基于3D打印技術(shù)，大規(guī)模個性化生產(chǎn)逐漸得到技術(shù)支持，在制造業(yè)、建筑業(yè)、醫(yī)藥領(lǐng)域和教育領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。就其在教育中的應(yīng)用而言，可以有效地促進(jìn)教學(xué)和研究的有效創(chuàng)新，必須加強(qiáng)對技術(shù)應(yīng)用和教育領(lǐng)域的深入研究，進(jìn)一步發(fā)揮其實際價值。
13D打印技術(shù)的原理及特點
1.13D打印技術(shù)的原理
3D打印也可以稱為3D打印，具有成型快、設(shè)計個性化的優(yōu)點，可以為觀眾提供全新的設(shè)計、創(chuàng)作和制造方法。就其技術(shù)應(yīng)用而言，主要可分為設(shè)計和打印兩個階段。A段設(shè)計的主要任務(wù)是在計算機(jī)中完成打印對象的三維建模，可以借助今天的SolidWorks、Creo2.0等軟件，也可以選擇免費建模軟件，兼容性強(qiáng)，可以整合光、機(jī)器、電力和計算機(jī)技術(shù)，掃描模型構(gòu)建整體結(jié)構(gòu)，獲得相應(yīng)的空間坐標(biāo)，轉(zhuǎn)換為數(shù)字參數(shù)信息，可以直接由計算機(jī)控制。在打印階段，可以通過3D打印機(jī)逐層分解三維模型參數(shù)，然后依次打印各級截面，形成相對系統(tǒng)的整體。
1.23D打印技術(shù)的特點
3D打印技術(shù)不需要傳統(tǒng)的加工、銑削、車削等工藝，可以基于三維模型構(gòu)建任何結(jié)構(gòu)項目，打印材料廣泛使用，生產(chǎn)過程中材料浪費較少。與傳統(tǒng)加工工藝相比，該技術(shù)主要有三個特點：一是能夠滿足個性化生產(chǎn)的需要。用戶可以根據(jù)建模應(yīng)用程序構(gòu)建三維模型，不受傳統(tǒng)加工模式的限制，生產(chǎn)效率高，成本相對較低。二是能有效縮短產(chǎn)品的研發(fā)時間。就傳統(tǒng)制造業(yè)各種產(chǎn)品的研發(fā)和制造而言，需要經(jīng)過模具設(shè)計，不僅浪費更多的時間，而且消耗更多的人力物力資源。借助3D打印機(jī)，無需模具即可實現(xiàn)產(chǎn)品生產(chǎn)，研發(fā)時間自然會大大降低。第三，可以大大減少對原材料的浪費。3D打印與傳統(tǒng)生產(chǎn)線制造有根本區(qū)別，可以實現(xiàn)物體的高效制造，可以有效避免原材料在生產(chǎn)過程中的浪費，也可以進(jìn)一步降低生產(chǎn)成本，可以看出3D打印技術(shù)具有傳統(tǒng)加工技術(shù)的無與倫比的優(yōu)勢。
探索23D打印教育應(yīng)用
2.13D打印教育應(yīng)用項目分析
如今，國內(nèi)外已經(jīng)開始研究3D打印技術(shù)在教育中的應(yīng)用。2012年，英國教育部將該技術(shù)應(yīng)用于21所學(xué)校數(shù)學(xué)、計算機(jī)技術(shù)、工程設(shè)計等學(xué)科及相關(guān)課程的教學(xué)，有效推動了教育創(chuàng)新，提出了人類學(xué)習(xí)可以通過制造和分享產(chǎn)生的相關(guān)理論基礎(chǔ)。美國還將3D打印技術(shù)融入到MENTOR項目中，其在高中教學(xué)中的應(yīng)用有效提高了學(xué)生在工程、設(shè)計、制造等領(lǐng)域的積極性。就國內(nèi)3D打印在教育中的應(yīng)用而言，上海已經(jīng)初步將這種基礎(chǔ)融入基礎(chǔ)教育階段，試點為青少年活動中心提供了3D打印機(jī)和相應(yīng)的掃描設(shè)備，并開設(shè)了免費的3D設(shè)計制造課程，為3D打印技術(shù)在國內(nèi)教育領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用奠定了堅實的基礎(chǔ)。
2.23D打印應(yīng)用于教育領(lǐng)域的理論基礎(chǔ)
基于“經(jīng)驗塔”理論，將3D打印應(yīng)用于教育領(lǐng)域，可以讓學(xué)生通過觀察、實踐和抽象的具體理解來分類相應(yīng)的學(xué)科知識，不僅可以讓學(xué)生獲得直接的經(jīng)驗，還可以為學(xué)生提供情感認(rèn)知。完成的3D打印作品也可以讓學(xué)生在觀察中不斷糾正自己的知識體系，極大地促進(jìn)了學(xué)生思維能力的培養(yǎng)。基于活動理論，教育者可以在實踐中學(xué)習(xí)相應(yīng)的學(xué)科知識，學(xué)生可以通過使用3D建模軟件和3D打印機(jī)來完成學(xué)習(xí)過程，可以有效調(diào)動學(xué)生的主觀動能，教學(xué)效果自然可以大大提高。
探索基于3D打印的2.3教學(xué)模式
依托3D打印技術(shù)，教育工作者可以在結(jié)合學(xué)生個性化差異和多樣化需求的基礎(chǔ)上，建立獨特的教學(xué)模式，為教育提供可下載的教學(xué)資源，使學(xué)生能夠利用這些資源完成3D打印過程。教育工作者還應(yīng)適當(dāng)調(diào)整教學(xué)模型的制作方法和時間，合理開發(fā)校園教學(xué)資源，充分利用3D打印建模教材中的二維模型，為學(xué)生提供具體的教學(xué)模型。在建筑、醫(yī)學(xué)、設(shè)計學(xué)科的教學(xué)過程中，教育工作者還應(yīng)基于3D打印為學(xué)生完成課程設(shè)計提供新的思路，使學(xué)生在完成二維圖紙繪制后以3D打印的形式呈現(xiàn)。此外，教育工作者還應(yīng)加強(qiáng)科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)的綜合教學(xué)，全面提高教育工作者的科學(xué)和數(shù)字素養(yǎng)，充分保證3D打印應(yīng)用效果的提高。
3結(jié)語
綜上所述，基于3D打印的原理、特點及其在教育領(lǐng)域的應(yīng)用優(yōu)勢，相關(guān)人員必須加強(qiáng)對3D打印在教育領(lǐng)域應(yīng)用的理論和模式的深入探索，促進(jìn)技術(shù)在教育領(lǐng)域的應(yīng)用，為教育現(xiàn)代化的發(fā)展提供充分的技術(shù)保障。
