3D打印技术在教育领域的应用研究.doc

3D打印技术在教育领域的应用研究.doc1 3D打印技术在教育领域的应用研究[ 摘要] 据相部门统计, 3D 打印业务在国外的发展势头十分迅猛。尽管国内 3D 打印技术起步晚, 发展存在一定的局限性, 但自 3D 概念一出立即受到了热捧,且 3D 打印技术近年来在国内日趋升温。 3D 打印技术具有广阔的应用空间, 已从工业制造逐渐扩展至国防军事、航空航天、医疗卫生等多个领域。它必将逐渐走进教室、迈入课堂, 从而对教学乃至整个教育领域产生深远的影响。 3D 打印技术(简称 3D 打印)是以计算机三维设计模型为蓝本,通过软件分层离散和数控成型系统,利用激光束、热熔喷嘴等方式将塑料、金属粉末、陶瓷粉末、细胞组织等特殊材料进行逐层堆积粘结, 最终叠加成型,制造出实体产品的技术。 3D 打印这种新兴的科学技术, 具有广阔的应用空间, 已从工业制造逐渐扩展至国防军事、航空航天、医疗卫生等多个领域。我国也紧跟 3D打印技术的发展趋势,不断加大研发力度。随着 3D 打印设备体积日趋小型化、打印精度不断提高、可用材料逐渐丰富, 3D 打印也将逐渐走进教室、迈入课堂,从而对教学乃至整个教育领域产生深远的影响。一、 3D 打印将促进实装化教学的发展实装化教学是院校组织学生到实习基地或相关单位开展的一种实践性教学活动,是院校培训体系中提升实践技能的有效途径。这种集观看、研讨、训练于一体的实践性教学方式的兴起, 是对传统教学方式的创新和 2 突破。它使教学活动与实际装备紧密结合,帮助学员消化课堂理论知识, 开阔眼界、激发求知欲望,有利于学员在更广阔的空间获取教学实效。但是目前实装化教学的开展受到很多条件的制约, 主要表现在: 1. 学校与实习单位不在一地, 实装化教学的组织实施受限。 2. 学校教学进度与实习单位的不一致, 实装教学的计划制定、课目设置、评价考核等受限。 3. 装备更新速度快,实习单位有些系列和型号不全,不能提供全面的实装。而 3D 打印能让工厂走进课堂。 3D 打印这种数字化制造技术,在学术界也称为增量制造、增材制造、快速原型、快速制造。它具有许多优点。首先, 3D 打印节省原料、缩短时间、降低费用。从 3D 打印的原理和过程可知, 3D 打印是把材料进行逐层堆积叠加成型,从而制造出实体产品。其制造过程被形象地称为“加法”过程。而传统制造业是把模具裁切出需要的产品,被称作“减法”过程。因此, 3D 打印比传统制造要省时省料,节约成本。其次, 3D 打印擅长制造个性化、复杂化和高难度的产品。对 3D 打印来说, 打印一个复杂得难以想象的特殊产品, 也并不比打印一个外形简单的长方体消耗更多的时间和成本, 因此更适合制造单件和小批量产品的生产。换句话说, 3D 打印可以根据老师的要求, 制造出特定剖面、缩放比例大小的模型,满足上课需要。此外, 3D 打印不受场地和环境限制,还能实现远程制造。 3D 打印只要有适宜的原材料,不用专门的环境和场地, 就能根据图纸打印出实物, 可以在教室甚至坐在家中完成打印。 3D 打印的这些优点, 使得可以在教室制造实装满足教学需要, 而且废弃的产品可以用于再生产,循环利用,从而使工厂走进课堂。二、 3D 打印能提升学生学习兴趣 3 利普森先生在其专著《 3D 打印,从想象到现实》中,写了一个用 3D 打印机制作橡皮泥飞机引起小学生兴趣的实例。三分钟的橡皮泥飞机制作过程,吸