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浅谈3D打印在教育领域的衍生与蜕变

2017-04-27 11:53
姚看江湖
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3D打印技术,被普遍认为是第三次工业革命重要标志之一,由于它可在短时间、简工艺程序下制作出结构复杂、尺寸精细、性能特殊的艺术模型、零 部件等,所以它如雨后春笋般的应用在工业制造、生物医疗、建筑工程、科学研究等领域中。打印汽车,打印骨骼,打印房子……关于这项技术的神奇应用时常见诸报端网络,走进课堂,3D打印技术又会带来什么?

国家工信部出台的《国家增材制造产业发展推进计划(2015-2016年)》,指出要加快3D打印技术在儿童创新教育中的应用:“组织实施学校增 材制造技术普及工程,在学校配置增材制造设备及教学软件,开设增材制造知识的教育培训课程,培养学生创新设计的兴趣、爱好、意识,在具备条件的企业设立增 材制造实习基地,鼓励开展教学实践。”

发达国家的3D打印技术早已进入教育领域。在美国,几乎所有的大中小学已经开设了3D打印的课程。通过对青少年进行3D打印创新意识、技术手段的培养,3D打印成为“美国智造”的有力手段,成为中美制造业竞争的重要砝码。

我国3D打印在教育领域的应用虽然还处于起步阶段,但随着3D打印机在我国逐步降低门槛和应用领域的扩大,这部神奇的技术再度受到大众关注。目前3D打印机已经被引入一些中小学及高校科研机构,尤其在基础教育领域已开始投入教学。

走在创新最前端的深圳,早已开始探索3D打印与教学的结合实践。南山实验小学,南山外国语学校,育才二中,蛇口学校,月亮湾小学,丽湖中学,同乐学校,珠 光小学,深圳小学,明德实验学校等等,均已加入3D创客联盟,在新的技术革命下大胆创新,尝试开设3D打印课程,丰富中小学阶段信息技术学科的内容,激发 学生的创造力和培养思考能力。

由于3D打印技术能实现虚拟世界与实体世界的有机结合,3D打印机进校园将使得学生在创新能力和动手实践能力上得到训练,将学生的创意、想象变为现实,将 极大发展学生动手和动脑的能力,从而实现学校培养方式的变革。我们预计,未来3-5年,国内基础教育、高中教育甚至高等教育领域中对3D打印课程的需求将 大量出现,它将作为一门实践3D打印技术的新颖课程脱颖而出。

3D打印将颠覆传统教育方式

事实证明,一些在传统教育中表现不好的学生,主要是因为所学的课程理论性太强,没有兴趣,死记抽象概念让学生通过了考试,但考试过后就很快忘记了,3D 打印机可以让枯燥的课程变得生动起来,它是一种同时拥有视觉和触觉的学习方式,具有很强的诱惑力,在触觉学习中,学生不是在黑板或显示器上简单地看文字或 图形,而是通过他们的触觉抓住核心概念的三维模型,这样能够吸收和消化知识,使学生不再遗忘所学的课程。

英国著名教师戴夫怀特曾经说过:如果你能抓住学生的想象力,你就能抓住他们的注意力。

3D打印如何与中小学教育有机结合?

1、开设3D打印选修课,普及3D打印技术。在课堂上设立简单的3D打印课程,介绍3D打印技术本身。专门针对中小学生,选择一些简单的模型作为课程教育工具,比如下面这样的简单模型,成型时间控制在一小时以内:

2、以老师为目标对象的教学工具打印,是老师们快速制作合适教具的绝佳方式。

如:生物课,可以通过3D打印完整还原身体各器官的组织结构来帮助学生观察和学习;

化学课,3D打印的复杂分子结构更便于学生学习观察;

历史课,3D打印还原古代的文物和重要事件的器具来帮助学生理解历史真相;

地理课,可以通过3D打印打出独特的地质面貌,来研究特殊的地形和人文知识,直观而生动,是老师们快速制作合适教具的绝佳方式。

3、指导学生学习三维建模。

目前市场上有很多简单易用的3D设计软件都可引入课堂教学,例如以Autodesk公司出品的一系列设计软件(例如Tinker CAD),都可以很容易让中小学生上手开始做模型设计。学生亲手设计出来的东西再通过3D打印机直接打印出来,对于提高学生的兴趣爱好想必是大有帮助。

4、组件小创客团队,举办3D打印竞赛、3D夏令营等交流活动。
像深圳“柴火空间”一样,定期举办各种3D打印创客竞赛和主题交流活动,为学生的想象力和创造力提供无限的发挥空间。

5、设立3D创意实验室或体验基地,为学生提供一个感受尖端科技、寓教于乐的DIY体验中心。

学生们可以通过参观3D打印工厂了解除课堂桌面级打印机以外更高级的工业级3D打印机工作原理,提高对创新技术的认知,并通过自己亲手实践来打印属于自己的个性化创意作品。

但是,目前3D打印引进校园还存在以下瓶颈:

1、3D打印目前处于初步发展阶段,国内相关人才较少,造成学校该课程的师资力量紧张;

2、目前国内针对学生的教材不完整,教育方案不够系统化;

3、配套设备比较昂贵;

4、目前3D打印技术在建模等软件操作方面有一定的技术壁垒,对学生学习有一定的难度。

正因为如此,3D打印除基本教育服务外,又将衍生出更多的产业市场:

1、3D打印教育培训:培养优秀3D打印人才,给学校提供师资资源;

2、基础型3D打印设备:着重研发基础型3D打印桌面机,降低成本,致力于做适合学校大批量采购的打印机;

3、研发或优化配套软件:让3D打印建模软件变得简单,易于操作,逐渐向“傻瓜式”操作指南看齐,力争开发出孩子们一学就会的配套软件。

3D打印对教育的促进并不是单向的,反过来,向教育领域的渗透又能推动3D打印技术的进化。

无论是网络化远程生产,或是智能化制造,前提都是技术的支撑,目前3D打印在开模和工艺品制造等个性化需求领域的应用尚可,但要想更广泛实用,还需要技术的成熟。

技术如果想有所突破,首先得有一大批感兴趣的人,学生无疑是最好的群体。这个时期学生群体的好奇心、创造力最强,通过逐渐对技术进行研究,提出自己的想法和创意,再加上不断发展技术的力量,这必将反哺3D打印产业,促进3D打印技术的进一步发展。

无论是3D打印对教育的促进,还是教育对3D产业发展的反哺,都让我们看到3D打印这项创新技术强劲的生命力和巨大发展前景,在信息技术瞬息万变,前沿科 技层出不穷的当下,“激发创造力、重在体验性”是教育领域信息技术课程改革的核心理念,让学生在新的体验中培养创造力和享受学习的乐趣,必将点燃“大众创 业、万众创新”的未来之光。

声明: 本文由入驻维科号的作者撰写,观点仅代表作者本人,不代表OFweek立场。如有侵权或其他问题,请联系举报。

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