diǎn)，大部分學(xué)生表示自己打字速度慢，不能熟練使用Office辦公軟件和Photoshop圖片處理軟件，甚至對一些基本功能都不知道，計(jì)算機(jī)信息化高級辦公技術(shù)水平處于低層次。訪談中，大部分學(xué)生客觀反思自己的信息素養(yǎng)和信息技能，認(rèn)為自己只是停留在了解或知道某些軟件或知識(shí)點(diǎn)的基礎(chǔ)上，不會(huì)運(yùn)用某一知識(shí)點(diǎn)解決實(shí)際問題或應(yīng)用某一軟件解決實(shí)際問題，信息素養(yǎng)水平不高，信息技能亟待提升。

2.3D打印技術(shù)教育教學(xué)能夠促進(jìn)學(xué)生多元智能發(fā)展，提升學(xué)生綜合素質(zhì)

3D打印技術(shù)教育教學(xué)能夠促進(jìn)學(xué)生多元智能發(fā)展，提升學(xué)生綜合素質(zhì)，尤其是在本研究開展的3D打印教學(xué)培訓(xùn)過程中表現(xiàn)得淋漓盡致。課堂觀察發(fā)現(xiàn)，參與3D打印技術(shù)學(xué)習(xí)的學(xué)生對3D打印技術(shù)、設(shè)備、實(shí)物作品都表現(xiàn)出極濃的興趣和學(xué)習(xí)的欲望。在3D打印理論知識(shí)與實(shí)踐知識(shí)教學(xué)過程中，組織學(xué)生圍繞理論知識(shí)點(diǎn)、虛擬模型設(shè)計(jì)、虛擬模型打印等環(huán)節(jié)進(jìn)行小組討論交流、小組成員協(xié)作，使得學(xué)生在語言智能、邏輯數(shù)學(xué)智能、空間智能、肢體動(dòng)作智能、人際智能、內(nèi)省智能、自然探索智能、存在智能方面都得到了提升，課堂中學(xué)生的互動(dòng)次數(shù)遠(yuǎn)超傳統(tǒng)學(xué)科課堂，協(xié)作能力、創(chuàng)新能力等都有所提升。

訪談數(shù)據(jù)分析也表明：大部分學(xué)生也反映自己在學(xué)習(xí)3D打印理論知識(shí)和參與3D打印實(shí)踐階段積極性很高，互動(dòng)交流溝通技能得到提升，敢于公開表達(dá)自己的想法、意愿與主張，能夠按照邏輯思維明白3D打印技術(shù)的工作原理，在實(shí)踐過程中，動(dòng)手實(shí)踐能力得到強(qiáng)化，對3D打印技術(shù)與學(xué)科教學(xué)內(nèi)容融合的思考比較多，激發(fā)了自身自然探索智能與內(nèi)省智能的開發(fā)，使學(xué)生的綜合素質(zhì)得到提升。

3.3D打印技術(shù)與學(xué)科融合仍處于初級階段，融合程度仍處于一般初級水平

研究可知：3D打印技術(shù)與學(xué)科融合進(jìn)度仍處于初級階段，融合程度仍處于一般初級水平。通過問卷調(diào)查、訪談交流和文獻(xiàn)研究，我們清楚地知道，3D打印技術(shù)并沒有與學(xué)科教學(xué)內(nèi)容實(shí)現(xiàn)深度融合，3D打印技術(shù)相關(guān)文章數(shù)量少，多數(shù)文章只是停留在3D打印技術(shù)內(nèi)涵的研究上，3D打印技術(shù)與學(xué)科教學(xué)內(nèi)容相獨(dú)立，與學(xué)科融合開展的探究性試驗(yàn)少。

五、3D打印教學(xué)應(yīng)用建議

1.樹立現(xiàn)代化教學(xué)理念，透析3D打印輔助學(xué)科教師創(chuàng)新課堂內(nèi)容

教育的現(xiàn)代化首先是教育理念的現(xiàn)代化，教育理念的現(xiàn)代化是實(shí)施創(chuàng)新教育的前提[8]。這就要求教育工作者一定要緊跟時(shí)代步伐，樹立現(xiàn)代化教學(xué)理念，用現(xiàn)代化教學(xué)理念指導(dǎo)自己的教育教學(xué)。3D打印技術(shù)與學(xué)科教學(xué)內(nèi)容的融合是現(xiàn)代教育理念的客觀要求，也是現(xiàn)代課題教研探究的必然要求，如何讓3D打印教輔工具輔助一線學(xué)科教師開展教學(xué)內(nèi)容講授是一個(gè)系統(tǒng)性的課題研究，勢必要求將3D打印技術(shù)與學(xué)科課堂教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行情景化關(guān)聯(lián)，透析哪些教學(xué)內(nèi)容需要用何種3D打印教輔工具進(jìn)行輔助教學(xué)，系統(tǒng)分析后運(yùn)用3D打印技術(shù)設(shè)計(jì)并生成3D打印教輔工具。

2.開展形式多樣的3D打印技術(shù)培訓(xùn)活動(dòng)，建構(gòu)常態(tài)化、制度化培訓(xùn)機(jī)制

通過與一線學(xué)科教師進(jìn)行面對面訪談互動(dòng)，絕大多數(shù)教師認(rèn)為：3D打印技術(shù)培訓(xùn)很重要，學(xué)校、教育行政部門等相關(guān)教育機(jī)構(gòu)應(yīng)該組織信息素養(yǎng)較好的學(xué)科教師進(jìn)行常態(tài)化、制度化的3D打印技術(shù)培訓(xùn)。

教師是教育教學(xué)過程中的一線組織者和引導(dǎo)者，教師的教育教學(xué)理念、教育教學(xué)方式，不僅直接關(guān)系著自身的現(xiàn)代化素養(yǎng)，而且還間接地影響著未來教育的性質(zhì)與狀態(tài)[9]。因此必須強(qiáng)化教師自身的教學(xué)技能。開展形式多樣的3D打印技能培訓(xùn)，建構(gòu)常態(tài)化、制度化的3D技術(shù)培訓(xùn)機(jī)制，既能夠培養(yǎng)一線學(xué)科教師的信息素養(yǎng)，提升其3D打印設(shè)計(jì)、操作技能，又能為學(xué)科教學(xué)增添事半功倍的教輔工具，同時(shí)，會(huì)對學(xué)科教師產(chǎn)生更為深遠(yuǎn)的啟迪：轉(zhuǎn)換本位角色，改善知識(shí)結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)變工作方式，創(chuàng)新課堂教學(xué)。

3.加大3D打印技術(shù)與學(xué)科章節(jié)內(nèi)容探究性試驗(yàn)研究，努力實(shí)現(xiàn)3D打印技術(shù)與學(xué)科深度融合

3D打印技術(shù)與學(xué)科融合進(jìn)度仍處于初級階段，融合程度仍處于一般水平。這就要求在3D打印技術(shù)教育教學(xué)領(lǐng)域，加大其與學(xué)科章節(jié)內(nèi)容探究性融合試驗(yàn)研究，鼓勵(lì)學(xué)科教師在分析本學(xué)科教材內(nèi)容、學(xué)情、教學(xué)重難點(diǎn)的基礎(chǔ)上，確定章節(jié)內(nèi)容與所需3D打印作品之間的內(nèi)在聯(lián)系，以此評估其打印的可行性、科學(xué)性，進(jìn)而在教學(xué)實(shí)踐過程中實(shí)現(xiàn)3D打印技術(shù)與學(xué)科章節(jié)內(nèi)容的深度融合，為高效課堂增添生機(jī)活力。

4.落實(shí)“教師為主導(dǎo)，學(xué)生為主體”的理念，助推3D打印技術(shù)輔助素質(zhì)教育內(nèi)涵、目標(biāo)落到實(shí)處

《國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010—2020年）》明確提出：學(xué)校教育要以教師為主導(dǎo)，學(xué)生為主體，充分發(fā)揮學(xué)生主體能動(dòng)性，把促進(jìn)學(xué)生的成才成長作為學(xué)校教學(xué)工作的出發(fā)點(diǎn)和落腳點(diǎn)。學(xué)科教師在運(yùn)用3D打印教具輔助開展教學(xué)過程中，必須以“教師為主導(dǎo)，學(xué)生為主體”，切實(shí)落實(shí)新課程核心理念，并著眼于提高學(xué)習(xí)者的綜合素質(zhì)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)欲望、興趣愛好，弘揚(yáng)學(xué)生的個(gè)性，培養(yǎng)學(xué)生的自主能動(dòng)意識(shí)、協(xié)作意識(shí)、創(chuàng)新意識(shí)和發(fā)現(xiàn)問題、提出問題、分析問題、解決問題的能力，促進(jìn)學(xué)生德智體美勞全面發(fā)展，助推3D打印技術(shù)輔助素質(zhì)教育內(nèi)涵、目標(biāo)落到實(shí)處。

六、研究不足與展望

1.研究不足

由于參與研究的學(xué)習(xí)者信息素養(yǎng)參差不齊、學(xué)習(xí)能力具有局限性、參與研究的學(xué)校3D打印設(shè)備數(shù)量有限、掌握3D打印技術(shù)的教師數(shù)量少，在3D打印技術(shù)研究過程中不可避免地存在諸多主客觀方面的不利因素，致使本文研究存在一些不足之處：①參與3D打印教學(xué)培訓(xùn)的高一學(xué)生信息素養(yǎng)水平仍屬一般初級水平，且信息技能水平、學(xué)習(xí)能力、新事物接受能力參差不齊，加上參與3D教學(xué)培訓(xùn)的樣本選擇范圍寬泛，來自8個(gè)班的400多名學(xué)生，很難使全部學(xué)生都能達(dá)到理想的培訓(xùn)效果，也無法保證預(yù)期的培訓(xùn)效果。②多媒體教學(xué)課件專業(yè)設(shè)計(jì)人員有限，課件來源單一，課件評估存在差異。因沒有現(xiàn)成的系統(tǒng)性教學(xué)課件，用于3D打印教學(xué)的多媒體教學(xué)課件大都由課題組自行設(shè)計(jì)制作，人員少且設(shè)計(jì)水平參差不齊，課件總體數(shù)量少，缺乏多樣性，不夠豐富，其評估同樣存在不合理性。

2.研究展望

3D打印技術(shù)是目前素質(zhì)教育領(lǐng)域中新的教育教學(xué)內(nèi)容，其在教育領(lǐng)域中閃爍的知識(shí)能量與技術(shù)能量特別強(qiáng)大，其與學(xué)科深度融合將會(huì)給教師的教和學(xué)生的學(xué)帶來不可估量的價(jià)值、效果，實(shí)現(xiàn)學(xué)科教學(xué)效果的彎道變速轉(zhuǎn)彎，創(chuàng)新教育，大力助推學(xué)校素質(zhì)教育質(zhì)量提升。

本文圍繞3D打印技術(shù)理論知識(shí)與實(shí)踐技能，運(yùn)用現(xiàn)代教學(xué)理念和方法對學(xué)習(xí)者進(jìn)行教學(xué)培訓(xùn)，旨在提升學(xué)習(xí)者的技術(shù)素養(yǎng)。就研究的深度而言，本文仍處于初級研究，并未與學(xué)科教學(xué)實(shí)現(xiàn)深度融合;就研究內(nèi)容而言，只是就3D打印技術(shù)的理論知識(shí)和實(shí)踐技能進(jìn)行培訓(xùn)教學(xué)，并未深入到具體學(xué)科方面的相關(guān)探究，相關(guān)研究還需大力開展，持續(xù)探究，以期實(shí)現(xiàn)深度融合。

參考文獻(xiàn)：

[1]NMC Horizon Report： 2013 Higher Education Edition[EB/OL].http：//www.nmc.org/publications/2013-horizon-report-higher-ed.

[2]蔣建科，李秋榮，杭慧喆. 3D打印第三次工業(yè)革命的重大標(biāo)志[J].新湘評論，2013（6）：57-58.

[3]蔡鐵權(quán).中學(xué)科學(xué)教育要關(guān)注學(xué)生技術(shù)素養(yǎng)的提高——《美國國家技術(shù)教育標(biāo)準(zhǔn)》對我國中學(xué)科學(xué)教育改革的啟迪[J].教育科學(xué)研究，2006（6）：59-61.

[4]秦芳芳.3D打印的興起與我國制造業(yè)的發(fā)展研究[D].新鄉(xiāng)：河南師范大學(xué)，2015.

[5]黎荔，王永信.青少年3D打印趣味課程[M].西安：西安交通大學(xué)出版社，2015.

[6]張學(xué)軍，唐思熠，肇恒躍，等.3D打印技術(shù)研究現(xiàn)狀和關(guān)鍵技術(shù)[J].材料工程，2016，44（2）：122-128.

[7]Manufacturing： The Third Industrial Rrevolution[EB/OL].The Econo-mist， 2012，4. http：//www.economist.com/node/21553017.

[8]蔡緒太，孫耕耘.教育理念的現(xiàn)代化是實(shí)施創(chuàng)新教育的前提[A].跨世紀(jì)園丁工程論叢[M].濟(jì)南：山東人民出版社，2000：399-403.

[9]鄔志輝.教師教育理念的現(xiàn)代化及其轉(zhuǎn)化中介[J].東北師大學(xué)報(bào)，2000（3）：80-86.

（編輯：魯利瑞）