隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，國(guó)家對(duì)科技創(chuàng)客、人工智能的重視，教育體制也不斷完善，各地中小學(xué)校也越來越重視創(chuàng)客教育，開設(shè)了3D打印、三維設(shè)計(jì)、人工智能、科技等一系列課程。我校在創(chuàng)客教育教學(xué)實(shí)踐過程中，隨著教學(xué)計(jì)劃的不段更新和完善，于2017年開設(shè)了3D打印課程，并利用三維設(shè)計(jì)軟件3DOne進(jìn)行教學(xué)，下面就談?wù)勎倚Ｔ趧?chuàng)客教學(xué)中如何開展3D打印課程的。
3D打印出現(xiàn)在20世紀(jì)90年代中期，實(shí)際上是利用光固化、層疊等技術(shù)的一種快速成型裝置。它與普通打印機(jī)工作原理基本相同，打印機(jī)內(nèi)裝有液體或粉末等“打印材料”，與電腦連接后，通過電腦控制把“打印材料”一層層疊加起來，最終把計(jì)算機(jī)上的藍(lán)圖變成實(shí)物，這種打印技術(shù)稱為3D立體打印技術(shù)。目前，3D打印技術(shù)已在工業(yè)造型、機(jī)械制造、航空航天、軍事、建筑、影視、家電、輕工、醫(yī)學(xué)、考古、文化藝術(shù)、雕刻、首飾等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，并且隨著這一技術(shù)本身的發(fā)展，其應(yīng)用領(lǐng)域也將不斷拓展，像打印食品、打印醫(yī)療用品、打印服裝、打印房子等等，馬云說未來房?jī)r(jià)如蔥，那完全有可能。3D打印可以比較快速的打印出一個(gè)房子，而且可以打印一些造型比較復(fù)雜的建筑。3D打印機(jī)以后可能像普通打印機(jī)一樣普及，成為未來社會(huì)不可或缺的一種工具，也成為國(guó)內(nèi)基礎(chǔ)教育、高中教育甚至高等教育領(lǐng)域中一門不可或缺的實(shí)踐課程，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)客能力。
3D打印應(yīng)用廣泛，而且可能成為中小學(xué)創(chuàng)客教育比較重要的一環(huán)，那么它是一個(gè)什么樣的過程呢？想要打印一個(gè)物體，一般要獲得要打印物體的三維模型，三維模型可以通過三維軟件設(shè)計(jì)，也可以通過掃描獲得，接著要對(duì)獲得的三維模型進(jìn)行切片，將三維模型分層，規(guī)劃打印機(jī)的打印路徑，然后就可以將切片好的模型導(dǎo)入打印機(jī)進(jìn)行打印，最后取出物品進(jìn)行后處理。這就是3D打印的一般過程。
3D打印最主要的步驟就是三維設(shè)計(jì)，三維設(shè)計(jì)技術(shù)在設(shè)計(jì)和制造行業(yè)普遍應(yīng)用，因此很多大學(xué)的設(shè)計(jì)專業(yè)，很早就開設(shè)了三維設(shè)計(jì)課程，比如機(jī)械設(shè)計(jì)和制造專業(yè)學(xué)習(xí)UG、pro/e、SolidWorks等；建筑、裝潢專業(yè)學(xué)習(xí)Sketchup、3Dmax等，這些軟件都是專業(yè)級(jí)軟件，中學(xué)生學(xué)習(xí)起來還是有一定的難度，隨著中小學(xué)生對(duì)三維設(shè)計(jì)軟件的需求和在國(guó)家政策的鼓勵(lì)下，許多公司開始研發(fā)適合中小學(xué)生使用的三維設(shè)計(jì)軟件，像中望公司開發(fā)的三維設(shè)計(jì)軟件3DOne，已在全國(guó)鋪開，并形成了一定的影響力，比較適合中小學(xué)生和三維設(shè)計(jì)初學(xué)者。學(xué)校利用這種界面簡(jiǎn)潔、容易上手，而且有相配套的社區(qū)“青少年三維創(chuàng)意設(shè)計(jì)社區(qū)m.sdwhjm.com”的軟件進(jìn)行3D 打印教學(xué)。那么如何在學(xué)校開展3D打印教育呢？
3D打印可以應(yīng)用到中小學(xué)的許多課程中去，比如：生物課，可以通過3D打印，完整的還原身體各器官的組織結(jié)構(gòu)來幫助學(xué)生觀察和學(xué)習(xí)；化學(xué)課，3D打印的復(fù)雜分子結(jié)構(gòu)更便于學(xué)生學(xué)習(xí)觀察;歷史課，3D打印還原古代的文物和重要事件的器具來幫助學(xué)生理解歷史真相；數(shù)學(xué)課，可以將他們的“問題”打印出來，并在他們自己的學(xué)習(xí)空間中尋找答案；地理課，可以通過3D打印打出獨(dú)特的地質(zhì)面貌，來研究特殊的地形和人文知識(shí)，直觀而生動(dòng)。這些課程都可以用到3D打印進(jìn)行教學(xué)，但是這些課程都不會(huì)進(jìn)行3D打印教學(xué)。中小學(xué)一般都是科學(xué)、信息技術(shù)、勞動(dòng)技術(shù)、通用技術(shù)或校本等課程開始3D打印課程，介紹3D打印技術(shù)和學(xué)習(xí)三維設(shè)計(jì)。我校在三-五年級(jí)的校本課程和五年級(jí)的信息技術(shù)常規(guī)課程中開設(shè)了3D打印課程，課程只進(jìn)行三維設(shè)計(jì)教學(xué)；并成立了3D打印社團(tuán)，校本課程和社團(tuán)學(xué)生除進(jìn)行基本的3D打印原理、三維設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)外，還進(jìn)行創(chuàng)客，創(chuàng)意設(shè)計(jì)，并制作出實(shí)物。學(xué)校科技社團(tuán)也分層次，3D打印社團(tuán)和校本課程中動(dòng)手能力、設(shè)計(jì)能力較強(qiáng)的學(xué)生進(jìn)入創(chuàng)客社團(tuán)，參加各級(jí)各類比賽。這樣即普及了3D打印教育，也更好的挖掘出了設(shè)計(jì)能力較強(qiáng)、動(dòng)手能力較好的苗子、并提高了優(yōu)秀學(xué)生的帶動(dòng)作用。2019年學(xué)生參加淄博市3D智能創(chuàng)客大賽，劉梓洋獲淄博市二等獎(jiǎng)，2018年唐敬松獲淄博市創(chuàng)客大賽二等獎(jiǎng)。
在學(xué)生學(xué)到了技能，掌握了一定的技術(shù)以后，也要為學(xué)生搭建表現(xiàn)的舞臺(tái)，讓學(xué)生的興趣得到保持和延伸。比如在3月文明禮貌月活動(dòng)中，我校學(xué)生打印的“3D電話號(hào)碼牌”免費(fèi)給老年人發(fā)放，上面有派出所的電話，當(dāng)老年人遇到可能是可以直接打電話求援。在學(xué)校的科技節(jié)活動(dòng)中展示自己的設(shè)計(jì)作品或利用3D打印制作作品參加比賽；在學(xué)校的校慶活動(dòng)中打印設(shè)計(jì)的作品，或利用3D打印設(shè)計(jì)制作解決學(xué)習(xí)和生活中的問題，組織學(xué)生參加校內(nèi)外3D打印比賽等等。讓學(xué)生學(xué)盡其用，保持學(xué)習(xí)的動(dòng)力。
中小學(xué)的3D 打印教育從無到有，到現(xiàn)在的全面鋪開，我們除了學(xué)習(xí)前人的經(jīng)驗(yàn)以外，也要自己做好總結(jié)，在平時(shí)的設(shè)計(jì)制作中，要引導(dǎo)學(xué)生做好保存，教師在開學(xué)初利用3Done軟件相配套的社區(qū)“青少年三維創(chuàng)意設(shè)計(jì)社區(qū)”批量注冊(cè)學(xué)生賬號(hào)，本學(xué)期注冊(cè)了60多名學(xué)生，學(xué)生可以將作品保存在社區(qū)中，教師和學(xué)生在平時(shí)也可以通過社區(qū)進(jìn)行交流；教師可以利用社區(qū)進(jìn)行翻轉(zhuǎn)教學(xué)，先編寫教案和錄制視頻發(fā)布在社區(qū)，學(xué)生可以在社區(qū)進(jìn)行學(xué)習(xí)，并將繪制的作品發(fā)布在社區(qū)，教師可以在社區(qū)進(jìn)行查看。老師和學(xué)生發(fā)布的作品都會(huì)保存在社區(qū)的學(xué)校主頁內(nèi)，教師可以每一學(xué)年進(jìn)行整理，總結(jié)，編輯學(xué)生作品集（包含說明文檔、作品簡(jiǎn)介、作品縮略圖）、教師教案集、教學(xué)資源集等等，為下一年的教學(xué)做好準(zhǔn)備。
3D打印技術(shù)讓學(xué)生經(jīng)歷了從想象到圖紙?jiān)俚綄?shí)物的全過程，將圖紙上的個(gè)性化創(chuàng)意作品真正的“造”出來，讓學(xué)生的探究性學(xué)習(xí)得以落地，讓學(xué)生的創(chuàng)意得以展現(xiàn)，創(chuàng)新能力得以提高，但是我們也要注意學(xué)生在三維設(shè)計(jì)過程中，嚴(yán)謹(jǐn)性的培養(yǎng)，因?yàn)榇蠖鄶?shù)學(xué)生在設(shè)計(jì)過程中沒有要求準(zhǔn)確的尺寸，模型的結(jié)合也是“大概”就好，這可能對(duì)學(xué)生以后的“專業(yè)級(jí)”設(shè)計(jì)產(chǎn)生一定的影響，所以在這一方面，教師在以后的教育教學(xué)過程中還要多加注意引導(dǎo)。
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更新時(shí)間：2020-11-09
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