3D打印被譽(yù)為“第三次工業(yè)革命的重要生產(chǎn)工具”，該技術(shù)被廣泛應(yīng)用在軍事、建筑、醫(yī)學(xué)、設(shè)計(jì)、制造等多個(gè)領(lǐng)域。2014年，NASA（美國(guó)國(guó)家航空航天局）將一臺(tái)3D打印機(jī)送上空間站，探索宇航員通過(guò)打印來(lái)完成損壞或者老化零部件的更換；2015年，江蘇省南京市兒童醫(yī)院在國(guó)內(nèi)首次運(yùn)用3D打印技術(shù)，輔助治療兒童先天性心臟病；2016年國(guó)慶節(jié)，天安門廣場(chǎng)及長(zhǎng)安街沿線的國(guó)慶花壇，全部采用3D打印技術(shù)；在我國(guó)的《中國(guó)制造2025》和德國(guó)的“工業(yè)4.0”中，也都把3D打印作為重要的技術(shù)支柱。

     在2013年美國(guó)新媒體聯(lián)盟發(fā)布的《地平線報(bào)告》中，首次將3D打印技術(shù)列為教育領(lǐng)域未來(lái)4—5年內(nèi)普及應(yīng)用的創(chuàng)新型技術(shù)。在過(guò)去幾年里，3D打印已經(jīng)以信息技術(shù)拓展課或社團(tuán)活動(dòng)的形式，逐步走進(jìn)了中小學(xué)課堂，并與STEAM教育、創(chuàng)客教育等有機(jī)融合，對(duì)培養(yǎng)青少年的信息素養(yǎng)、創(chuàng)新思維、空間想象、跨學(xué)科學(xué)習(xí)等能力，起著重要的作用。

常見(jiàn)的青少年3D打印軟件與工具

從簡(jiǎn)單的3D打印筆到專業(yè)的3D建模軟件和打印機(jī)，3D打印軟件與工具已逐漸走到中小學(xué)生的身邊。下面介紹幾種我區(qū)教師常用的3D打印軟件與工具。

一、3D打印筆

小學(xué)低年級(jí)學(xué)生還沒(méi)有明確的三維空間概念，3D打印筆是最簡(jiǎn)單的入門工具。它無(wú)需電腦和軟件的支持，學(xué)生只要將其插上電源，安裝3D打印耗材，就可以開(kāi)始作品創(chuàng)作。但由于筆尖和擠出的塑料耗材溫度可能會(huì)達(dá)到200℃，建議學(xué)生在教師或家長(zhǎng)的陪伴下使用。

二、iPad上的3D建模App

小學(xué)高年級(jí)學(xué)生已經(jīng)具備了初步的三維空間概念，也比較熟悉移動(dòng)智能終端，可以使用iPad上的123D Design、Morphi、Happy 3D等App，通過(guò)拖拉、點(diǎn)擊等操作，初步體驗(yàn)3D建模的過(guò)程，并在iPad上通過(guò)Wi-Fi進(jìn)行作品打印。

三、PC平臺(tái)上的3D建模軟件

初中生已經(jīng)具備一定的三維空間概念，并對(duì)計(jì)算機(jī)軟件操作比較熟練，能夠使用3DMax、SketchUp、3DOne等常用3D建模軟件，通過(guò)使用擠出、車削、布爾運(yùn)算的加減交、雕塑甚至3D掃描等方式，完成作品并進(jìn)行打印。

四、3D打印機(jī)

目前市場(chǎng)上的3D打印機(jī)品牌、型號(hào)眾多，但一般都支持主流3D軟件導(dǎo)出的STL格式文件，使用PLA或ABS塑料作為打印耗材，能夠滿足教學(xué)的基本需求。

3D打印與STEAM教育、創(chuàng)客教育的關(guān)系

“STEAM”的前身是“STEM”，即科學(xué)（Science）、技術(shù)（Technology）、工程（Engineering）、數(shù)學(xué)（Mathematics），之后又加入了藝術(shù)（Art）。

STEAM教育將技術(shù)與工程、藝術(shù)、數(shù)學(xué)結(jié)合，旨在打破常規(guī)的學(xué)科界限，通過(guò)綜合應(yīng)用解決實(shí)際問(wèn)題，培養(yǎng)綜合性的人才。3D打印技術(shù)是科學(xué)發(fā)展的產(chǎn)物，3D建模的過(guò)程需要信息技術(shù)的支持，打印出來(lái)的作品往往用于解決工程類的問(wèn)題。3D設(shè)計(jì)的過(guò)程中，還要注意作品的美觀與藝術(shù)性。3D建模的過(guò)程能夠幫助學(xué)生建立起數(shù)學(xué)立體幾何的空間概念，是實(shí)踐STEAM教育的一個(gè)有效途徑。

“創(chuàng)客”一詞來(lái)源于英文單詞“Maker”，是指出于興趣與愛(ài)好，努力把各種創(chuàng)意轉(zhuǎn)變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)的人。我們小時(shí)候都曾經(jīng)用橡皮泥、紙片、木塊等制作各種玩具。隨著3D打印的出現(xiàn)，創(chuàng)客們可以把自己的創(chuàng)意，通過(guò)3D建模并打印成實(shí)際產(chǎn)品，進(jìn)行調(diào)試更新和創(chuàng)新應(yīng)用。在3D打印課程中，學(xué)生需要提出自己的創(chuàng)意設(shè)計(jì)，在計(jì)算機(jī)上學(xué)習(xí)使用3D建模軟件，讓學(xué)生在發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、探索問(wèn)題、解決問(wèn)題的過(guò)程中，將創(chuàng)作靈感轉(zhuǎn)化為作品，真正實(shí)現(xiàn)“做中學(xué)”的教育理念。學(xué)生從知識(shí)的消費(fèi)者轉(zhuǎn)變?yōu)橹�識(shí)的創(chuàng)作者，教師從知識(shí)的傳播者成為學(xué)生的創(chuàng)客伙伴，學(xué)校也從知識(shí)傳授的中心轉(zhuǎn)變?yōu)閷?shí)踐應(yīng)用和創(chuàng)造中心。

3D打印在教育領(lǐng)域的開(kāi)展現(xiàn)狀

目前，3D打印已經(jīng)引起了國(guó)內(nèi)外教育界的高度重視，自筆者2014年初第一次使用3D打印機(jī)以來(lái)，短短三年的時(shí)間，國(guó)內(nèi)不少中小學(xué)都已經(jīng)購(gòu)置了3D打印機(jī)，并建有相應(yīng)的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室。北京、上海、深圳等發(fā)達(dá)地區(qū)的學(xué)校，還自主開(kāi)發(fā)了不少3D打印校本課程，青島市在2015年底提出了3年內(nèi)所有中小學(xué)校全部開(kāi)設(shè)“3D打印課”的目標(biāo)……國(guó)內(nèi)一些重大的學(xué)生信息技術(shù)競(jìng)賽活動(dòng)，比如全國(guó)中小學(xué)電腦制作活動(dòng)、全國(guó)中小學(xué)信息技術(shù)創(chuàng)新與實(shí)踐活動(dòng)等，均把3D創(chuàng)意設(shè)計(jì)、3D創(chuàng)新作品等列入比賽項(xiàng)目。此外，3D打印技術(shù)還能幫助其他學(xué)科教師，設(shè)計(jì)、定制、打印出所需要的教具或模型。

實(shí)施3D打印課程的建議

首先，根據(jù)筆者的經(jīng)驗(yàn)，一個(gè)3D打印作品從靈感出現(xiàn)到打印完成，往往需要4—6個(gè)課時(shí)，建議在實(shí)施3D打印課程時(shí)以項(xiàng)目活動(dòng)的形式開(kāi)展，將項(xiàng)目實(shí)施與應(yīng)用信息技術(shù)解決實(shí)際問(wèn)題的過(guò)程融合起來(lái)；學(xué)生組成小組，從實(shí)際需求出發(fā)，提出創(chuàng)意設(shè)計(jì)，上網(wǎng)搜索資料，理解模型構(gòu)成，學(xué)習(xí)軟件使用，不斷調(diào)試修改，形成個(gè)性化作品，并最終打印成型，分享交流。

其次，在項(xiàng)目活動(dòng)的實(shí)施過(guò)程中，教師應(yīng)當(dāng)關(guān)注各個(gè)環(huán)節(jié)，捕捉其中的教育元素，關(guān)注學(xué)生在作品創(chuàng)意時(shí)天馬行空的討論，對(duì)現(xiàn)代科技發(fā)展的感悟，對(duì)三維空間的認(rèn)知，以及設(shè)計(jì)與藝術(shù)之美。培養(yǎng)學(xué)生批判性思維和用信息技術(shù)解決實(shí)際問(wèn)題的能力，幫助學(xué)生養(yǎng)成自主、合作、探究、分享的精神，培養(yǎng)具有信息素養(yǎng)、創(chuàng)新思維、藝術(shù)設(shè)計(jì)能力的跨學(xué)科綜合性人才。

最后，在3D打印課程實(shí)施過(guò)程中，教師要以學(xué)生為主體，盡量杜絕教師提供樣例、學(xué)生依葫蘆畫瓢的現(xiàn)象，要注重激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)、創(chuàng)造思維、創(chuàng)意設(shè)計(jì)，尊重學(xué)生創(chuàng)意，幫助學(xué)生實(shí)現(xiàn)創(chuàng)意，從而培養(yǎng)出符合數(shù)字時(shí)代要求的學(xué)生創(chuàng)客。

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