d打印技術(shù)在教育方面的應(yīng)用

1、關(guān)于3D培訓(xùn)項(xiàng)目推廣報(bào)告發(fā)起人：盛泰科技（洪輝）2015 年 4 月在職業(yè)院校開設(shè)3D打印培訓(xùn)課程的必要性一、3D打印引入課堂是教學(xué)改革的一大創(chuàng)新3D 打印技術(shù) ，是一種以 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，通過逐層打印的方式來構(gòu)造物體的技術(shù)。 它無需機(jī)械加工或任何模具， 就能直接從計(jì)算機(jī)圖形數(shù)據(jù)中生成任何形狀的零件， 從而極大地縮短產(chǎn)品的研制 周期，提高生產(chǎn)率和降低生產(chǎn)成本。在課堂學(xué)科教學(xué)中， 將學(xué)科中抽象的概念轉(zhuǎn)化成可用 3D 打印機(jī)在課堂上實(shí) 時(shí)打印出的實(shí)際教學(xué)模型，可以使抽象的課程內(nèi)容變得形象，生動(dòng)，易于理解。 例如：化學(xué)系學(xué)生打印各種分子模型 汽車制造專業(yè)打

2、印汽車零部件 食品系學(xué)生可以打印各類巧克力、糖果，蛋糕 地理系學(xué)生可以打印繪制各種地圖，人口分布 設(shè)計(jì)系學(xué)生可以打印藝術(shù)品和卡通圖造型 歷史系學(xué)生可以打印考古意義文物 建筑系學(xué)生打印設(shè)計(jì)原型進(jìn)行力學(xué)驗(yàn)證 機(jī)械系學(xué)生可以打印模型進(jìn)行驗(yàn)證 醫(yī)學(xué)與生物學(xué)專業(yè)學(xué)生可以打印器官模型將 3D 打印技術(shù)引入課堂，可以使學(xué)生接觸到新技術(shù)，學(xué)生不僅可以從 3D 打印產(chǎn)品中更形象地學(xué)到學(xué)科知識(shí)， 另外也可以學(xué)習(xí)使用 3D 打印，這利于培養(yǎng) 學(xué)生的動(dòng)手能力，空間思維和創(chuàng)造性思維?？傊?，將 3D 打印系統(tǒng)引入課堂教學(xué)并進(jìn)行有機(jī)整合，不僅能夠創(chuàng)新教育教 學(xué)環(huán)境，而且能夠提高學(xué)生掌握新技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，顯著提升學(xué)生的設(shè)計(jì)創(chuàng)造能

3、力。因此，對(duì) 3D 打印技術(shù)在課堂教學(xué)中的應(yīng)用情況進(jìn)行研究，并對(duì)廣大的一線教師 開展相關(guān)的系列培訓(xùn)，具有重要的研究意義和實(shí)踐價(jià)值。二、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀評(píng)述目前， 3D 打印技術(shù)在醫(yī)療領(lǐng)域，航空領(lǐng)域，建筑領(lǐng)域已經(jīng)開展了嘗試性的 應(yīng)用研究。在基礎(chǔ)教育領(lǐng)域，黎加厚基于 3D 打印技術(shù)設(shè)計(jì)了一門課程 虛實(shí)創(chuàng)造課程， 并嘗試用于小學(xué)教學(xué)， 取得了不錯(cuò)的教學(xué)效果。 新西蘭將 3D 打印引入教育課堂， 從幼兒園到 12 年級(jí)學(xué)生將有機(jī)會(huì)使用 3D 打印機(jī)。在高等教育領(lǐng)域， 內(nèi)華達(dá)州立大學(xué)雷諾分校的 科學(xué)與工程圖書館成為美國第 一個(gè)向所有學(xué)生、全體教員和公眾提供 3D 掃描和打印的學(xué)術(shù)圖書館 3 。目前，在教育

4、領(lǐng)域，確實(shí)初步開展了將 3D 打印引入課堂教育的嘗試，但是 都是剛剛開始，由于 3D 打印機(jī)成本，打印耗材等費(fèi)用，以及缺少相應(yīng)的教材， 教師等問題， 還沒有在課堂教學(xué)乃至科研院所中普及推廣， 更沒有對(duì)新技術(shù)引入 課堂的教學(xué)模式和教學(xué)效果的測(cè)量和研究。三、預(yù)期目標(biāo)將 3D 打印技術(shù)規(guī)?；瘧?yīng)用于具體學(xué)科的實(shí)際教學(xué)。結(jié)合具體的學(xué)科，形 成 3D 打印技術(shù)在課堂教學(xué)中的應(yīng)用模式（包括環(huán)境構(gòu)建、教學(xué)模式、學(xué)習(xí)模式 等），并開展一定規(guī)模的教師培訓(xùn)，產(chǎn)生實(shí)際的推廣價(jià)值。四、項(xiàng)目的基本內(nèi)容1、基于 3D 打印的學(xué)科教學(xué)環(huán)境的構(gòu)建研究。2、3D 打印技術(shù)在課堂教學(xué)中的應(yīng)用模式研究，包括教學(xué)模式和學(xué)習(xí)模式；3、開

5、發(fā) 3D 打印技術(shù)在課堂教學(xué)中應(yīng)用的教師培訓(xùn)課程。4、對(duì)教師進(jìn)行運(yùn)用 3D 打印機(jī)進(jìn)行教學(xué)的培訓(xùn)。5、研究新技術(shù)對(duì)改進(jìn)教育教學(xué)的影響。五、研究思路1、3D 打印機(jī)的學(xué)科教學(xué)定制研究。 首先要做學(xué)科教學(xué)需求分析， 了解學(xué)科教師 對(duì) 3D 打印機(jī)的需求，根據(jù)需求對(duì) 3D 打印機(jī)進(jìn)行定制。2、建立基于 3D 打印的實(shí)際教學(xué)環(huán)境，主要指軟硬件技術(shù)環(huán)境。3、根據(jù)具體學(xué)科需要，建立基于 3D 打印的學(xué)科課堂教學(xué)方案；4、開發(fā) 3D 打印技術(shù)用于課堂教學(xué)的教師培訓(xùn)課程。5、對(duì)教師進(jìn)行運(yùn)用 3D 打印機(jī)進(jìn)行課堂教學(xué)的培訓(xùn)，主要是繪圖軟件的使用， 以及基本的硬件操作。6、教師根據(jù)培訓(xùn)結(jié)果以及教學(xué)方案開展實(shí)際教學(xué)

6、。7、對(duì)于教師的基于 3D 打印機(jī)的實(shí)際教學(xué)情況進(jìn)行總結(jié)。六、研究方法本課題主要采用基于具體案例的實(shí)證研究， 本課題會(huì)選擇在具體的學(xué)校和實(shí) 際的教學(xué)場(chǎng)地中，搭建 3D 打印的教學(xué)環(huán)境，對(duì)具體學(xué)科的教師進(jìn)行 3D 打印機(jī) 使用的培訓(xùn)，教師設(shè)計(jì)出基于 3D 打印的教學(xué)方案，并在具體的學(xué)科教學(xué)中靈活 運(yùn)用 3D 打印技術(shù)開展教學(xué)。七、可行性分析在實(shí)際學(xué)科課堂教學(xué)中，有使用 3D 打印技術(shù)的實(shí)際需要。目前， 3D 打印 技術(shù)，三維設(shè)計(jì)軟件， 計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)以及寬帶網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展促使 3D 打印機(jī) 作為一項(xiàng)能夠?qū)嵱没男庐a(chǎn)品逐步在多個(gè)領(lǐng)域里投入推廣和應(yīng)用。 將 3D 技術(shù)引 入教育領(lǐng)域并在教育領(lǐng)域推廣應(yīng)用具有明顯的優(yōu)勢(shì)，是必然趨勢(shì)和發(fā)展方向。項(xiàng)目承擔(dān)方國家開放大學(xué)數(shù)字化學(xué)習(xí)技術(shù)集成與應(yīng)用教育部工程中心具有 對(duì) 3D 打印在課堂教學(xué)應(yīng)用中推廣的所需的產(chǎn)品定制改造，安裝，維護(hù)，使用和 培訓(xùn)的專職研究人員若干。 能夠提供培訓(xùn)所需的教學(xué)場(chǎng)地， 能夠開發(fā)相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò) 教學(xué)課程。八、擬突破的重點(diǎn)難點(diǎn)問題重點(diǎn)：根據(jù)學(xué)科教學(xué)需要定制的 3D 打印機(jī)，設(shè)計(jì)出基于 3D 打印的學(xué)科教 學(xué)方案。難點(diǎn)： 3D 打