3D打印技术在高中美术教育中的应用研究

苏杉 孙丽娟

摘 要：近年来，3D打印技术——新型的物象快速成型技术——逐渐走进人们视野并成为人们关注的热点，尤其是在教育领域，在教育领域中应用3D打印技术可以有效激发学生学习动力、激发想象力与创造力等，大大提高教学质量，在美术教育中更是如此。因此，本文就高中美术教育中如何应用3D打印技术作应用对策研究。

关键词：3D打印技术；高中美术；美术教育

一、前言

随着电子信息技术的迅猛发展，越来越多的新兴文化出现在人们视野中，如近年来的热点——3D打印技术。3D打印技术作为一种以数字模型为基础，运用可黏合的材料，逐层打印成三维实物的技术，近几年被广泛应用于工业制造、建筑、汽车、航天航空、医疗等领域，并取得了一定的成效。与此同时也引起了教育界的广泛重视，许多教师在各学科间进行了试探性的应用，也取得了显著的收效。从某种程度而言，3D打印技术已经被纳入学科教育领域的学科建设体系中，其对于刺激学生的感官认识有着难以取代的作用，另外，还能有效提高学习效率、教学效率，3D打印技术与教育的结合是教育进步的一大写照。

二、3D打印技术概述

3D打印技术是产品生产技术与电子信息技术相互碰撞、相互结合的衍生物。3D打印技始于20世纪90年代中期，工作原理是利用光固化和纸层叠等技术实现三维实物快速成型，制作流程一般为：三维建模——模型分层——逐层打印——后期加工，但应用在教育领域可以简化流程，即建模——打印，以此在实际教学中可以更加快速成像。与传统打印技术不同的是，3D打印技术在操作过程中无需刀具、模具等，只需利用计算机构建的三维模型与3D打印机即可快速成型，且无论是显色度、精准度、细节上都是传统打印技术无可比拟的。在高中美术教学中可以通过3D设备快速成像，以此达到实物教学的良好效果。

三、3D打印技术教学应用的理论依据

正如上文所述，3D打印技术一开始只是为制造业而生，是产品生产技术提升的体现，这就意味着，要在教育领域中应用3D 打印技术其实是缺乏可行性的理论支撑的，但经过多年的实践与探讨，国内外已践行、总结了一系列支撑3D打印技术应用于教学的理论依据，即构建主义理论、多元智力理论以及“经验之塔”理论。

构建主义理论核心是以学生为中心（这一点与核心素养理念下的基础教育出发点不谋而合），强调学生对知识的主观能动性，及主动发现、主动探索、主动构建知识。在高中美术教育中应用3D打印技术可以有效激发学生主动探索知识的欲望，并进一步主动分析、解决问题，在此过程还能在教师的引导下构建、丰富自身的知识体系。

多元智力理论认为人的智能是多元化的，即语言智能、数学逻辑智能、空间智能、身体运动智能、音乐智能、人际关系智能、自我认识智能及自然观察者智能。而在高中美术教育中利用3D打印技术正是充分利用空间智能、自然观察者智能的的体现，并在发展这两者智能的过程中带动其他智能的发展，以此实现激发多元智能发展、促进学生全面发展的作用。

“经验之塔”理论认为教学活动可以从“理论之塔”的最底部（如图1所示）入手，及具体经验——具体经验是最容易获得的经验，逐步上升至抽象经验，以此弥补观察经验不足的效果，在高中美术教学中大多以“观察”的模式为出发点进行教学，如此学生容易陷入“两难”的窘境，即抽象经验及直接经验都发展不足。而在教学中应用3D打印技术能够使学生在感官体验中增长直接经验，从而在感受中发展空间思维与创造思维，并在此基础上发展抽象思维经验，促进了思维的进一步发展。

四、3D打印技术在高中美术教育中的应用

（一）优化教学模式

在传统高中美术教学中，仅靠一张画纸是无法承载学生丰富的天马行空的想象力的，功能性、展开性单一的传统教学反而会成为限制学生发挥空间的“枷锁”，因此，改变传统的教学模式可以说是势在必行的教学优化策略。3D打印技术作为新时代科技的结晶，其可以将创意变成现实的三维产物的特色功能，对于急切打开限制学生发挥空间“枷锁”的教学模式而言具有强大的优化效果，此外，3D打印技术作为一种新型的科技，也能为学生提供更好的创作平台和更开阔的创作空间，以数字化的创作模式进行更多的突破，丰富更多的传统教学无法提供的教学教材，构建出以学生为中心，为学生提供能够在教学中完成构思实际应用、模型设计成果、艺术鉴定赏析、整体成果评述等过程，使抽象的美术概念变得“有迹可循”，以更生动、更形象的效果呈现给学生。简而言之，3D打印技术是一项可以为高中美术学生提供一个更好的素质教育，更能培养其综合能力的教学平台，可以让美术教育课程结构更加丰富，课程实施更为便捷，教学展开更为开阔的教学模式优化技术。

（二）激发想象空间

3D打印技术所具有的真实性、具现性可以很好地从视觉、触觉等多方面刺激学生感官，激发学生学习有机形、异形、生物肌理等知识的想象与创作灵感，如：在教学肌理概念时，教师可以通过3D打印技术制作出肌理模型教材，通过三维空间将概念具现化的展现，弥补了二维平面所难表全的肌理概念，让学生不受现实技术限制，充分地发挥其自身的主观能动性，给学生想象能力开拓更大的空间。此外，教师还可以利用3D打印技术对美术创作的想象现实化的能力能让学生的想象成果变得“看得见”、“摸得着”，如：在学生进行虚拟生物创作时，可以利用3D打印技术将学生的创作思路打印成模型，让学生进行更直观的灵感感悟，让学生轻松而迅速地发现自身值得肯定的优势和有必要及时更改的劣势，使得学生在得到更好的想象肯定的同时也起到了给学生提供更多的大胆想象的鼓舞效果，拓展学生的思维能力和创造能力，对学生大胆尝试、无惧失败起到显著的鼓舞作用，可以说，3D打印技术不仅具有让学生美术学习中的想象“枷锁”得到打开，还能发挥出激发学生想象力和创造力的强大效果。

（三）激发学习动力

新鲜事物无论何时都能引起最大的关注，这在高中学生群体中也是如此。3D打印技术作为新型的科技产物，对于猎奇心强烈、征服心高昂的高中年纪有着非同寻常的吸引力从而能引起学生极大的探究兴趣，所谓兴趣是学习最好的导师，教师可以通过学生对3D打印技术的征服心理，让学生组成相应的兴趣小组，鼓励学生结合探究的积极性，通过团队协作的高效性，让学生在自主动手完成艺术作品并进行赏析的实践活动开展的同时也能感受到艺术的魅力和3D打印技术的多功能性，使学生能够在3D打印技术给其带来的视觉与触觉这双重体验效果下，能够更主动地参与到高中美术教学中，激发其自主学习动力，并通过对3D打印技术的掌握，使其在加工和制造的过程中对自身知识水平进行真实的肯定和知识盲区的及时弥补，提高学生对艺术作品整体设计能力和美术赏析能力的程度，拓展学生的发散思维，激发学生深入探究美术的学习欲望，积极实现3D打印技术在高中美术教育中的应用效果。

五、3D打印技术在高中美术教育中的局限性

虽然3D打印技术对高中美术教育而言的优化效果不胜枚举，但是就目前而言，3D打印课程还处于没有同意标准，缺乏顶层设计与系统规划的阶段，对于3D打印技术对高中美术教育的正式运用而言，还需要更周全的新型理念和成熟思想将科学、艺术、工艺等学科进行有效结合才能真正发掘3D打印技术在教育方面的实用性。其次，就操作技术而言，操作运用对于美术教师而言也过于复杂，对于3D打印技术的引入还需要经过对教师的了解到熟悉到掌握的阶段的专业培训，才能让教师能够熟练使用3D技术进行制作展示的同时还能帮助学生展开学习活动。最后，造价昂贵、消耗代价高是新型技术的通病，3D打印技術也不例外，3D打印技术的设备引进和材料消耗所需的代价过于高昂，并且相应的支持工作与展示设备等方面的技术开发还未成熟，难以实现大范围的推广。是以，高中美术教育对3D打印技术的引进还需要经过一段较长的考核与磨合期，才能突破3D打印技术目前对高中美术教育的局限性，实现科学教育的又一步迈进。

总而言之，在高中美术教学中应用3D打印技术能够优化课堂教学，提高教学质量，除此之外有利于培养学生的美术核心素养。但由于3D打印技术在美术教育中应用发展尚未成熟，因此，这就需要美术教育工作者不断提高个人职业素养，敢于创新、大胆实践，以此开拓新的教育模式，促进美术教育向更深层次发展。

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