3D打印為什么要應用在課堂上?
魔猴君 知識堂 2937天前
3D印技術(shù)就是這些新興技術(shù)中的一項?!督?jīng)濟學(xué)人》雜志認為3D打印技術(shù)將成為第三次工業(yè)(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,它是以一種數字模型文件為基礎,運用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料,通常通過(guò)逐層打印的方式來(lái)構造物體的技術(shù)???/span>速成型技術(shù)是20世紀80年代發(fā)(fā)展起來(lái)的一種制造新技術(shù)。3D打印機能夠實(shí)現(xiàn)從計算機的軟件設計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打印機所采用的材料都是一些可以姓固化反應的材料。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(shù)脂、塑料、高纖維等,甚至包括人體細胞。3D打印種類(lèi)豐富,根據目前的應用可分為兩大類(lèi):一類(lèi)是粉末式3D打印機,另一類(lèi)是噴塑3DJT印機。
3D打印運用于教育教學(xué)中有多種方式,隨著(zhù)近幾年3D打印技術(shù)的成熟,以及教育工作者的參與,國內已經(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)校采取獨立開(kāi)設3D打印設計的校本課程,供感興趣的學(xué)生選修學(xué)習。課程重點(diǎn)基本是掌握桌面級打印技術(shù),并?;鈧邪l(fā)(fā)現(xiàn)問(wèn)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)科的緊密結合上,開(kāi)發(fā)(fā)出了不同的3D打印專(zhuān)題領(lǐng)域,包括藝術(shù)類(lèi)、工程類(lèi)、科學(xué)類(lèi)等。還有的學(xué)校甚至將3D打印課程設置為全年級必修課,給全體學(xué)生更多接觸3D打印技術(shù)、運用3D打印技術(shù)的機會(huì )。
無(wú)論以何種方式開(kāi)展課程,3D打印課程對于學(xué)生來(lái)說(shuō)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(guò)程中根據學(xué)生不同個(gè)性與需求去不斷激發(fā)(fā)的。
空間思維能力。學(xué)生在初步接觸三維軟件建模過(guò)程中,需要不斷嘗試、試錯、驗證并尋找空間規(guī)律??臻g立體思維是建立在真實(shí)三維的場(chǎng)景中的,但是在創(chuàng )(chuàng)建過(guò)程中還需要綜合考慮平面透視原理。學(xué)生需要巧妙地運用各種切割、推拉、延展、分段、旋轉、跟蹤軌跡等工具的,創(chuàng )(chuàng)建不同的三維模型。學(xué)生對點(diǎn)線(xiàn)面有了更進(jìn)一步的認識之后,對空間中點(diǎn)線(xiàn)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、工程結構原理等。通過(guò)對不同難度的物件創(chuàng )(chuàng)造,學(xué)生們能在動(dòng)手實(shí)踐與模型設計修復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(chǎng)景的驗證過(guò)程。學(xué)生們通過(guò)設計模型投入實(shí)驗場(chǎng)景,根據實(shí)驗場(chǎng)景反饋數據改進(jìn)設計方案,再到具體的實(shí)驗場(chǎng)景。3D打印技術(shù)讓過(guò)去很多只能停留于紙面的公式驗算,變成了可以“看得見(jiàn),摸得著(zhù)”的具體驗證?;讜O計的科學(xué)探究有了進(jìn)一步的發(fā)(fā)展。
藝術(shù)表達能力。3D打印作為一種工具,同樣可以延伸為一種藝術(shù)表達工具。學(xué)生可以根據自己的喜好,將3D打印作為一種新的藝術(shù)表達形式,創(chuàng )(chuàng)作出更多樣化的作品。
總之,3D打印技術(shù)是一門(mén)新興的技術(shù),其技術(shù)本身還遠沒(méi)有定型。3D打印技術(shù)運用于教育也是如此,在不確定中尋找其教育與學(xué)習的意義。從技術(shù)本身來(lái)說(shuō),學(xué)習3D打印技術(shù)有助于學(xué)生們空間思維能力的增強。而從更廣泛的跨學(xué)科項目角度延伸出去,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)表達能力?;蛟S在這樣一個(gè)快速發(fā)(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(mǎn)幸福的教育過(guò)程。