3D打印技术在教育领域的应用

3D打印技术在教育领域的应用

2020-12-18 10

我国早就明确将3D打印纳入国家战略,2015年发布的《国家增材制造(3D打印)产业发展推进计划》(2015-2016)也将其纳入。此后,国内各地区相关部门相继出台政策,推动3D打印技术的研究与开发,产品的生产与实际应用。

3D打印机

经过多年的发展,3D打印技术已经形成了一条完整的产业链。其上游包括增材制造原材料和零部件,如陶瓷材料、金属材料、塑料材料等,中游则是3D打印设备制造商和打印服务,所涉及的打印技术包括熔融成积成型FDM、光固化成型技术SLA等,下游行业应用已覆盖医疗领域、机械设备、航天航空、个人市场、汽车工业等。

近年来,3D打印技术在教育领域的应用越来越受到人们的重视。语文、英语学科可以利用3D打印技术和设备,打印课文中具有代表性的人物、建筑物;数学学科可以打印立体几何模型,帮助学生理解三维空间图形的结构;物理学科可以打印抽象化的电力线框图、磁力线,使无形性抽象化的知识形象化;化学学科可以打印3D分子、原子模型,使微粒结构实体化。

艺术课上,3D打印同样可以发挥巨大的作用。在美术课程的设计和制作环节运用3D打印技术,是对传统美术教育的重要补充。现在,3D艺术已经成为新时代艺术的制高点,很多从业者用电脑来设计美术作品,然后用3D打印技术制作出复杂的艺术品,而传统工艺是做不到的。设计出3D摆件、饰物、功能部件等学生自主设计,也能激发学习兴趣和创造力。

就学校实践而言,3D打印教学设备之所以能在教学中得到快速发展,一个非常重要的原因就在于它所体现的现代、综合、实用、创新的教育价值,培养了学生的创新精神和动手能力,从而更好地适应信息化、数字化时代的发展需要。

在教学应用中,从3D打印教学设备的角度来看,有课堂授课、兴趣小组、竞赛小组等方法。其中,建造3D打印实验室的学校具有课堂教学的标准,因此课堂教学是使用3D打印实验室的基本形式。利用3D打印设备组织兴趣小组或社团活动是教学应用的主要方式。但目前3D打印教育仍然是一种相对小众化的教育,很多想学习的学生都不能获得学习的机会,暂时还没有普及程度。当然,3D打印之所以能在教育领域得到应用,与其所具有的优势密切相关。

教具模型制作流程和实体模型造型流程依靠3D打印机可以实现多种样式的打印。常规制造设备功能较少,样式样式有限,与3D打印相比,制造精度高,灵活性强,两者之间的对比差别很大。此外,一台3D打印机只需不同的数字设计图和大量新原料就可开始生产,既经济又方便。


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