摘要：隨著互聯(lián)網(wǎng)+創(chuàng)客時(shí)代的到來(lái)，3D打印技術(shù)已成為當(dāng)今時(shí)代的新潮標(biāo)志，也是創(chuàng)客教育的新寵，“智創(chuàng)空間”把3D打印技術(shù)列為創(chuàng)客教育“三劍客”之一，在中小學(xué)創(chuàng)客教育中進(jìn)行了探索。該文根據(jù)3D打印技術(shù)具有“設(shè)計(jì)即生產(chǎn)”的特點(diǎn)，把3D打印技術(shù)應(yīng)用在中小學(xué)創(chuàng)客教育實(shí)踐中，讓師生創(chuàng)客通過(guò)動(dòng)手設(shè)計(jì)和深度體驗(yàn)，激發(fā)師生創(chuàng)客跨學(xué)科學(xué)習(xí)和創(chuàng)意智造的熱情，從而培養(yǎng)師生創(chuàng)客的空間想象能力、創(chuàng)新思維能力和創(chuàng)造設(shè)計(jì)能力，讓師生創(chuàng)客通過(guò)玩中做、做中學(xué)、學(xué)中做、做中創(chuàng)。探索3D創(chuàng)意設(shè)計(jì)及3D打印技術(shù)在中小學(xué)創(chuàng)客教育和STEAM教育中應(yīng)用的有效途徑。

關(guān)鍵詞：3D打印技術(shù);創(chuàng)客教育;STEAM教育;創(chuàng)客教育“三劍客”;智創(chuàng)空間;3D One

一. 3D打印技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀

2015年11月，國(guó)務(wù)院印發(fā)《關(guān)于積極發(fā)揮新消費(fèi)引領(lǐng)作用加快培育形成新供給新動(dòng)力的指導(dǎo)意見(jiàn)》提出“推動(dòng)3D打印、機(jī)器人、基因工程、網(wǎng)絡(luò)安全等細(xì)分產(chǎn)業(yè)加快發(fā)展，開(kāi)拓消費(fèi)新領(lǐng)域。支持可穿戴設(shè)備、智能家居、數(shù)字媒體等市場(chǎng)前景廣闊的新興消費(fèi)品發(fā)展?！盵1]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)域都得到了廣泛應(yīng)用。

同時(shí)3D打印技術(shù)在我國(guó)中小學(xué)校開(kāi)展創(chuàng)客教育和STEAM教育時(shí)發(fā)揮了重要作用，為中小學(xué)生的學(xué)習(xí)方式帶來(lái)新的變革，通過(guò)3D打印實(shí)體的觸覺(jué)體驗(yàn)，可讓學(xué)生的想象變成現(xiàn)實(shí)，達(dá)到“所思即所得”的教學(xué)效果。目前我國(guó)很多中小學(xué)校都配備了3D打印機(jī)，如2015年由云南省財(cái)政廳、省教育廳安排專項(xiàng)采購(gòu)資金6820萬(wàn)元，為全省5365所中小學(xué)配備6000套3D打印成套設(shè)備[2]。同時(shí)很多學(xué)校開(kāi)設(shè)了3D設(shè)計(jì)課程，并把3D打印技術(shù)應(yīng)用到不同學(xué)科教學(xué)中，多角度展示了3D打印技術(shù)在促進(jìn)學(xué)科教與學(xué)的功能優(yōu)勢(shì)和應(yīng)用方式，為優(yōu)化技術(shù)與學(xué)科知識(shí)的整合提供可借鑒的觀點(diǎn)與方法。

有些中小學(xué)校在數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)、生物、科學(xué)、機(jī)器人等學(xué)科的教學(xué)中，用3D打印技術(shù)打印出了各種教學(xué)模型，作為輔導(dǎo)教學(xué)使用。在中小學(xué)創(chuàng)客教育進(jìn)程中，師生創(chuàng)客們通過(guò)玩中做、做中學(xué)、學(xué)中做、做中創(chuàng)，應(yīng)用3D打印技術(shù)通過(guò)動(dòng)手設(shè)計(jì)和深度體驗(yàn)，激發(fā)了師生創(chuàng)客們跨學(xué)科學(xué)習(xí)和創(chuàng)意智造的熱情，從而培養(yǎng)師生創(chuàng)客的空間想象能力、創(chuàng)新思維能力和創(chuàng)造設(shè)計(jì)能力。

二. 核心概念界定

(一)3D打印技術(shù)

3D打印技術(shù)是快速成型技術(shù)的一種，是以數(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，通過(guò)逐層打印的方式來(lái)構(gòu)造物體的技術(shù)。3D打印機(jī)是快速成形技術(shù)的一種機(jī)器[3]。3D打印技術(shù)具有制造快速、CAD/CAM技術(shù)集成、完全再現(xiàn)三維效果、創(chuàng)造顯著經(jīng)濟(jì)效益和應(yīng)用行業(yè)領(lǐng)域廣泛等特點(diǎn)[4]。

(二)創(chuàng)客教育

創(chuàng)客教育目前還沒(méi)有一個(gè)確切的定義。謝作如、吳俊杰等在2016年2月創(chuàng)客教育專家委員會(huì)第一次會(huì)議上通過(guò)集體討論對(duì)現(xiàn)階段創(chuàng)客教育緞給出一個(gè)新的定義：創(chuàng)客教育是創(chuàng)客文化與教育的結(jié)合，基于學(xué)生興趣，以項(xiàng)目學(xué)習(xí)的方式，使用數(shù)字化工具，倡導(dǎo)造物，鼓勵(lì)分享，培養(yǎng)跨學(xué)科解決問(wèn)題能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力和創(chuàng)新能力的一種素質(zhì)教育[5]。

(三)STEAM教育

STEAM教育前身為上世紀(jì)80年代美國(guó)人提出的STAM教育，包含四個(gè)學(xué)科：Science(科學(xué))、Technology(技術(shù))、Engineering(工程)、Mathematics(數(shù)學(xué))，由奧巴馬大力推進(jìn)這種綜合課程的實(shí)施，旨在從小培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手、創(chuàng)新、綜合運(yùn)用科學(xué)知識(shí)的能力。隨后，在原有四科的基礎(chǔ)上加入了Art(藝術(shù))學(xué)科，多個(gè)學(xué)科相融合從而得到STEAM教育[6]。

三. 3D打印技術(shù)在中小學(xué)創(chuàng)客教育中的應(yīng)用

創(chuàng)客教育和STEAM教育的價(jià)值在于將傳統(tǒng)知識(shí)學(xué)習(xí)和教育實(shí)踐與培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和創(chuàng)新實(shí)踐能力相結(jié)合，都注重學(xué)習(xí)的過(guò)程動(dòng)手實(shí)操和親身體驗(yàn)，主張做中學(xué)、學(xué)中做、做中創(chuàng)，讓學(xué)生在項(xiàng)目學(xué)習(xí)和活動(dòng)體驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題，最終達(dá)到創(chuàng)意智造和實(shí)踐創(chuàng)新的目標(biāo)。

3D打印技術(shù)應(yīng)用包括3D設(shè)計(jì)建模和3D打印輸出兩個(gè)部分，3D打印輸出只是把創(chuàng)新設(shè)計(jì)的3D數(shù)字模型進(jìn)行實(shí)體化的過(guò)程，而3D設(shè)計(jì)建模才是3D打印技術(shù)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，因此在中小學(xué)利用3D打印技術(shù)在開(kāi)展創(chuàng)客教育和STEAM教育時(shí)可以參考北京市東城區(qū)的具體做法，開(kāi)設(shè)三維創(chuàng)意設(shè)計(jì)課程——以三維設(shè)計(jì)軟件和3D打印機(jī)應(yīng)用為主的課程。

此類課程在義務(wù)教育階段主要以兩種形式呈現(xiàn)。

第一，以專業(yè)三維設(shè)計(jì)軟件的學(xué)習(xí)為基礎(chǔ)的課程。學(xué)生在學(xué)習(xí)應(yīng)用專業(yè)三維設(shè)計(jì)軟件的過(guò)程中，根據(jù)不同開(kāi)放性的設(shè)計(jì)要求進(jìn)行探究式設(shè)計(jì)并應(yīng)用3D打印機(jī)將設(shè)計(jì)模型實(shí)體化的學(xué)習(xí)過(guò)程。

第二，以簡(jiǎn)易三維設(shè)計(jì)軟件的學(xué)習(xí)為基礎(chǔ)的課程。學(xué)生在完成某項(xiàng)任務(wù)或項(xiàng)目中學(xué)會(huì)并應(yīng)用簡(jiǎn)易三維設(shè)計(jì)軟件的某項(xiàng)或某幾項(xiàng)功能完成作品設(shè)計(jì)，并通過(guò)3D打印機(jī)將設(shè)計(jì)實(shí)體化的學(xué)習(xí)過(guò)程[7]。同時(shí)可以采用3D掃描儀進(jìn)行快速3D設(shè)計(jì)，完成3D打印建模。

師生創(chuàng)客通過(guò)3D設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)建模的過(guò)程中，通過(guò)對(duì)日常生活中身邊遇到的問(wèn)題進(jìn)行觀察探究、親自體驗(yàn)，最后動(dòng)手設(shè)計(jì)出獨(dú)一無(wú)二、新奇好玩的創(chuàng)意作品。從而培養(yǎng)師生創(chuàng)客的空間想象能力、創(chuàng)新思維能力、解決問(wèn)題的能力。通過(guò)3D打印機(jī)、3D軟件設(shè)計(jì)和3D掃描儀的應(yīng)用，來(lái)推動(dòng)中小學(xué)創(chuàng)客教育和STEAM教育的進(jìn)程。

圖源：先臨三維創(chuàng)客實(shí)驗(yàn)室

1. 3D打印機(jī)在中小學(xué)創(chuàng)客教育和STEAM教育中的應(yīng)用

筆者所在單位于2015年在全國(guó)電教系統(tǒng)建成了第一個(gè)市級(jí)“智能機(jī)器人創(chuàng)客教育體驗(yàn)中心”，配置了1間智慧教室、100多臺(tái)各種機(jī)器人、10臺(tái)3D打印機(jī)和2臺(tái)3D掃描儀，為開(kāi)展創(chuàng)客教育提供了先進(jìn)的軟硬件設(shè)備和300多平米的活動(dòng)場(chǎng)地。

筆者攜創(chuàng)客教育研究團(tuán)隊(duì)率先創(chuàng)建了“智創(chuàng)空間”，編寫(xiě)出版了創(chuàng)客教育教材，構(gòu)建了“微課導(dǎo)學(xué)”創(chuàng)客教育教學(xué)模式，提出了以智能機(jī)器人設(shè)計(jì)制作、3D打印技術(shù)應(yīng)用與Scratch與機(jī)器人融合作為創(chuàng)客教育“三劍客”[8]，把3D打印技術(shù)應(yīng)用作為中小學(xué)開(kāi)展創(chuàng)客教育的重要載體，通過(guò)3D打印機(jī)的具體應(yīng)用來(lái)踐行創(chuàng)客教育和STEAM教育。

3D打印機(jī)與傳統(tǒng)打印機(jī)最大的區(qū)別在于使用的“墨水”不同。3D打印機(jī)常用的“墨水”有ABS樹(shù)脂(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物，英文名稱Acrylonitrile Butadiene Styrene，是一種強(qiáng)度高、韌性好、易于加工成型的熱塑型高分子材料)、PLA再生塑料(聚乳酸，英文名稱Polylactic acid，是使用可再生的植物資源(如玉米)所提出的淀粉原料制成，具有良好的生物可降解性，是公認(rèn)的環(huán)境友好材料)，這些固體材料通過(guò)電腦程序控制，在打印頭中加熱變成液體后擠出，在空氣中迅速冷卻后又變成固體，像春蠶吐絲一樣通過(guò)層層堆積，最后由3D數(shù)字模型轉(zhuǎn)變化為3D固體模型，完成了3D打印任務(wù)。

另外還有像普通塑料、尼龍、石蠟、食材、紙、水泥、金屬或陶瓷的粉末等都可以作為3D打印機(jī)的“墨水”。在中小學(xué)創(chuàng)客教育和STEAM教育中，師生創(chuàng)客們可以利用3D打印機(jī)將自己的想法變成現(xiàn)實(shí)，把各學(xué)科中的一個(gè)知識(shí)點(diǎn)或問(wèn)題以可視化的3D打印作品呈現(xiàn)出來(lái)，能較好地把學(xué)科教學(xué)與3D打印技術(shù)建立有機(jī)聯(lián)系。

圖源：青島無(wú)限三維中學(xué)3D打印課堂

如語(yǔ)文、英語(yǔ)學(xué)科可把課文中有代表性的人物、建筑物打印出來(lái)，幫助學(xué)生理解課文的故事情節(jié);數(shù)學(xué)學(xué)科把立體幾何模型打印出來(lái)，幫助學(xué)生理解三維空間圖形結(jié)構(gòu);物理學(xué)科把抽象的磁力線、電力線結(jié)構(gòu)圖形打印出來(lái)，把無(wú)形抽象的知識(shí)有形化;化學(xué)學(xué)科可打印出3D分子、原子模型，把微觀粒子結(jié)構(gòu)實(shí)體化;生物學(xué)科可以把細(xì)胞、病毒、器官等打印出來(lái)，把不能直接看到的內(nèi)容樣本化;歷史系學(xué)科用3D打印機(jī)復(fù)制有考古意義的古代器物，方便進(jìn)一步的觀察和研究;地理學(xué)科可以用3D打印機(jī)打印出真實(shí)的地勢(shì)圖和人口分布圖，可更直觀地分析地形及該區(qū)域的人口分布;美術(shù)學(xué)科可以用3D打印機(jī)制作3D藝術(shù)品，提高美術(shù)作品的創(chuàng)新性和觀賞性;在機(jī)器人制作課程中可打印自己設(shè)計(jì)出的機(jī)器人配件，根據(jù)自己的想象發(fā)明一臺(tái)新型機(jī)器人等。

因此，師生創(chuàng)客們可以借助3D打印技術(shù)創(chuàng)建“體驗(yàn)式的3D打印技術(shù)學(xué)習(xí)中心”，讓師生創(chuàng)客主動(dòng)參與到3D打印技術(shù)應(yīng)用設(shè)計(jì)的實(shí)踐活動(dòng)中，通過(guò)親自動(dòng)手操作3D打印機(jī)獲得直接的學(xué)習(xí)體驗(yàn)，有助于師生創(chuàng)客進(jìn)行自主學(xué)習(xí)、專題學(xué)習(xí)、個(gè)性化學(xué)習(xí)和探究式學(xué)習(xí)，培養(yǎng)師生創(chuàng)客分析問(wèn)題、解決問(wèn)題、科學(xué)探究和創(chuàng)新思維的能力。

圖源:深圳巨影科技Sense 3D手持掃描儀課程

2. 3D掃描儀在中小學(xué)創(chuàng)客教育和STEAM教育中的應(yīng)用

3D打印機(jī)只能把3D數(shù)字模型變成3D實(shí)物模型，而3D數(shù)字模型的來(lái)源之一就是通過(guò)3D掃描儀進(jìn)行建模。為了解3D掃描儀的建模原理，“智創(chuàng)空間”專門(mén)購(gòu)買了2臺(tái)國(guó)外生產(chǎn)的一款手持3D掃描儀。由于購(gòu)買3D掃描儀時(shí)對(duì)其性能了解不多，也沒(méi)有相應(yīng)的中文使用說(shuō)明書(shū)，這給設(shè)備的使用帶來(lái)了很大難度。為了把設(shè)備用起來(lái)，筆者邊查字典邊操作實(shí)驗(yàn)，通過(guò)網(wǎng)上微課視頻學(xué)習(xí)其操作方法，費(fèi)了九牛二虎之力，雖然在電腦屏幕上掃描軟件中出現(xiàn)了3D影像，但模糊不清，掃描效果慘不忍睹。

為了提高3D掃描質(zhì)量，筆者作為一名資深攝影愛(ài)好者，充分發(fā)揮創(chuàng)客精神把攝影攝像的原理和技術(shù)全部用到了3D掃描儀的調(diào)試中，為增加成像的清晰度，對(duì)掃描儀的周邊設(shè)計(jì)進(jìn)行了多項(xiàng)創(chuàng)新性改造：

(1)為3D掃描儀裝上攝影用的三腳架，保證其成影質(zhì)量;

(2)由于3D掃描儀需要對(duì)掃描對(duì)象進(jìn)行360度掃描，于是在淘寶網(wǎng)淘到了可調(diào)速勻速旋轉(zhuǎn)的電動(dòng)餐桌轉(zhuǎn)盤(pán)作云臺(tái);

(3)為提高光照強(qiáng)度購(gòu)買了光度可調(diào)、色溫可調(diào)的LED無(wú)影攝影燈。功夫不負(fù)有心人，經(jīng)過(guò)升級(jí)周邊設(shè)備，利用創(chuàng)客的思維模式，經(jīng)過(guò)幾天實(shí)驗(yàn)解決了掃描成像不清的難題，為師生創(chuàng)客在3D掃描物體和人像時(shí)提供了較好的體驗(yàn)創(chuàng)作環(huán)境，能順利地完成靜物和人像的3D掃描建模，得到質(zhì)量較高的3D打印設(shè)計(jì)模型。

讓師生創(chuàng)客們通過(guò)3D掃描儀建模，為同伴掃描人像和教學(xué)用具，從掃描——修圖——實(shí)體化——保存為STL格式3D模型文件——切片軟件轉(zhuǎn)換成3D打印機(jī)能識(shí)別的X3G格式文件——用3D打印機(jī)打印出人像和教學(xué)用具模型等一系列實(shí)操過(guò)程，能夠讓師生創(chuàng)客們形象地感知到3D打印模型與2D照片的本質(zhì)區(qū)別，通過(guò)3D掃描儀與3D打印機(jī)的配合應(yīng)用，來(lái)獲得3D打印模型相關(guān)知識(shí)內(nèi)容，有助于培養(yǎng)師生創(chuàng)客的觀察能力、分析能力和理解能力。

圖源：浙江閃鑄科技針對(duì)初學(xué)者的3D建模軟件Happy3D

3. 3D設(shè)計(jì)軟件在中小學(xué)創(chuàng)客教育和STEAM教育中的應(yīng)用

目前常用的3D設(shè)計(jì)軟件有UG、Pro/E、CATIA、SolidWorks、Inventor、中望3D、3D One、3DS MAX、MAYA、Lightwave等多種。其中SolidWorks、Inventor、中望3D、3D One是3D建模軟件;UG、Pro/E、CATIA除了可以進(jìn)行3D建模還有后繼受力分析、優(yōu)化等更強(qiáng)大的功能，而3DS MAX 、MAYA、Lightwave主要是制作3D動(dòng)漫的軟件。

這些軟件功能都相當(dāng)強(qiáng)大，我們的日常生活用品和平時(shí)觀看的動(dòng)畫(huà)片都可以用這些軟件制作出來(lái)，但遺憾的是，大多數(shù)3D設(shè)計(jì)軟件學(xué)起來(lái)都比較難，很多人聽(tīng)說(shuō)3D設(shè)計(jì)軟件就有種恐懼感。為了降低使用軟件的難度，“智創(chuàng)空間”選擇3D One軟件開(kāi)展3D設(shè)計(jì)建模的教學(xué)，該軟件可以在i3DOne青少年三維創(chuàng)意社區(qū)下載，其設(shè)計(jì)界面非常簡(jiǎn)潔，操作方便，簡(jiǎn)單易學(xué)，讓設(shè)計(jì)的過(guò)程變得更加輕松愉悅，可以稱為“傻瓜式”三維設(shè)計(jì)軟件。

通過(guò)3D建模設(shè)計(jì)軟件的學(xué)習(xí)和體驗(yàn)，讓師生創(chuàng)客們盡快掌握3D建軟件的使用方法，設(shè)計(jì)出屬于自己創(chuàng)意的3D模型，對(duì)初學(xué)者來(lái)說(shuō)3D One軟件可以幫助師生創(chuàng)客解決3D建模設(shè)計(jì)的難題。例如：如果要設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的六面體3D模型，只需要用鼠標(biāo)單擊【基本實(shí)體】→【六面體】，在網(wǎng)格面上任意位置單擊即可生成一個(gè)六面體。如果要改六面體的大小、形狀時(shí)，只需用鼠標(biāo)拖拉或在設(shè)置參數(shù)對(duì)話框中輸入相應(yīng)數(shù)值即可。

3D One軟件可以應(yīng)用在各學(xué)科的教學(xué)模型的設(shè)計(jì)中，以智能機(jī)器人設(shè)計(jì)制作課程為例，師生創(chuàng)客們可以根據(jù)自己的想象規(guī)劃?rùn)C(jī)器人設(shè)計(jì)方案，機(jī)器人的結(jié)構(gòu)配件和外觀裝飾都可以用3D One軟件進(jìn)行建模，生成STL格式文件，再利用ReplicatorG或Makerware切片軟件將STL格式文件轉(zhuǎn)換為3D打印機(jī)可識(shí)別的X3G格式文件，通過(guò)聯(lián)機(jī)或SD卡把文件傳送到3D打印機(jī)上，打印出自己設(shè)計(jì)的3D機(jī)器人模型，最后組裝成具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的創(chuàng)意機(jī)器人。

近幾年來(lái)廣東省和廣州市中小學(xué)電腦機(jī)器人競(jìng)賽活動(dòng)都設(shè)置了“智能垃圾分類收集機(jī)器人競(jìng)賽”項(xiàng)目，機(jī)器人配件要求用3D打印機(jī)打印;機(jī)器人創(chuàng)意設(shè)計(jì)項(xiàng)目更能發(fā)揮3D打印機(jī)的優(yōu)勢(shì)，參賽選手可以根據(jù)自己的想法設(shè)計(jì)出“所思即所得”的創(chuàng)意智造作品，從而培養(yǎng)創(chuàng)客們創(chuàng)新思維和創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力。

4. 結(jié)束語(yǔ)

創(chuàng)客教育融合信息技術(shù)的發(fā)展,開(kāi)拓了創(chuàng)新教育的新園地[9]。在3D打印技術(shù)能夠?qū)㈦娔X里的虛擬3D數(shù)字模型快速地打印出3D實(shí)物模型功能的支持下，師生創(chuàng)客可以將時(shí)間和精力投入到創(chuàng)新設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，讓師生創(chuàng)客在抽象概念和直觀經(jīng)驗(yàn)之間自由轉(zhuǎn)換，使設(shè)計(jì)思路實(shí)現(xiàn)可視化和實(shí)體化，師生創(chuàng)客們通過(guò)玩中做、做中學(xué)、學(xué)中做、做中創(chuàng)，有助于培養(yǎng)創(chuàng)客們的創(chuàng)新思維、創(chuàng)新精神和創(chuàng)造能力，從“思”到“造”再到“創(chuàng)”，讓學(xué)生的想象力得到實(shí)現(xiàn)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新設(shè)計(jì)和創(chuàng)意智造。

隨著3D打印技術(shù)的不斷完善和進(jìn)步，3D打印技術(shù)正融入到我們的生活、工作和學(xué)習(xí)中，3D打印技術(shù)必將成為基于創(chuàng)新能力培養(yǎng)的創(chuàng)客教育的重要組成部分。師生創(chuàng)客通過(guò)主動(dòng)參與創(chuàng)新設(shè)計(jì)，全面細(xì)致地分析打印任務(wù)，充分發(fā)揮想象力和創(chuàng)造力，最終打印出個(gè)性化的創(chuàng)新設(shè)計(jì)作品，為教育教學(xué)服務(wù)，從而推動(dòng)了3D打印技術(shù)在教育領(lǐng)域中的應(yīng)用，為更多學(xué)校引進(jìn)3D打印技術(shù)，變革教與學(xué)的模式起到示范與引領(lǐng)作用。下面是一場(chǎng)近600名小學(xué)生的3D打印科普活動(dòng)。

參考文獻(xiàn)：

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注：本文系全國(guó)教育信息技術(shù)研究“十二五”規(guī)劃2012年度重點(diǎn)課題子課題“微課在中小學(xué)機(jī)器人教育中的應(yīng)用研究”(立項(xiàng)號(hào)：123620577-0037)研究成果、廣東省教育科學(xué)“十二五”規(guī)劃2012年度教育信息技術(shù)研究課題“中小學(xué)智能機(jī)器人科技教育教學(xué)模式的構(gòu)建與評(píng)價(jià)研究”(立項(xiàng)號(hào)：12JXN011)和2016年廣州市青少年科技教育項(xiàng)目“基于智能機(jī)器人創(chuàng)客教育的科技教師培訓(xùn)”(立項(xiàng)號(hào)：2016-299)研究成果。

本文發(fā)表于《教育信息技術(shù)》2016年第6期P11-14

來(lái)源：中國(guó)教育網(wǎng)

摘要：隨著互聯(lián)網(wǎng)+創(chuàng)客時(shí)代的到來(lái)，3D打印技術(shù)已成為當(dāng)今時(shí)代的新潮標(biāo)志，也是創(chuàng)客教育的新寵，“智創(chuàng)空間”把3D打印技術(shù)列為創(chuàng)客教育“三劍客”之一，在中小學(xué)創(chuàng)客教育中進(jìn)行了探索。該文根據(jù)3D打印技術(shù)具有“設(shè)計(jì)即生產(chǎn)”的特點(diǎn)，把3D打印技術(shù)應(yīng)用在中小學(xué)創(chuàng)客教育實(shí)踐中，讓師生創(chuàng)客通過(guò)動(dòng)手設(shè)計(jì)和深度體驗(yàn)，激發(fā)師生創(chuàng)客跨學(xué)科學(xué)習(xí)和創(chuàng)意智造的熱情，從而培養(yǎng)師生創(chuàng)客的空間想象能力、創(chuàng)新思維能力和創(chuàng)造設(shè)計(jì)能力，讓師生創(chuàng)客通過(guò)玩中做、做中學(xué)、學(xué)中做、做中創(chuàng)。探索3D創(chuàng)意設(shè)計(jì)及3D打印技術(shù)在中小學(xué)創(chuàng)客教育和STEAM教育中應(yīng)用的有效途徑。

關(guān)鍵詞：3D打印技術(shù);創(chuàng)客教育;STEAM教育;創(chuàng)客教育“三劍客”;智創(chuàng)空間;3D One

一. 3D打印技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀

2015年11月，國(guó)務(wù)院印發(fā)《關(guān)于積極發(fā)揮新消費(fèi)引領(lǐng)作用加快培育形成新供給新動(dòng)力的指導(dǎo)意見(jiàn)》提出“推動(dòng)3D打印、機(jī)器人、基因工程、網(wǎng)絡(luò)安全等細(xì)分產(chǎn)業(yè)加快發(fā)展，開(kāi)拓消費(fèi)新領(lǐng)域。支持可穿戴設(shè)備、智能家居、數(shù)字媒體等市場(chǎng)前景廣闊的新興消費(fèi)品發(fā)展?！盵1]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)域都得到了廣泛應(yīng)用。

同時(shí)3D打印技術(shù)在我國(guó)中小學(xué)校開(kāi)展創(chuàng)客教育和STEAM教育時(shí)發(fā)揮了重要作用，為中小學(xué)生的學(xué)習(xí)方式帶來(lái)新的變革，通過(guò)3D打印實(shí)體的觸覺(jué)體驗(yàn)，可讓學(xué)生的想象變成現(xiàn)實(shí)，達(dá)到“所思即所得”的教學(xué)效果。目前我國(guó)很多中小學(xué)校都配備了3D打印機(jī)，如2015年由云南省財(cái)政廳、省教育廳安排專項(xiàng)采購(gòu)資金6820萬(wàn)元，為全省5365所中小學(xué)配備6000套3D打印成套設(shè)備[2]。同時(shí)很多學(xué)校開(kāi)設(shè)了3D設(shè)計(jì)課程，并把3D打印技術(shù)應(yīng)用到不同學(xué)科教學(xué)中，多角度展示了3D打印技術(shù)在促進(jìn)學(xué)科教與學(xué)的功能優(yōu)勢(shì)和應(yīng)用方式，為優(yōu)化技術(shù)與學(xué)科知識(shí)的整合提供可借鑒的觀點(diǎn)與方法。

有些中小學(xué)校在數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)、生物、科學(xué)、機(jī)器人等學(xué)科的教學(xué)中，用3D打印技術(shù)打印出了各種教學(xué)模型，作為輔導(dǎo)教學(xué)使用。在中小學(xué)創(chuàng)客教育進(jìn)程中，師生創(chuàng)客們通過(guò)玩中做、做中學(xué)、學(xué)中做、做中創(chuàng)，應(yīng)用3D打印技術(shù)通過(guò)動(dòng)手設(shè)計(jì)和深度體驗(yàn)，激發(fā)了師生創(chuàng)客們跨學(xué)科學(xué)習(xí)和創(chuàng)意智造的熱情，從而培養(yǎng)師生創(chuàng)客的空間想象能力、創(chuàng)新思維能力和創(chuàng)造設(shè)計(jì)能力。

二. 核心概念界定

(一)3D打印技術(shù)

3D打印技術(shù)是快速成型技術(shù)的一種，是以數(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，通過(guò)逐層打印的方式來(lái)構(gòu)造物體的技術(shù)。3D打印機(jī)是快速成形技術(shù)的一種機(jī)器[3]。3D打印技術(shù)具有制造快速、CAD/CAM技術(shù)集成、完全再現(xiàn)三維效果、創(chuàng)造顯著經(jīng)濟(jì)效益和應(yīng)用行業(yè)領(lǐng)域廣泛等特點(diǎn)[4]。

(二)創(chuàng)客教育

創(chuàng)客教育目前還沒(méi)有一個(gè)確切的定義。謝作如、吳俊杰等在2016年2月創(chuàng)客教育專家委員會(huì)第一次會(huì)議上通過(guò)集體討論對(duì)現(xiàn)階段創(chuàng)客教育緞給出一個(gè)新的定義：創(chuàng)客教育是創(chuàng)客文化與教育的結(jié)合，基于學(xué)生興趣，以項(xiàng)目學(xué)習(xí)的方式，使用數(shù)字化工具，倡導(dǎo)造物，鼓勵(lì)分享，培養(yǎng)跨學(xué)科解決問(wèn)題能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力和創(chuàng)新能力的一種素質(zhì)教育[5]。

(三)STEAM教育

STEAM教育前身為上世紀(jì)80年代美國(guó)人提出的STAM教育，包含四個(gè)學(xué)科：Science(科學(xué))、Technology(技術(shù))、Engineering(工程)、Mathematics(數(shù)學(xué))，由奧巴馬大力推進(jìn)這種綜合課程的實(shí)施，旨在從小培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手、創(chuàng)新、綜合運(yùn)用科學(xué)知識(shí)的能力。隨后，在原有四科的基礎(chǔ)上加入了Art(藝術(shù))學(xué)科，多個(gè)學(xué)科相融合從而得到STEAM教育[6]。

三. 3D打印技術(shù)在中小學(xué)創(chuàng)客教育中的應(yīng)用

創(chuàng)客教育和STEAM教育的價(jià)值在于將傳統(tǒng)知識(shí)學(xué)習(xí)和教育實(shí)踐與培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和創(chuàng)新實(shí)踐能力相結(jié)合，都注重學(xué)習(xí)的過(guò)程動(dòng)手實(shí)操和親身體驗(yàn)，主張做中學(xué)、學(xué)中做、做中創(chuàng)，讓學(xué)生在項(xiàng)目學(xué)習(xí)和活動(dòng)體驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題，最終達(dá)到創(chuàng)意智造和實(shí)踐創(chuàng)新的目標(biāo)。

3D打印技術(shù)應(yīng)用包括3D設(shè)計(jì)建模和3D打印輸出兩個(gè)部分，3D打印輸出只是把創(chuàng)新設(shè)計(jì)的3D數(shù)字模型進(jìn)行實(shí)體化的過(guò)程，而3D設(shè)計(jì)建模才是3D打印技術(shù)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，因此在中小學(xué)利用3D打印技術(shù)在開(kāi)展創(chuàng)客教育和STEAM教育時(shí)可以參考北京市東城區(qū)的具體做法，開(kāi)設(shè)三維創(chuàng)意設(shè)計(jì)課程——以三維設(shè)計(jì)軟件和3D打印機(jī)應(yīng)用為主的課程。

此類課程在義務(wù)教育階段主要以兩種形式呈現(xiàn)。

第一，以專業(yè)三維設(shè)計(jì)軟件的學(xué)習(xí)為基礎(chǔ)的課程。學(xué)生在學(xué)習(xí)應(yīng)用專業(yè)三維設(shè)計(jì)軟件的過(guò)程中，根據(jù)不同開(kāi)放性的設(shè)計(jì)要求進(jìn)行探究式設(shè)計(jì)并應(yīng)用3D打印機(jī)將設(shè)計(jì)模型實(shí)體化的學(xué)習(xí)過(guò)程。

第二，以簡(jiǎn)易三維設(shè)計(jì)軟件的學(xué)習(xí)為基礎(chǔ)的課程。學(xué)生在完成某項(xiàng)任務(wù)或項(xiàng)目中學(xué)會(huì)并應(yīng)用簡(jiǎn)易三維設(shè)計(jì)軟件的某項(xiàng)或某幾項(xiàng)功能完成作品設(shè)計(jì)，并通過(guò)3D打印機(jī)將設(shè)計(jì)實(shí)體化的學(xué)習(xí)過(guò)程[7]。同時(shí)可以采用3D掃描儀進(jìn)行快速3D設(shè)計(jì)，完成3D打印建模。

師生創(chuàng)客通過(guò)3D設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)建模的過(guò)程中，通過(guò)對(duì)日常生活中身邊遇到的問(wèn)題進(jìn)行觀察探究、親自體驗(yàn)，最后動(dòng)手設(shè)計(jì)出獨(dú)一無(wú)二、新奇好玩的創(chuàng)意作品。從而培養(yǎng)師生創(chuàng)客的空間想象能力、創(chuàng)新思維能力、解決問(wèn)題的能力。通過(guò)3D打印機(jī)、3D軟件設(shè)計(jì)和3D掃描儀的應(yīng)用，來(lái)推動(dòng)中小學(xué)創(chuàng)客教育和STEAM教育的進(jìn)程。

圖源：先臨三維創(chuàng)客實(shí)驗(yàn)室

1. 3D打印機(jī)在中小學(xué)創(chuàng)客教育和STEAM教育中的應(yīng)用

筆者所在單位于2015年在全國(guó)電教系統(tǒng)建成了第一個(gè)市級(jí)“智能機(jī)器人創(chuàng)客教育體驗(yàn)中心”，配置了1間智慧教室、100多臺(tái)各種機(jī)器人、10臺(tái)3D打印機(jī)和2臺(tái)3D掃描儀，為開(kāi)展創(chuàng)客教育提供了先進(jìn)的軟硬件設(shè)備和300多平米的活動(dòng)場(chǎng)地。

筆者攜創(chuàng)客教育研究團(tuán)隊(duì)率先創(chuàng)建了“智創(chuàng)空間”，編寫(xiě)出版了創(chuàng)客教育教材，構(gòu)建了“微課導(dǎo)學(xué)”創(chuàng)客教育教學(xué)模式，提出了以智能機(jī)器人設(shè)計(jì)制作、3D打印技術(shù)應(yīng)用與Scratch與機(jī)器人融合作為創(chuàng)客教育“三劍客”[8]，把3D打印技術(shù)應(yīng)用作為中小學(xué)開(kāi)展創(chuàng)客教育的重要載體，通過(guò)3D打印機(jī)的具體應(yīng)用來(lái)踐行創(chuàng)客教育和STEAM教育。

3D打印機(jī)與傳統(tǒng)打印機(jī)最大的區(qū)別在于使用的“墨水”不同。3D打印機(jī)常用的“墨水”有ABS樹(shù)脂(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物，英文名稱Acrylonitrile Butadiene Styrene，是一種強(qiáng)度高、韌性好、易于加工成型的熱塑型高分子材料)、PLA再生塑料(聚乳酸，英文名稱Polylactic acid，是使用可再生的植物資源(如玉米)所提出的淀粉原料制成，具有良好的生物可降解性，是公認(rèn)的環(huán)境友好材料)，這些固體材料通過(guò)電腦程序控制，在打印頭中加熱變成液體后擠出，在空氣中迅速冷卻后又變成固體，像春蠶吐絲一樣通過(guò)層層堆積，最后由3D數(shù)字模型轉(zhuǎn)變化為3D固體模型，完成了3D打印任務(wù)。

另外還有像普通塑料、尼龍、石蠟、食材、紙、水泥、金屬或陶瓷的粉末等都可以作為3D打印機(jī)的“墨水”。在中小學(xué)創(chuàng)客教育和STEAM教育中，師生創(chuàng)客們可以利用3D打印機(jī)將自己的想法變成現(xiàn)實(shí)，把各學(xué)科中的一個(gè)知識(shí)點(diǎn)或問(wèn)題以可視化的3D打印作品呈現(xiàn)出來(lái)，能較好地把學(xué)科教學(xué)與3D打印技術(shù)建立有機(jī)聯(lián)系。

圖源：青島無(wú)限三維中學(xué)3D打印課堂

如語(yǔ)文、英語(yǔ)學(xué)科可把課文中有代表性的人物、建筑物打印出來(lái)，幫助學(xué)生理解課文的故事情節(jié);數(shù)學(xué)學(xué)科把立體幾何模型打印出來(lái)，幫助學(xué)生理解三維空間圖形結(jié)構(gòu);物理學(xué)科把抽象的磁力線、電力線結(jié)構(gòu)圖形打印出來(lái)，把無(wú)形抽象的知識(shí)有形化;化學(xué)學(xué)科可打印出3D分子、原子模型，把微觀粒子結(jié)構(gòu)實(shí)體化;生物學(xué)科可以把細(xì)胞、病毒、器官等打印出來(lái)，把不能直接看到的內(nèi)容樣本化;歷史系學(xué)科用3D打印機(jī)復(fù)制有考古意義的古代器物，方便進(jìn)一步的觀察和研究;地理學(xué)科可以用3D打印機(jī)打印出真實(shí)的地勢(shì)圖和人口分布圖，可更直觀地分析地形及該區(qū)域的人口分布;美術(shù)學(xué)科可以用3D打印機(jī)制作3D藝術(shù)品，提高美術(shù)作品的創(chuàng)新性和觀賞性;在機(jī)器人制作課程中可打印自己設(shè)計(jì)出的機(jī)器人配件，根據(jù)自己的想象發(fā)明一臺(tái)新型機(jī)器人等。

因此，師生創(chuàng)客們可以借助3D打印技術(shù)創(chuàng)建“體驗(yàn)式的3D打印技術(shù)學(xué)習(xí)中心”，讓師生創(chuàng)客主動(dòng)參與到3D打印技術(shù)應(yīng)用設(shè)計(jì)的實(shí)踐活動(dòng)中，通過(guò)親自動(dòng)手操作3D打印機(jī)獲得直接的學(xué)習(xí)體驗(yàn)，有助于師生創(chuàng)客進(jìn)行自主學(xué)習(xí)、專題學(xué)習(xí)、個(gè)性化學(xué)習(xí)和探究式學(xué)習(xí)，培養(yǎng)師生創(chuàng)客分析問(wèn)題、解決問(wèn)題、科學(xué)探究和創(chuàng)新思維的能力。

圖源:深圳巨影科技Sense 3D手持掃描儀課程

2. 3D掃描儀在中小學(xué)創(chuàng)客教育和STEAM教育中的應(yīng)用

3D打印機(jī)只能把3D數(shù)字模型變成3D實(shí)物模型，而3D數(shù)字模型的來(lái)源之一就是通過(guò)3D掃描儀進(jìn)行建模。為了解3D掃描儀的建模原理，“智創(chuàng)空間”專門(mén)購(gòu)買了2臺(tái)國(guó)外生產(chǎn)的一款手持3D掃描儀。由于購(gòu)買3D掃描儀時(shí)對(duì)其性能了解不多，也沒(méi)有相應(yīng)的中文使用說(shuō)明書(shū)，這給設(shè)備的使用帶來(lái)了很大難度。為了把設(shè)備用起來(lái)，筆者邊查字典邊操作實(shí)驗(yàn)，通過(guò)網(wǎng)上微課視頻學(xué)習(xí)其操作方法，費(fèi)了九牛二虎之力，雖然在電腦屏幕上掃描軟件中出現(xiàn)了3D影像，但模糊不清，掃描效果慘不忍睹。

為了提高3D掃描質(zhì)量，筆者作為一名資深攝影愛(ài)好者，充分發(fā)揮創(chuàng)客精神把攝影攝像的原理和技術(shù)全部用到了3D掃描儀的調(diào)試中，為增加成像的清晰度，對(duì)掃描儀的周邊設(shè)計(jì)進(jìn)行了多項(xiàng)創(chuàng)新性改造：

(1)為3D掃描儀裝上攝影用的三腳架，保證其成影質(zhì)量;

(2)由于3D掃描儀需要對(duì)掃描對(duì)象進(jìn)行360度掃描，于是在淘寶網(wǎng)淘到了可調(diào)速勻速旋轉(zhuǎn)的電動(dòng)餐桌轉(zhuǎn)盤(pán)作云臺(tái);

(3)為提高光照強(qiáng)度購(gòu)買了光度可調(diào)、色溫可調(diào)的LED無(wú)影攝影燈。功夫不負(fù)有心人，經(jīng)過(guò)升級(jí)周邊設(shè)備，利用創(chuàng)客的思維模式，經(jīng)過(guò)幾天實(shí)驗(yàn)解決了掃描成像不清的難題，為師生創(chuàng)客在3D掃描物體和人像時(shí)提供了較好的體驗(yàn)創(chuàng)作環(huán)境，能順利地完成靜物和人像的3D掃描建模，得到質(zhì)量較高的3D打印設(shè)計(jì)模型。

讓師生創(chuàng)客們通過(guò)3D掃描儀建模，為同伴掃描人像和教學(xué)用具，從掃描——修圖——實(shí)體化——保存為STL格式3D模型文件——切片軟件轉(zhuǎn)換成3D打印機(jī)能識(shí)別的X3G格式文件——用3D打印機(jī)打印出人像和教學(xué)用具模型等一系列實(shí)操過(guò)程，能夠讓師生創(chuàng)客們形象地感知到3D打印模型與2D照片的本質(zhì)區(qū)別，通過(guò)3D掃描儀與3D打印機(jī)的配合應(yīng)用，來(lái)獲得3D打印模型相關(guān)知識(shí)內(nèi)容，有助于培養(yǎng)師生創(chuàng)客的觀察能力、分析能力和理解能力。

圖源：浙江閃鑄科技針對(duì)初學(xué)者的3D建模軟件Happy3D

3. 3D設(shè)計(jì)軟件在中小學(xué)創(chuàng)客教育和STEAM教育中的應(yīng)用

目前常用的3D設(shè)計(jì)軟件有UG、Pro/E、CATIA、SolidWorks、Inventor、中望3D、3D One、3DS MAX、MAYA、Lightwave等多種。其中SolidWorks、Inventor、中望3D、3D One是3D建模軟件;UG、Pro/E、CATIA除了可以進(jìn)行3D建模還有后繼受力分析、優(yōu)化等更強(qiáng)大的功能，而3DS MAX 、MAYA、Lightwave主要是制作3D動(dòng)漫的軟件。

這些軟件功能都相當(dāng)強(qiáng)大，我們的日常生活用品和平時(shí)觀看的動(dòng)畫(huà)片都可以用這些軟件制作出來(lái)，但遺憾的是，大多數(shù)3D設(shè)計(jì)軟件學(xué)起來(lái)都比較難，很多人聽(tīng)說(shuō)3D設(shè)計(jì)軟件就有種恐懼感。為了降低使用軟件的難度，“智創(chuàng)空間”選擇3D One軟件開(kāi)展3D設(shè)計(jì)建模的教學(xué)，該軟件可以在i3DOne青少年三維創(chuàng)意社區(qū)下載，其設(shè)計(jì)界面非常簡(jiǎn)潔，操作方便，簡(jiǎn)單易學(xué)，讓設(shè)計(jì)的過(guò)程變得更加輕松愉悅，可以稱為“傻瓜式”三維設(shè)計(jì)軟件。

通過(guò)3D建模設(shè)計(jì)軟件的學(xué)習(xí)和體驗(yàn)，讓師生創(chuàng)客們盡快掌握3D建軟件的使用方法，設(shè)計(jì)出屬于自己創(chuàng)意的3D模型，對(duì)初學(xué)者來(lái)說(shuō)3D One軟件可以幫助師生創(chuàng)客解決3D建模設(shè)計(jì)的難題。例如：如果要設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的六面體3D模型，只需要用鼠標(biāo)單擊【基本實(shí)體】→【六面體】，在網(wǎng)格面上任意位置單擊即可生成一個(gè)六面體。如果要改六面體的大小、形狀時(shí)，只需用鼠標(biāo)拖拉或在設(shè)置參數(shù)對(duì)話框中輸入相應(yīng)數(shù)值即可。

3D One軟件可以應(yīng)用在各學(xué)科的教學(xué)模型的設(shè)計(jì)中，以智能機(jī)器人設(shè)計(jì)制作課程為例，師生創(chuàng)客們可以根據(jù)自己的想象規(guī)劃?rùn)C(jī)器人設(shè)計(jì)方案，機(jī)器人的結(jié)構(gòu)配件和外觀裝飾都可以用3D One軟件進(jìn)行建模，生成STL格式文件，再利用ReplicatorG或Makerware切片軟件將STL格式文件轉(zhuǎn)換為3D打印機(jī)可識(shí)別的X3G格式文件，通過(guò)聯(lián)機(jī)或SD卡把文件傳送到3D打印機(jī)上，打印出自己設(shè)計(jì)的3D機(jī)器人模型，最后組裝成具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的創(chuàng)意機(jī)器人。

近幾年來(lái)廣東省和廣州市中小學(xué)電腦機(jī)器人競(jìng)賽活動(dòng)都設(shè)置了“智能垃圾分類收集機(jī)器人競(jìng)賽”項(xiàng)目，機(jī)器人配件要求用3D打印機(jī)打印;機(jī)器人創(chuàng)意設(shè)計(jì)項(xiàng)目更能發(fā)揮3D打印機(jī)的優(yōu)勢(shì)，參賽選手可以根據(jù)自己的想法設(shè)計(jì)出“所思即所得”的創(chuàng)意智造作品，從而培養(yǎng)創(chuàng)客們創(chuàng)新思維和創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力。

4. 結(jié)束語(yǔ)

創(chuàng)客教育融合信息技術(shù)的發(fā)展,開(kāi)拓了創(chuàng)新教育的新園地[9]。在3D打印技術(shù)能夠?qū)㈦娔X里的虛擬3D數(shù)字模型快速地打印出3D實(shí)物模型功能的支持下，師生創(chuàng)客可以將時(shí)間和精力投入到創(chuàng)新設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，讓師生創(chuàng)客在抽象概念和直觀經(jīng)驗(yàn)之間自由轉(zhuǎn)換，使設(shè)計(jì)思路實(shí)現(xiàn)可視化和實(shí)體化，師生創(chuàng)客們通過(guò)玩中做、做中學(xué)、學(xué)中做、做中創(chuàng)，有助于培養(yǎng)創(chuàng)客們的創(chuàng)新思維、創(chuàng)新精神和創(chuàng)造能力，從“思”到“造”再到“創(chuàng)”，讓學(xué)生的想象力得到實(shí)現(xiàn)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新設(shè)計(jì)和創(chuàng)意智造。

隨著3D打印技術(shù)的不斷完善和進(jìn)步，3D打印技術(shù)正融入到我們的生活、工作和學(xué)習(xí)中，3D打印技術(shù)必將成為基于創(chuàng)新能力培養(yǎng)的創(chuàng)客教育的重要組成部分。師生創(chuàng)客通過(guò)主動(dòng)參與創(chuàng)新設(shè)計(jì)，全面細(xì)致地分析打印任務(wù)，充分發(fā)揮想象力和創(chuàng)造力，最終打印出個(gè)性化的創(chuàng)新設(shè)計(jì)作品，為教育教學(xué)服務(wù)，從而推動(dòng)了3D打印技術(shù)在教育領(lǐng)域中的應(yīng)用，為更多學(xué)校引進(jìn)3D打印技術(shù)，變革教與學(xué)的模式起到示范與引領(lǐng)作用。下面是一場(chǎng)近600名小學(xué)生的3D打印科普活動(dòng)。

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注：本文系全國(guó)教育信息技術(shù)研究“十二五”規(guī)劃2012年度重點(diǎn)課題子課題“微課在中小學(xué)機(jī)器人教育中的應(yīng)用研究”(立項(xiàng)號(hào)：123620577-0037)研究成果、廣東省教育科學(xué)“十二五”規(guī)劃2012年度教育信息技術(shù)研究課題“中小學(xué)智能機(jī)器人科技教育教學(xué)模式的構(gòu)建與評(píng)價(jià)研究”(立項(xiàng)號(hào)：12JXN011)和2016年廣州市青少年科技教育項(xiàng)目“基于智能機(jī)器人創(chuàng)客教育的科技教師培訓(xùn)”(立項(xiàng)號(hào)：2016-299)研究成果。

本文發(fā)表于《教育信息技術(shù)》2016年第6期P11-14

來(lái)源：中國(guó)教育網(wǎng)