关于3D打印技术在STEAM教育中的应用分析

2020-01-02吴润易王晓平

数字通信世界 2020年3期

吴润易，王晓平

（成都师范学院，成都 611100）

3D打印技术实际就是借助计算机，先将产品的数字三维模型构建出来，后采用多种方式（如热熔喷嘴、激光束等），通过数控成型系统与软件分层离散技术，把特殊材料（比如细胞组织、陶瓷粉末及金属粉末等），逐层、逐个堆积黏结，叠加成形，最终制造出实体性的产品。而对于STEAM教育，其并非若干学科领域知识、技术的简单组合，而是把此些学科融入到一种新型的教学范式当中，将一些比较零碎的知识转变成彼此间紧密联系的完美整体，并基于所存在问题的有效解决，来驱动跨学科价格下的理科教育，因而是一种智慧与能力多元叠加且多学科紧密融合基调下的新型教育模式。将3D打印技术应用于STEAM教育，能实现知识与技术的完备衔接，呈现多元高效发展。本文就此作一探讨。

1 STEAM教育与3D打印技术之间的融合意义

1.1 3D打印技术能够将丰富的课程教学资源提供给STEAM教育

在围绕STEAM教育建设资源库时，需始终坚持共享、开放的教学理念，把各种资源（比如机器人、物联网及3D设计等）融入到统一、庞大的开放教育应用平台当中，并为此建立优质、规范的共享机制。有报道指出，3D打印技术是一种比较优秀且实用的课程教学资源，其有助于学生沟通能力、协作能力、问题解决能力及批判性思维的多重培养，因而能够对学生的参与、学习产生积极影响。

1.2 3D打印技术能为STEAM教育搭建优质的技术平台

针对STEAM教育来讲，其囊括了许多学科，因此，便需借助多种信息技术（如增强现实技术等），帮助其搭建一个虚实结合且跨学科的教学平台。而对于3D打印技术而言，其便能为学生学习创造一个虚实融合且完美统一的教学情境，从而推动媒体、设计、教学、技术与商业之间的深层化、优质化、多元化融合，此乃STEAM教育不可获取的重要技术支撑。

1.3 3D打印技术能将强大的创新理念提供给STEAM教育的融合

需要指出的是，只有实现STEAM教育与创新教育之间的深层融合，方能为学生高阶思维能力及创新能力的培养与提升，创造有利条件，并且还能对STEAM教育中所存在的不足给予有效弥补。以3D打印技术为基础而建设的“创客空间”，借助各种真实的工程技术问题，并通过有效解决，来改变或优化学生在既往STEAM学习中的传统、落后学习方式，因而有着重要意义与促进作用。

2 实施STEAM+3D教育模式的具体措施

2.1 大力建设3D打印技术课程

在实施STEAM+3D教育模式时，需先把3D打印技术融入到课堂当中，实现教学模式的创新。将3D打印课程开设在相关专业中，强化学生对此技术的正确认知，辅助学生创造逼真、合理的问题情境，制造模型，强化学生学习兴趣与动机，加速学生在高阶思维能力方面的不断提升。此外，还需要指出的是，3D打印技术还是有效开展教学活动的重要辅助工具，能够将传统模拟教学设备所存在的不足给弥补掉，积极打造虚实深入结合与高度衔接的教育创新平台，为学生视觉空间能力的提升提供切实方便。另外，借助3D打印技术能够创建模型这一特点，能够为学生自主创新能力以及探索能力的提升，提供有利条件。

2.2 以3D打印技术为基础的STEAM教育整合

当得到比较优质的课程教学与实践基础后，便能实施STEAM教育的整合。首先，将学科专业整合规划工作做好。针对STEAM教育而言，其主要目的就是辅助学生将单一学科的知识体系的约束给突破掉，强化学生的实践能力与跨学科思维能力。从根本上来讲，可与企业展开深入合作，对校内专业资源进行全面整合，开发与本校发展实际相适应的STEAM+3D教育模式，即通过设计情境，利用3D打印技术将学科不融、界限予以打破，借助集体力量与指挥，将所存在的现实问题给解决掉，最终实现学生批判性思维、创造力的提升。其次，创建课程教学模式。以3D打印为基础的STEAM课程教学模式，需始终秉持的教学过程为：提出问题→分析问题→设计具体的模型→打印模型→验证模型且进行修改→形成最终产品。通过此模式，实现STEAM教学流程中3D打印技术的充分融入，另外，整个课程便能转变为一个项目，学生在各环节中，均能查找资料、深入讨论、开动脑筋，建立一个学生主动的学习环境。