3D打印技术从想象到成形

许金杰

随着时代的发展，科技水平的提高，为了满足生活及工作上不断提高的模型设计需求，人们研发出了一种全新的技术，这就是3D打印技术。作为一种可以快速成型的技术，3D打印技术是将数字化模型作为搭建的基点，利用粉末状的金属材料、可黏合材料以及塑料材料等各类材料进行逐层打印，从而构成物件的技术。这种技术将原本抽象的数学概念，以实体化的方式塑造成型，同时也为我们带来了更多的关于新领域的思考。抽象的理念在此前是比较难理解的，但正是因为有了实践，将原来不可能的变成了可能，所以才激发了学生们对科学及相关设计领域的兴趣。我们将随着这种技术的介绍，从多个角度去了解3D打印技术的特点，并分析其对学习活动带来的效果。

数字化模型的建立依赖于计算机软件。Tinkerplay是一款非常简单、好玩的入门级3D建模软件，它让模型构建变得实现简单、直观、有趣。通过吸引孩子们对设计模块化的对象和人物角色、为他们上色，从而不知不觉地完成3D建模。Tinkerplay软件可以运行在常见iOS和安卓移动终端上，也可以运行在桌面设备上。

如何避免3D打印建模的教学沦为单一软件学习，是我在开展3D打印教学过程思考的最多的问题。借助Tinkerplay软件拥有多种移动平台的App的优势，我把在校的社团活动时间分为两部分：1.自己独立完成前一节课的设计;2.讨论新的任务该怎么做。反复实践操作的过程让学生用手机、平板等移动终端，利用在家闲暇的时间。在具体实践中我收获这样几点感触。

一、讨论交流促进学生的观察能力

在进行“象棋棋子”设计的过程中我设计了这样的话题“棋子是的什么形状的，可以通过哪些形状进行怎样的加工得到”。

学生的讨论激烈，意见无法统一，而恰恰在方和圆无法统一的争论中找到了完成设计的途径，把一个球体两侧分别用长方体切去一部分，就可以得到棋子的形状了。更有小朋友建议，不相信的就回去切西瓜做实验。

讨论的成功开展体现探究活动的特点，充分发挥了学生的思维运作;拓宽了学生的视野，同时也使学生对于如何接触和了解3D打印有了更清晰的思路，带动了学生的学习热情。让学生们踊跃参与到DIY活动之中，借助这种新颖的技术平台，让学生的构思可以从虚幻变成现实，将脑海里的概念和设计引入到真实空间，这样也带动了学习群体的整个氛围，让学生更愿意去深入学习，懂得自主探索，互相讨论，促进了学习者的观察力，也增强了他们的思辨能力。

二、大胆尝试培养学生的动手能力

动手能力是人们创造一切事物至关重要的一步，如果只是空有理论探讨，而缺乏实际活动的话，那么再多的理论知识也徒劳。而在教育技术领域方面，国外的教育学家戴尔就曾经提及经验之塔的概念。这套理念实际上就是通过把人的经验划分成三种类型，如果要进行排序的话，由上而下是直接经验，简单地说就是动手的经验;其次是间接经验，也就是替代得到的经验;还有一个是抽象经验，比较文本型的说法是符号经验。在这三种经验类型中，直接经验是处于最底层的，换句话说的话，就代表着这种通过自身活动得到的经验是作为另外两种经验的基础而存在的。人在学习时，总是从底层开始接触的，再进一步往上层发展，直至到达抽象经验。抽象经验的获取是比较困难的，自我学习时，需要具备的学习和认知能力是十分重要的。不过无论是从哪个层面开始往上攀爬，最终都会达到抽象经验的领域，这个是学习必经且必然的目的。

在进行3D打印建模设计时，会提供充足的经验，也就是动手的过程。学生在接触建模工具时，可以通过软件制作获得许多设计上的经验。这些具体经验为孩子的学习提供了直接的感性认识，学生在学习过程中积极参与，融入课堂，并且让整个教学氛围更加融洽和谐。3D打印将抽象的概念变成现实，将设计思路直接引申为现实世界的构件，这些都标志着科技的飞跃，而且也能够让学生在学习时更有关注度，更被吸引到教学当中。3D打印可以更好地发挥出抽象经验在学习中的价值，让学生获得更多的认识和体验，从而调动学习思维，让动手能力及思维活跃度提高。

三、独立设计培养学生的创造能力

作为创新技术被引入到探究活动中的3D打印技术，一直以来备受人们的关注;同时也因为其独特的魅力，让学生在进行学习时更加主动地去接触和了解，这就进一步提高了学生们的创新思维以及自主学习的频率。

通过3D打印技术的学习任务，学生开始去分析打印任务，并且加入原型设计到实践的操作活动中。这种主体意识的萌发，以及被需要的感觉会让学生在学习过程中感受到被重视和自我价值被认可。3D打印技术的快速成型，也让学生们能够节省时间，花费更少的精力去集中在创新的环节上，这样就方便他们充分地调动思维，构思出意想不到有意义的内容。

格物致知，创新思维实际上就是通过不断的分析和实践，累积下各种经验后做出的设计和赋予的新的模式。学生经过主动创作活动后，可以全面而细致地描摹打印任务，提出一些个人见解，并且最大限度地发挥出想象力，使最终打印出的作品富有個性。

随着工匠精神、智造等概念的兴起，3D打印技术也将被推向更高的层面，3D打印技术也将在教育领域发挥积极的作用。如何在未来的道路上为学生们提供更加便捷高效的学习平台，让他们能够参与其中，扩展思维，提高创造力是需要继续关注的焦点，最终让他们真正跨越想象、虚拟、实体三者之间的鸿沟。

【作者单位：海安市城南实验小学 江苏】