通用技术课程中3D打印技术的拓展应用研究

阮广福

【摘要】在高中通用技术课程中拓展应用3D打印技术，能使学生课堂体验感更强，并且发挥非常重要的作用，抽象转化为具象，激发了学生创新热情;创设良好实验环境，提高学生创新动力;借助快速成型技术，满足学生个性化发展需求;充分利用三维模型技术，避免安全事故的发生。在通用技术课程中拓展应用3D打印技术，从设计3D创意作品、制作设计方案、构建三维实体、作品打印及装配四方面开展。

【关键词】3D打印技术;通用技术课程;拓展应用

引言

《普通高中通用技术课程标准（2017年版2020年修订）》明确了学科核心素养，其中包括意识、工程思维、创新设计、图样表达以及物化能力。在课程目标中也指出了要将学生培养成为了有理念、会设计、能动手、善创造的合格人才，而将3D打印技术应用于通用技术课程中与课标所要求的相符。作为新兴技术，在全国范围内，3D打印技术不断普及，作用也日益突显，能够将抽象转化为具象，激发了学生创新热情;创设良好实验环境，提高学生创新动力;快速成型优势，满足学生个性化发展需求;三维模型优势，避免安全事故的发生。

1. 通用技术课程中拓展应用3D打印技术的意义

时代的快速发展，通用技术课程已经成为了必修课，将3D打印技术应用于通用技术课程中，有利于激发学生创新热情，提高创新动力，使学生个性化需求得到满足的同时，减少了安全事故的发生。

1.1抽象转化为具象，激发了学生创新热情

高中通用技术课程涉及很多抽象内容，学生要想理解有点难度，但将三维制图软件运用其中，学生就可以将自己的想象制作成可视化图案，通过3D打印技术，将抽象事物具像化。在传统教学中，学生脑海中的创意难以与其他同学分享，但是3D打印技术的出现，学生就可以将想象中的事物打印，进而测试性能，在此过程中学生想象变为实物，体验到了成就，创新的热情便会日益高涨。

1.2创设良好实验环境，提高学生创新动力

由于3D打印技術能帮助学生创设情景，制作模型，使学生学习积极性提高。在传统实验教学中，主要是以老师演示，学生看为主，学生动手操作机会很少，而造成此问题的主要原因是实验室设施缺乏，不可能让每位学生都参与进来，另外实验中存在较大安全隐患，若学生操作不当极易导致人身伤害。而3D打印技术为学生实践操作提供了可能性，学生有机会参与进来，确保实验环境安全的前提下，给予了学生创新源动力。

1.3借助快速成型技术，满足学生个性化发展需求

高中通用技术课程其最终目的是为了使学生技术素养提高，实现学生全面、个性化发展。而此课程实践操作性较强，不管是设计环节，还是在制作环节，强调的是学生个性突出，培养学生创新与发明的意识，在实践中检验理论，在实践中实现创新发展。而3D打印技术中的快速成型技术，其为学生个性发展提供了条件，使学生发展需求得到满足。

1.4充分利用三维模型技术，避免安全事故的发生

高中通用技术课程涉及到一些钻床、激光切割机等危险设备，学校严格规定无教师允许，学生不能去触碰。虽然部分学校通用技术教育设施设备较齐全，但使用效率低，主要考虑到了学生安全，反而是一种资源的浪费，同时对学生实践能力提高非常不利。而3D打印技术中的三维模型将实体呈现，学生实操安全系数提高，减少了实验事故发生几率。

2.通用技术课程中3D打印技术的拓展应用策略

高中通用技术课程涉及到的内容较为抽象、立体，要求具备丰富的想象力，才能掌握知识。3D打印技术可以将学生创意方案制作成模型，使学生学习兴趣提高的同时，设计以及实践能力提升，而此次针对于3D打印技术在通用技术课程中的拓展应用划分为了四个主要部分，具体如下。

2.1设计3D创意作品

在此阶段，老师可以根据计算机设计软件、3D打印技术原理、功能与案例有效结合，在简单介绍以后，为学生讲解如何运用计算机设计软件来完成作品的设计，例如运用软件引导学生设计一些文具盒、小台灯、小玩具等等，在设计作品时，可以融入计算机设计软件中一些简单且主要的操作指令、功能，使学生能够对软件操作方法、三维构成等有效掌握，进而为以后方案的设计奠定良好的基础。目前，以谷歌为代表的一些软件开发商设计了以个人电脑为基础的免费3D软件，操作难度较低，学生只要简单的拖动就可以设计出3D模型。学生通过运用这些软件可以将构思、设计直观的呈现，使学习变的更加简单，而且可以将成品快速打印。

2.2制作设计方案

在此阶段，将“技术与设计1”模块中所涉及到的“设计过程”内容有效结合在一起，并且通过问题情境的设置，来调查人们的真实需求以及愿景，从中发现技术中可能存在的问题，运用多样化的方法对产品相关信息进行收集整理，加以改进，进而使设计的方案更加详细与合理，运用绘图工具将标有尺寸的三维设计样图绘制出来。

2.3三维实体构建

此阶段学生可以将三维设计软件运用其中，在电脑上将前一阶段中设计出来的图纸运用各个绘图指令，绘制出标有实际尺寸的三维实体图，设计材质、颜色，通过计算机测试以及评价三维模型图的尺寸是否合理，外观是否科学，若是作品中涉及到很多零配件，要模拟测试一下零件间是否能够准确装配，若发现问题，及时改进。制作好三维模型后，将STL导入，为3D打印技术提前做好充足准备。

2.4作品打印及装配

STL模型导入3D打印机中，模型排布要科学合理，如果需要将多个模型进行同时打印，更要做到排布的合理性，这样可以将打印速度提高，打印材料节省，需要打印的模型处理时要进行分层，进而开启打印指令，打印工作开始，待打印完毕以后，三维模型便以实物形式呈现，最后组装不同部分，作品完成。

结束语

在20世纪90年代的时候3D打印机就已经出现，刚开始的时候被称为快速成型技术，主要应用于大学实验室中，由于其优势较突出，所以慢慢的开始拓展到各行各业，不再仅仅局限于教育领域。作为信息高速发展时期最具代表性产物，3D打印技术要充分发挥其作用，在不断拓展应用中寻求更加创新性的发展路径，将通用技术课程教学质量提高。

【参考文献】

[1]蔡梅芳.3D开发学具助力通用技术课堂教学[J].考试周刊，2020（91）：8-9.

[2]汪文峰.让3D打印走进课堂[J].发明与创新（中学生），2019（01）：40-41.

[3]杨颖，郑鸿英，林育.3d建模与通用技术课程的结合优化研究[J].高考，2018（36）：242.