浅析3D打印技术与劳动技术学科融合

徐进高

[摘 要] 随着科技的快速发展，3D打印技术的概念也应运而生。而将3D打印技术引入课堂，也是创新教育发展的必然。劳动技术学科是一门培养学生动手动脑、创新思维的综合性学科。而将3D打印技术与劳动技术学科融合，能够丰富课堂内容，开拓学生思维，提高动手能力，全方位地展示劳动技术课的教学宗旨。总结了3D打印技术与劳动技术学科融合的教学模式，为创新教学改革开辟了新的道路。

[关 键 词] 3D打印；劳动技术；学科融合；作用

[中图分类号] G712 [文献标志码] A [文章编号] 2096-0603（2016）14-0030-01

一、3D打印技术概况

3D打印技术是在科技发展过程中衍生出来的，它融合了计算机技术、数字一体化、数控技术、材料科学等先进性科技技术，是综合技术的融合。3D打印技术的应用，还要有3D打印设备作为技术产品的输出终端。3D打印机是一个高技术含量的设备，集计算机控制、机电一体化的系统，整个设备具有计算精准、自动化强、操作简单、控制性强等优点，随着打印材料的不断改进，3D打印技术的应用也越来越广泛。

二、3D打印与劳动技术融合的作用

3D打印在劳动技术课程中发挥着重要作用，主要体现在以下三点。

（一）抽象具体化，激发学生创造发明热情

传统的劳动技术课程，教师按照教材或者常见的活动引入到课堂，学生的课堂内容相对固化和死板，学生按部就班地完成作业和活动要求。但是将3D技术引入课堂，学生可以利用软件制图，制作出想象的图形并且打印出来，将抽象的东西具体化，增加了课堂的活跃性和学生的积极性，充分发挥学生的想象力和创造力。

（二）为每个学生参与实验创设条件，提高学生创新动机

劳动技术课程的教学目的是培养学生的动手能力，开拓创新思维，增强学生的综合素质，提高学生适应社会的能力。在实际教学中，很多教师并没有提供条件，让学生有参与的机会。教师只是将很多活动和设计进行演示操作，学生被动地接受，降低了学生的参与性。将3D打印技术应用到劳动技术课程中，可以利用3D技术的综合性，改革传统课堂的教学模式，让学生成为课堂的主体，学生通过自己设计，并且实际操作，将设计转变为具体的三维实物，锻炼了学生的动手能力。另外，3D打印技术从设计到操作也不具有危险性，让学生在轻松的学习环境中，大胆创造，提高了创新动机。

（三）快速成型的特点满足学生个性化发展需求

劳动技术课程是随着素质教育的深入，突出培养学生综合能力的学科，学生通过劳动技术课程的培养，能够开拓创新思维，提高动手能力。3D打印技术的融合，能够将教学目标更加具体化地实现，它简便快捷的优势，能够让学生在个性化的空间中，掌握全面发展的要领，是学生适应社会发展的必然需求。

三、3D打印与劳动技术学科融合的模式

基于3D打印技术的劳动技术教学实施过程由问题情境创设、三维模型设计、三维模型构建、三维模型打印和教学评价五个核心模块。即在创设问题情境环节发现问题之后，学习者在解决问题的任务情境之下进行3D模型设计和模型构建。然后，打印实物三维模型，并在课堂互动环节通过展示、探讨、应用模型的活动对模型加以验证和修改，进而解决实际问题。最后，通过评价环节，精细化设计技巧，完善设计思想，提高学习者设计能力和创新能力。

（一）问题情境创设

问题情境的创设，是教师和学生进行3D打印学习的必要阶段。学生从所学知识、掌握方向、兴趣爱好等方面出发，对于设计的可行性进行判断和自我审查。在这个过程中，学生之间可以互相交流或者分组设计，对设计的目的、内容、难点等进行探究和思考，从而探索出简便、可行性强、创新性的设计。这样的问题设置，能够让学生学会自学、探究、钻研和交流等精神，教師能够充分发现学生的兴趣和知识结构，对学生进行有效的指导，增强了劳动技术课程的丰富和高效性。

（二）三维模型设计

通过问题设置以后，学生已经对3D打印技术有了一定的认识，在大脑中已经创设了对三维模型的概念，思维的创新和课程的新鲜，让学生对三维模型的设计有了能动性。教师应该根据学生的设计思想，保持不干预、不画框的原则，按需对学生的三维模型设计进行有效的指导，防止学生陷入不必要的误区，导致模式的设计失误，打击学习3D技术的积极性。

（三）三维模型构建

在此阶段学习者利用Blender、Web 3D、AutoCAD等三维建模软件依照三维模型设计构建数字化三维模型。学习者也可以通过在3D建模资源库和教育资源中心等搜寻或修改符合要求的已有模型，这样能充分开拓学生的思维，培养学生的创造力。

（四）三维模型打印

三维模型打印是3D打印技术的直接表现，是把抽象转换为具体的终端。学生通过编写模型数据并传输到3D打印机，选择合适的材料，按照打印参数进行设置，就可以把数据转换成三维的模型。整个过程操作简便、机电一体化强。

（五）课堂应用和教学评价

将3D打印技术与劳动技术课程融合，能够通过合理的设计，将学生的知识和能力编写成模型设计方案，让学生在自由的环境中达到课程教学目的。三维模型的打印，让学生充分开拓思维，在探索和交流中创造出设计的模型，增加了学生的自信心。教师在这个过程中，对学生的动手动脑、知识结构、思路设计等方面进行评价，让学生充分认识到自己的优点和不足，在不断的学习中，优化设计方案，提高自我能力，真正达到劳动技术课程的教学目标。

参考文献：

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[2]王雪莹.3D打印技术与产业的发展及前景分析[J].中国高新技术企事业，2012（9）.

[3]王鑫，王静.工程教育体系下机械设计课程实验和实践环节研究[J].中国电力教育，2010（10）.