浅谈3d打印与中学创新教育

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【摘要】3d打印即快速成型技术的一种，它是一种以数字模型为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。随着科技的进步与发展，3D打印技术已经普遍应用于我国的中学教育当中，为传统的教学模式注入了鲜活的动力。本文围绕3D打印技术的局限性展开论述，并深入探讨了3D打印技术在中学教育中创新运用。

【关键词】3D打印 中学 创新教育

引言

3D打印技术是科学技术不断进步与创新的产物，它是一种新型的科学技术，广泛运用于我国的各领域当中。随着3D打印技术的发展，3D技术逐渐引起了教育领域研究学者的注意，一些国家和组织开始致力于3D打印技术教育应用的研究。作为时展的主流，将3D打印技术运用于中学教育当中，不仅可以实现教学理念、手段和领域的创新，还能够为学生的成长和学习提供技术支持。

1、3D打印技术教育创新的局限性

1.1缺乏顶层设计

缺乏顶层设计与系统规划，是目前制约我国3D打印技术发展的因素之一。3D技术教育应用的发展离不开新的理念、思想、方法和途径，必须依赖于STEM教育创新，并且将科学、工程、艺术等学科有效结合。不仅如此，3D打印技术的发展要求教师积极挖掘教育资源，灵活运用工程情境解决生活实际问题。

1.2缺乏技术支持

3D技术的推广与使用为产业升级和自主创新提供了源源不绝的动力，它象征着信息化时代的到来。虽然我国目前投入了大量的时间与精力在3D打印技术、显示技术的研究上，但是对于3D技术的可视化表达、相应的支持工具、展示工具以及播放平台方面的研究尚未完善。只有给予3D打印技术必要的技术支持，才能保证3D打印技术的教育创新应用能够发挥自身的优势与职能[1]。

1.3缺乏教育资源

由于3D资源的开发周期长，因此对于制作公司的专业知识和实践经验方面要求严苛，需要消耗大量的人力、物力和财力。国外在3D资源开发方面远远领先于我国，因此国外部分数字内容生产商所开发的3D资源已经普遍应用于校园当中，但是目前而言我国对于3D资源十分匮乏，这是由于我国部分开发人员对于资源设计和开发流程不了解、不熟悉而造成的。

2、3D打印技术的教育创新应用

2.1营造真实的问题情境

众所周知，对于知识的学习离不开活动情境的创造，教学活动无法脱离情境创造而单独存在。随着教育体制改革的不断深入，我国已经逐步实现由传统教育向素质教育的过渡和转变。素质教育强调教学活动紧密联系生活实际，在学习过程中要将理论知识与生活实际、生活情境有机结合起来。由于工科学习自身的特殊性，学生只能借助电脑完成图稿设计，并且通过科学技术进行模拟演示而无法应用于现实的实验和探究当中[2]。然而，3D打印机的推广和使用恰到好处地解决了这一问题，它能够将模型通过3D打印技术打印出来，帮助学生构建真实的问题情境，以完成模型的制造、实验和探究。经研究调查显示，将3D打印技术应用于教育创新当中，不仅可以激发学生的学习积极性，还能够有效降低科学研究的时间和成本。

2.2辅助教学

作为教学的辅助工具，3D打印技术服务于中学创新教育当中，尤其是在培养学生视空间能力方面优势突出。视空间是人类智能结构的核心部分，尤其是在学习物理、设计、艺术等抽象知识时，视空间能力发挥着至关重要的作用，视觉空间能力的高低，在一定程度上影响了学生的成绩。作为教学的辅助工具，3D打印技术能够有效培养、提高学生的视空间能力。3D打印技术自身得天独厚的优势使得其可以打破图形的束缚，打印出任意复杂结构的教学模型，改变了传统教育课堂上缺乏立体模具的局面。有了3D打印技术的干预和介入，枯燥、抽象的理论知识可以以生动、具体的形象展现在学生的面前，有助于学生的理解和记忆，是提高学生学习能力的关键。

2.3评价教学效果

除了上述的几点之外，3D打印机在中学创新教育的应用前景上还包括教学评价方面。对于设计相关的师生而言，3D打印技术的出现无疑给设计专业的学生带来了史无前例的惊喜[3]。深受传统教学观念的制约，过去教师只能借助计算机观看学生的模型制作和图形设计，而无法体会和操控实际制作出来的模型，这在一定程度上影响了教学效果评价公正性与公平性。然而，3D打印机具有操作简单、环境无限制的优势，能够直接将模型进行打印，并且通过后期的打磨、上色等，帮助学生的模型兼具外观性和实用性。教师通过实际观察、操作学生制作的模型，可以对学生进行全方位综合性的评价，并且及时指正学生在设计之中的不足与缺陷。

3、结束语

随着科学技术的进步与发展，3D打印技术与中学创新教育的有机结合将中学创新教育向智能化、便捷化的方向推进，并且通过3D打印技术的运用以体现和提升中学创新教育的价值。

【参考文献】

[1]王娟，吴永和，段晔等. 3D技术教育应用创新透视[J]. 现代远程教育研究，2015，01：62-71.

[2]王萍. 3D打印及其教育应用初探[J]. 中国远程教育，2013，08：83-87.

[3]童宇阳. 3D打印技术在中小学教学中的应用研究[J]. 现代教育技术，2013，12：16-19.