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3D打印教育:科技驱动下的好奇心和自学意识

发表时间:2020-07-21 16:17

  近年来,3D打印在教育中的应用得到了普遍的推广,其教育价值也逐渐突显,成为培养学生创新意识、创新思维和创新能力的重要载体。从其本身所具有的特点来说,3D打印教育具有“所想即所得”的天然优势,能够将学生的创意变成看得见、摸得着的作品,使学生在实践过程中获得成就感、喜悦感,从而激发学生的学习兴趣及内在驱动力。3D打印技术在工业、建筑、军事、医学等领域均有广泛应用,因此,通过3D打印教育可以引导学生由简单的创新设计向更广阔的领域延伸。


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为什么要在教育中融入3D打印?


     开设3D打印课堂,可以丰富师生之间的互动和团队合作,改变传统的教学规则。在3D打印课堂里,学生通过3D打印项目的完成,可以培养他们的动手实践能力和创新意识,也有助于其团队合作能力和问题解决能力的提升。教师将3D打印引入教学实践,可以提高课堂教学吸引力和互动性,达到更好的教学效果。




3D打印与其它学科融合


     3D打印与其它学科融合教学,可以改变科学项目的学习方式。在传统的教学中,生物老师利用平面图讲解人体结构,老师讲得口干舌燥,但是能深刻理解掌握的同学又有几个,这样的教学方式十分考验学生接受能力。而3D打印走进生物课堂,生物老师可以借助3D打印制作的器官横截面,使学生更好地了解人体。同样的,化学和物理老师也可以打印出复杂的分子、原子结构帮助学生理解;地理老师可以打印出展现复杂地貌的模型,帮助学生直观的学习地理课程;代表地形、人口或人口统计学的3D打印区域模型将帮助学生解决现实问题。




3D打印用于创造性教学


     3D打印应用于教育领域的优势除了实践性,还有它的创造性。设计和工程专业的学生可以用3D打印来完成产品原型设计、制造机械部件,甚至低成本生产最终的产品。食品专业的学生可以用3D打印来制作3D模型、3D打印模具以及刀具模板等。




3D打印为学生带来创业机会


     对于在校学生而言,3D打印不失为一个良好的创业项目。3D打印所具备的无限潜力为学生提供了多种类型的业务方向,三维扫描、创新设计、教育培训、个性化定制等等。学生可以借助该项目培养独立思考的能力,并熟悉企业的运作模式,这些都是创业的重要技能。在他们职业生涯的下一阶段,已经在学校熟悉3D打印的人将会看到在设计和生产过程中使用3D打印的潜力,凭借各种材料和3D打印方法,企业家可以利用他们在学校获得的知识生产出功能齐全的零件。


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中小学课堂如何引入3D打印?


     其实国外已经普遍性的将3D打印引入教育和日常生活。先来讲个小故事:美国一位小学老师,其女儿由于腿部残疾需要依靠辅助工具才能走路,然而随着女孩身体的成长,依靠辅助工具使她越来越不舒服,这为她带来了很多的烦恼。这位老师组织了6名小学生,决定采用3D打印来解决这一问题。他们为女孩进行了相应部位的测量、建模,并充分考虑了安全性与舒适度,提出了多种解决方案,并采用学校配备的3D打印机制作原型确定最佳设计,最终为小女孩制作了舒适的辅助工具。从这个例子我们不难看出,这个项目能够引起参与者的兴趣,能够解决实际问题,每个人都能有参与感。


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     国内中小学3D打印教育主要集中在3D打印技术发展较为迅速的城市,如北京、上海、深圳以及西安等城市,在实践方面有很多可以探讨的地方,但都离不开与学生兴趣的结合。技术本身冰冷生硬,如果不能引起学生兴趣,这堂课估计也难以开展下去。在3D打印中小学教育方面,北京二十七中、五十中可谓走在了前列,他们陆续开展了与3D打印相关的科技竞赛活动,得到了不少企业的技术支持和赞助,学生真正投入其中,在数学、平面设计、控制以及制造方面得到了锻炼,取得了较好的效果。


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2018年北京市科技创客活动MEV项目


     如果中学生的3D打印学习离不开科创项目,那么小学生的学习就应该切实与每个学生产生联系,让学生产生兴趣,结合孩子们喜欢的主题展开对于3D打印知识的渗透,让索然无味的原理知识变得生动有趣。这当然是一个需要特别深入研究的方向,在当前3D打印课程普遍缺乏的情况下,任何形式的实践都可以去尝试和借鉴。


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五、六年级学生“植物大战僵尸”主题3D打印作品


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3D打印教育的应用现状


     随着3D打印技术的进步和成熟,其在各级学校教育教学活动中的应用呈现快速发展趋势。调研发现,大中城市的绝大多数中小学校都配备有3D打印机。南京市、广州市是较早开启3D打印教育的地区。各地教育局反映,建设3D打印实验室、开展普惠式教育是他们的强烈愿望,也是广大学生的愿望,不少学校在未来2~3年内有购置3D打印设备的计划。


     从3D打印教育的教学应用方式来看,有全班开课、兴趣小组、竞赛小组等多种方式。其中,建设3D打印实验室的学校具备了班级授课的条件,因此,班级授课是应用的基本形式。目前3D打印教育还是一种相对精英化和小众化的教育,很多想学习的学生得不到机会,尚未达到普及的程度。


     从学校实践来看,3D打印教育在教学中之所以能够蓬勃发展,最重要的原因是3D打印体现出的现代性、综合性、实践性和创新性的教育价值,这和以往强调知识教育有所不同。传统教育主要以支撑演示、验证和科学探究。在以信息化和智能化为特征的新时代,科技发展日新月异,需要培养学生的创新精神,才能适应未来的社会发展。


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当前国内3D打印教育的主要形式


     1、直接在学校进行推广,这种就要通过教委或学校领导同意后建立创客教室,定时安排培训老师去讲课,现在很多省市都是采用这种方式,而且多是与从事3D打印相关的公司合作。像岳阳哈工三维科技有限公司,专门针对教育领域开发了一款中尺寸、高精度、全金属机身的教培级3D打印机FDM 450,产品具有精度高、速度快、结构稳的特点,更利于3D打印教育的开展。


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     2、在校外办理课外培训班,利用自己独特的3D打印培训课程吸引学生报名。


     3、与其他的培训机构合作,让已经成熟的培训机构多增加一个科目,利益分成。


     4、线上教学。


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