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3D打印為什么要應(yīng)用在課堂上?

魔猴君  知識堂   2912天前

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在全球經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展的今天,人們所面臨的挑戰(zhàn)越來越多,學(xué)生需要學(xué)習(xí)的技能和20年前相比已經(jīng)大不相同了。而從傳統(tǒng)教育走來的教師,面對新時(shí)代的學(xué)生,其間的差異和挑戰(zhàn)可想而知。當(dāng)我們預(yù)感到越來越多的新技術(shù)將成為未來的關(guān)鍵技術(shù)時(shí),能否讓學(xué)生去接觸,能否引導(dǎo)學(xué)生更深入地探索,直接決定了學(xué)生創(chuàng)新能力的強(qiáng)弱。如果學(xué)生們能夠在小時(shí)候就接觸技術(shù),并用來深人地探索生活中的問題,甚至是對科學(xué)與藝術(shù)領(lǐng)域有了新的學(xué)習(xí)切入口,那么, 每一位學(xué)生都將成為一個(gè)有創(chuàng)造力的人。要知道,比爾蓋茨小時(shí)候曾接觸了當(dāng)時(shí)世界上僅有的幾臺計(jì)算機(jī),這對比爾蓋茨的一生產(chǎn)生了至關(guān)重要的影響。

 

3D印技術(shù)就是這些新興技術(shù)中的一項(xiàng)?!督?jīng)濟(jì)學(xué)人》雜志認(rèn)為3D打印技術(shù)將成為第三次工業(yè)革命的關(guān)鍵性技術(shù),將改變大規(guī)模生產(chǎn)的方式。3D打印技術(shù)是快速成型技術(shù)的一種,它是以一種數(shù)字模型文件為基礎(chǔ),運(yùn)用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料,通常通過逐層打印的方式來構(gòu)造物體的技術(shù)。快速成型技術(shù)是20世紀(jì)80年代發(fā)展起來的一種制造新技術(shù)。3D打印機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)從計(jì)算機(jī)的軟件設(shè)計(jì)虛擬三維模型到打印實(shí)物的功能,具有打印精度高,易用性,個(gè)性化等特點(diǎn)。3D打印機(jī)所采用的材料都是一些可以姓固化反應(yīng)的材料。如今,可以用作3D打印材料的原材料更加多樣化,包括陶瓷、金屬、樹脂、塑料、高纖維等,甚至包括人體細(xì)胞。3D打印種類豐富,根據(jù)目前的應(yīng)用可分為兩大類:一類是粉末式3D打印機(jī),另一類是噴塑3DJT印機(jī)。


3D打印運(yùn)用于教育教學(xué)中有多種方式,隨著近幾年3D打印技術(shù)的成熟,以及教育工作者的參與,國內(nèi)已經(jīng)有非常多的學(xué)校將3D打印技術(shù)納入到自己的課程體系中, 或是出現(xiàn)在不同課程中作為工具使用。有的學(xué)校采取獨(dú)立開設(shè)3D打印設(shè)計(jì)的校本課程,供感興趣的學(xué)生選修學(xué)習(xí)。課程重點(diǎn)基本是掌握桌面級打印技術(shù),并?;钪邪l(fā)現(xiàn)問題,用3D打印技術(shù)改造事物。也有的學(xué)校將課程重點(diǎn)放在了 3D打印技術(shù)與各學(xué)科的緊密結(jié)合上,開發(fā)出了不同的3D打印專題領(lǐng)域,包括藝術(shù)類、工程類、科學(xué)類等。還有的學(xué)校甚至將3D打印課程設(shè)置為全年級必修課,給全體學(xué)生更多接觸3D打印技術(shù)、運(yùn)用3D打印技術(shù)的機(jī)會(huì)。


無論以何種方式開展課程,3D打印課程對于學(xué)生來說重點(diǎn)培養(yǎng)的是他們在四方面的能力:空間思維能力、工程改造能力、科學(xué)探究能力和藝術(shù)表達(dá)能力。這四方面的能力并非3D打印課程必須涵蓋的,而是需要在課程深入實(shí)施過程中根據(jù)學(xué)生不同個(gè)性與需求去不斷激發(fā)的。


空間思維能力。學(xué)生在初步接觸三維軟件建模過程中,需要不斷嘗試、試錯(cuò)、驗(yàn)證并尋找空間規(guī)律??臻g立體思維是建立在真實(shí)三維的場景中的,但是在創(chuàng)建過程中還需要綜合考慮平面透視原理。學(xué)生需要巧妙地運(yùn)用各種切割、推拉、延展、分段、旋轉(zhuǎn)、跟蹤軌跡等工具的,創(chuàng)建不同的三維模型。學(xué)生對點(diǎn)線面有了更進(jìn)一步的認(rèn)識之后,對空間中點(diǎn)線面的關(guān)系才會(huì)有更多可操作性的體會(huì)。


工程改造能力。3D打印技術(shù)可以打印出各種各樣的物件,但是大部分物件需要符合最基本的工程力學(xué)原理、工程結(jié)構(gòu)原理等。通過對不同難度的物件創(chuàng)造,學(xué)生們能在動(dòng)手實(shí)踐與模型設(shè)計(jì)修復(fù)中不斷提升自己的工程改造能力。


科學(xué)探究能力。學(xué)生們可以將科學(xué)原理運(yùn)用于具體的科學(xué)探究活動(dòng)中,借助3D打印技術(shù)能夠更加深入地實(shí)現(xiàn)不同場景的驗(yàn)證過程。學(xué)生們通過設(shè)計(jì)模型投入實(shí)驗(yàn)場景,根據(jù)實(shí)驗(yàn)場景反饋數(shù)據(jù)改進(jìn)設(shè)計(jì)方案,再到具體的實(shí)驗(yàn)場景。3D打印技術(shù)讓過去很多只能停留于紙面的公式驗(yàn)算,變成了可以“看得見,摸得著”的具體驗(yàn)證?;谠O(shè)計(jì)的科學(xué)探究有了進(jìn)一步的發(fā)展。


藝術(shù)表達(dá)能力。3D打印作為一種工具,同樣可以延伸為一種藝術(shù)表達(dá)工具。學(xué)生可以根據(jù)自己的喜好,將3D打印作為一種新的藝術(shù)表達(dá)形式,創(chuàng)作出更多樣化的作品。


總之,3D打印技術(shù)是一門新興的技術(shù),其技術(shù)本身還遠(yuǎn)沒有定型。3D打印技術(shù)運(yùn)用于教育也是如此,在不確定中尋找其教育與學(xué)習(xí)的意義。從技術(shù)本身來說,學(xué)習(xí)3D打印技術(shù)有助于學(xué)生們空間思維能力的增強(qiáng)。而從更廣泛的跨學(xué)科項(xiàng)目角度延伸出去,又有助于培養(yǎng)學(xué)生的工程改造能力、科學(xué)探究能力和藝術(shù)表達(dá)能力?;蛟S在這樣一個(gè)快速發(fā)展的時(shí)代,教師和學(xué)生一起擁抱新技術(shù),一起尋得新的意義本身就是一個(gè)非常有價(jià)值又讓人充滿幸福的教育過程。

   
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