北方工業(yè)大學(xué)胡福文：3D打印創(chuàng)新教育的關(guān)鍵是內(nèi)容創(chuàng)新

南極熊備注：本文是由北方工業(yè)大學(xué) 副教授 碩士研究生導(dǎo)師 胡福文 投稿，深刻思考了3D打印的創(chuàng)新教育,，值得讀者細(xì)細(xì)閱讀,。


3D打印作為一種數(shù)字化的直接制造技術(shù)，破除了傳統(tǒng)物質(zhì)條件,、制造條件和設(shè)計(jì)空間對(duì)人們創(chuàng)造獲得約束,，讓“創(chuàng)物、創(chuàng)材、創(chuàng)意”變得無(wú)限制,、無(wú)邊界,。學(xué)習(xí)和掌握3D打印技術(shù)，對(duì)于激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新創(chuàng)造潛力,，提高學(xué)生的創(chuàng)新創(chuàng)造能力,，營(yíng)造全新的學(xué)習(xí)體驗(yàn)，均具有重要意義,。以內(nèi)容創(chuàng)新為核心,，依托創(chuàng)客空間、創(chuàng)新工坊,、STEAM課程,、創(chuàng)新創(chuàng)意競(jìng)賽等多形態(tài)平臺(tái)，開(kāi)發(fā)并構(gòu)建知識(shí)驅(qū)動(dòng)型,、動(dòng)手實(shí)踐型,、創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)型和綜合創(chuàng)造型3D打印創(chuàng)新教育課程矩陣，是推進(jìn)3D打印創(chuàng)新教育內(nèi)涵發(fā)展的有效途徑,。

3D打印被譽(yù)為一項(xiàng)改變世界的顛覆性技術(shù),，正在快速應(yīng)用到人們生活和生產(chǎn)的各個(gè)領(lǐng)域。作為一種數(shù)字化的直接制造技術(shù),，3D打印最大程度解除了 “減材”加工,、“等材”加工等傳統(tǒng)制造條件對(duì)人們創(chuàng)新創(chuàng)造能力的束縛，大大降低了創(chuàng)新創(chuàng)造的門(mén)檻,，從而成為驅(qū)動(dòng)創(chuàng)新大眾化的重要技術(shù)平臺(tái),。學(xué)習(xí)和掌握3D打印技術(shù)，對(duì)于激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新創(chuàng)造潛力,，提高學(xué)生的創(chuàng)新創(chuàng)造能力,，營(yíng)造全新的學(xué)習(xí)體驗(yàn)，均具有重要意義,。美國(guó),、英國(guó)及我國(guó)的政府、學(xué)校及相關(guān)企業(yè)在推動(dòng)3D打印技術(shù)“進(jìn)校園,、進(jìn)課堂,、進(jìn)實(shí)驗(yàn)室”從資金、政策及技術(shù)方面提供了有力支撐,，從而對(duì)推動(dòng)3D打印創(chuàng)新教育的發(fā)展奠定了良好基礎(chǔ),。然而正如很多先進(jìn)技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用一樣，3D打印在從“技術(shù)優(yōu)勢(shì)或工具優(yōu)勢(shì)”向“內(nèi)容優(yōu)勢(shì)或創(chuàng)新優(yōu)勢(shì)”的發(fā)展進(jìn)化過(guò)程中卻不如預(yù)期的那樣理想,。原因自然是多方面的,，但最大的瓶頸在于缺乏內(nèi)容創(chuàng)新。本文擬從內(nèi)容創(chuàng)新的角度，探討推進(jìn)3D打印創(chuàng)新內(nèi)涵發(fā)展的相關(guān)策略,。

一,、3D打印的技術(shù)優(yōu)勢(shì)
3D打印技術(shù)之所以被譽(yù)為改變世界的顛覆性技術(shù)，是和其與生俱來(lái)的“數(shù)字化,、直接化,、自由化”制造優(yōu)勢(shì)密切相關(guān)。與傳統(tǒng)的“減材”切削制造,、“等材”成形制造等技術(shù)相比,，3D打印技術(shù)具有“所想即所得”、“設(shè)計(jì)即制造”的技術(shù)優(yōu)勢(shì),。

（1）生長(zhǎng)性制造原理驅(qū)動(dòng)3D打印破除了傳統(tǒng)制造條件的約束,，讓“造物”無(wú)邊界。
傳統(tǒng)的“減材”切削制造（車(chē)削,、銑削,、刨削等）和“等材”成形制造（鑄造、沖壓,、拉深,、焊接等），操作實(shí)施過(guò)程和物體結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度嚴(yán)格相關(guān),，物件結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，實(shí)施過(guò)程也越復(fù)雜,，對(duì)操作人員的技術(shù)要求也越高,，制造成本也越高。傳統(tǒng)制造工藝受限于刀具,、模具形狀,，無(wú)法制造出復(fù)雜曲面、異形深孔結(jié)構(gòu),、封閉鏤空結(jié)構(gòu),、微孔晶陣結(jié)構(gòu)等。但是對(duì)于3D打印或增材制造來(lái)說(shuō),，其打印一個(gè)簡(jiǎn)單圓柱體,，和打印一個(gè)體積相同的鏤空花瓶，所消耗的材料,、時(shí)間等成本相差無(wú)幾,，對(duì)操作人員的技術(shù)要求也沒(méi)有差別，即3D打印的復(fù)雜性邊際成本幾乎為零,，如圖1所示,。3D打印的這種數(shù)字化直接制造、自由制造的優(yōu)勢(shì)，3D打印破除了傳統(tǒng)制造條件對(duì)人們創(chuàng)造活動(dòng)的約束,，在制作復(fù)雜的,、個(gè)性化的物件方面具有明顯的比較優(yōu)勢(shì)，越來(lái)越多的傳統(tǒng)加工手段無(wú)法實(shí)現(xiàn)的物體通過(guò)3D打印技術(shù)制造出來(lái),。

圖1 3D打印和傳統(tǒng)制造的對(duì)比

（2）數(shù)字化材料復(fù)合原理驅(qū)動(dòng)3D打印破除了傳統(tǒng)物質(zhì)條件的約束,，讓“創(chuàng)材”無(wú)邊界。
傳統(tǒng)的“減材”切削制造（切削,、銑削等）加工過(guò)程中,，往往會(huì)產(chǎn)生大量的切屑，有些航空航天結(jié)構(gòu)件材料的切削去除率甚至高達(dá)95%,，這無(wú)疑是原材料的巨大浪費(fèi),。比較來(lái)說(shuō)，3D打印幾乎能將98%以上的原材料轉(zhuǎn)化成產(chǎn)品,，因此3D打印屬于節(jié)約材料的加工技術(shù),。此外，3D打印技術(shù)也可以實(shí)現(xiàn)多種材料的任意復(fù)合或組合,，從而制造出具有獨(dú)特屬性和功能的全新材料,，例如，負(fù)膨脹超材料,、負(fù)泊松比超材料,、電磁學(xué)超材料等人工超材料，多尺度復(fù)合材料,、多材料功能材料等,。在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域3D打印更是開(kāi)辟前所有未有的“創(chuàng)材”空間，越來(lái)越多的具有生物活性,、生物相容性,、生理功能性或生物熱力學(xué)特性的“新材料”通過(guò)3D打印技術(shù)被創(chuàng)造出來(lái)，從而驅(qū)動(dòng)3D打印從“創(chuàng)材”邁向“創(chuàng)生”,。

圖2 3D打印的創(chuàng)材空間

（3）自由化建造模型原理驅(qū)動(dòng)3D打印破除了傳統(tǒng)設(shè)計(jì)空間的約束,，讓“創(chuàng)意”無(wú)邊界。
3D打印可以將任意形狀的三維數(shù)字模型加工成實(shí)物,，其三維數(shù)據(jù)源首先來(lái)自設(shè)計(jì)師的三維數(shù)字化設(shè)計(jì),，其次可以通過(guò)三維掃描儀逆向?qū)嵨锝�模獲取，還可以通過(guò)數(shù)學(xué)建模軟件,、大數(shù)據(jù)以及虛擬現(xiàn)實(shí)交互生成超出人類(lèi)正常思維空間的“超模型”,，總之3D打印破除了傳統(tǒng)設(shè)計(jì)空間的約束，讓“創(chuàng)意”無(wú)邊界,，讓普通人,、跨專業(yè)人員和專業(yè)人員一樣均能開(kāi)展創(chuàng)意設(shè)計(jì)活動(dòng),。其次，基于3D打印的技術(shù)優(yōu)勢(shì),，人們廣泛參與設(shè)計(jì)的過(guò)程中孕育了很多新穎的設(shè)計(jì)理念和設(shè)計(jì)理論,，比如少/免裝配設(shè)計(jì)、基于現(xiàn)有實(shí)物擴(kuò)展的增強(qiáng)設(shè)計(jì),、基于數(shù)學(xué)模型/大數(shù)據(jù)/虛擬現(xiàn)實(shí)驅(qū)動(dòng)的超模型設(shè)計(jì),、基于微晶結(jié)構(gòu)的多尺度設(shè)計(jì)、基于材料復(fù)合的功能集成設(shè)計(jì)等等,。圖3是基于現(xiàn)有實(shí)物擴(kuò)展的增強(qiáng)創(chuàng)新設(shè)計(jì)的案例,，其中（a）是給膠槍擴(kuò)展設(shè)計(jì)了一個(gè)支腿，（b）是在現(xiàn)有魔方的表面貼上3D打印的形狀,，從而讓魔方可以“盲玩”,，（c）是給咖啡杯設(shè)計(jì)的一個(gè)杯套，（d）是意大利設(shè)計(jì)師libero rutilo利用廢塑料瓶增強(qiáng)設(shè)計(jì)的3D打印創(chuàng)意花瓶,，這些設(shè)計(jì)通過(guò)3D打印不僅易于實(shí)現(xiàn),，無(wú)疑會(huì)給人們的生活帶來(lái)了便利、樂(lè)趣,、綠色,、溫暖和個(gè)性化。
經(jīng)過(guò)30多年的發(fā)展,，截止到目前,，根據(jù)不同的材料復(fù)合原理，已有分層實(shí)體制造（LOM）,、光固化快速成型（SLA）,、熔融沉積成型（FDM）、選擇性激光燒結(jié)技術(shù)(SLS) 等十多種3D打印技術(shù)方法被發(fā)明出來(lái),，構(gòu)成了百花齊放的3D 打印技術(shù)體系。3D打印進(jìn)一步和醫(yī)學(xué),、服裝,、建筑、家電,、工業(yè)制造,、工業(yè)設(shè)計(jì)、食物加工等行業(yè)的特殊需求相結(jié)合,，讓“創(chuàng)物,、創(chuàng)材、創(chuàng)意”的邊界無(wú)限擴(kuò)展,，日益爆發(fā)出人類(lèi)歷史上前所未有的創(chuàng)新創(chuàng)造力量,。

圖3 基于已有實(shí)物的3D打印增強(qiáng)設(shè)計(jì)

二,、3D打印創(chuàng)新教育的實(shí)施樣態(tài)
充分挖掘和發(fā)揮3D打印“所想即所得”的數(shù)字化直接制造優(yōu)勢(shì)，融合做中學(xué),、創(chuàng)客教育,、STEAM教育（Science， Technology,，Engineering,，Art &Mathematics，簡(jiǎn)稱STEAM）,、成果導(dǎo)向教育（Outcome Based Education,，簡(jiǎn)稱OBE）等教育理念，通過(guò)科技實(shí)踐課,、課外興趣班,、社團(tuán)活動(dòng)、創(chuàng)客實(shí)驗(yàn)室,、科技競(jìng)賽活動(dòng)等多途徑,，推進(jìn)3D打印進(jìn)校園、進(jìn)課堂,，讓學(xué)生學(xué)習(xí)和掌握3D打印技術(shù),，對(duì)于激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新創(chuàng)造潛力，營(yíng)造全新的學(xué)習(xí)體驗(yàn),，提高學(xué)生的創(chuàng)新創(chuàng)造能力,，具有重要意義。

（1）基于“做中學(xué)”的理念,，開(kāi)發(fā)基于知識(shí)驅(qū)動(dòng)的3D打印創(chuàng)新課程,。
“做中學(xué)”的提出者、美國(guó)著名教育家約翰˙杜威明確提出“從做中學(xué)比從聽(tīng)中學(xué)是更好的學(xué)習(xí)方法”,。我國(guó)著名教育家陶行知主張“教學(xué)做合一”,，“教學(xué)做是一件事，不是三件事,。我們要在做上教,，在做上學(xué)”。相對(duì)于以教師為中心,、“聽(tīng)中學(xué)”,、“學(xué)以致考”的演繹式教學(xué)模式，“做中學(xué)”模式則屬于歸納法教學(xué)模式等,�,！白鲋袑W(xué)”以學(xué)生為中心，學(xué)生由學(xué)習(xí)過(guò)程的被動(dòng)接受者轉(zhuǎn)變?yōu)榉e極參與者,，成為學(xué)習(xí)的主角,；教師則起著引導(dǎo)和幫助學(xué)生發(fā)揮潛能進(jìn)行主動(dòng)學(xué)習(xí)和有效學(xué)習(xí)的作用,，也比傳統(tǒng)的演繹式教學(xué)擔(dān)負(fù)更多的責(zé)任、需要更多的投入,。

基于“做中學(xué)”的理念,，將3D打印技術(shù)作為輔助教學(xué)平臺(tái)，挖掘語(yǔ)文,、數(shù)學(xué),、生物、藝術(shù),、物理,、化學(xué)等學(xué)科課程的學(xué)習(xí)重點(diǎn)和難點(diǎn)，構(gòu)建可視化,、可觸摸,、可拆解的3D模型，輔助主干課程學(xué)習(xí),。如圖4所示,，在小學(xué)語(yǔ)文《趙州橋》的教學(xué)中，大部分小學(xué)生就只能通過(guò)圖片或視頻來(lái)了解趙州橋的結(jié)構(gòu),，而利用3D 打印技術(shù)打印出趙州橋的模型,，學(xué)生就可以很直觀地觀察、欣賞趙州橋的整體及各個(gè)部分的構(gòu)成,。在生物課上,，學(xué)習(xí)人體骨骼結(jié)構(gòu)時(shí)，可以將復(fù)雜的脊椎等人體結(jié)構(gòu)打印出來(lái),，從而將復(fù)雜的,、難以觸摸到、難以見(jiàn)到真實(shí)面目的人體骨骼或內(nèi)臟器官變得可視化,、可觸摸,、可拆解。在數(shù)學(xué)課上,，打印出一個(gè)幾何體的模型,，便可以更直觀地幫助學(xué)生了解幾何內(nèi)部各元素之間的聯(lián)系，解析幾何的學(xué)習(xí)將更輕松,。3D打印可以讓知識(shí)可視化、可觸摸,，讓分散的知識(shí)集成起來(lái)形成有意義,、有意思的學(xué)習(xí)環(huán)境，可以快速縮小“抽象”和“具體”,、“理論和實(shí)踐”之間的差距,，有利于構(gòu)建全新的學(xué)習(xí)體驗(yàn),，輔助主干課程學(xué)習(xí)。

圖4 應(yīng)用3D打印輔助構(gòu)建全新的教學(xué)環(huán)境

（2）基于STEAM教育理念,，開(kāi)發(fā)基于創(chuàng)造學(xué)習(xí)的創(chuàng)新實(shí)踐課程,。
STEAM是五個(gè)單詞的縮寫(xiě)：Science（科學(xué)）, Technology（技術(shù)）, Engineering（工程）, Arts（藝術(shù)）, Math（數(shù)學(xué)）。STEAM是美國(guó)政府提出的教育倡議,，即加強(qiáng)美國(guó)K12關(guān)于科學(xué),、技術(shù)、工程,、藝術(shù)以及數(shù)學(xué)的教育,。STEAM教育理念的本質(zhì)是讓學(xué)生們自己動(dòng)手完成他們感興趣的、并且和他們生活相關(guān)的項(xiàng)目,，從過(guò)程中學(xué)習(xí)各種學(xué)科以及跨學(xué)科的知識(shí),。

圖5 STEAM學(xué)習(xí)案例

圖5是STEAM學(xué)習(xí)案例，(a)-(f)分別是機(jī)械式計(jì)算機(jī),、中國(guó)古代指南車(chē),、風(fēng)能-重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化裝置、磁懸浮裝置,、韋氏靜電發(fā)電機(jī),、超材料結(jié)構(gòu)扳手。以類(lèi)似的STEAM學(xué)習(xí)案例作為牽引,，引導(dǎo)學(xué)生用3D打印機(jī)制作并裝配起來(lái),，無(wú)疑會(huì)使整個(gè)教學(xué)過(guò)程充滿了趣味性、吸引力和創(chuàng)造性,，有利于學(xué)科間知識(shí)的整合,，開(kāi)展綜合性學(xué)習(xí)活動(dòng)，發(fā)展學(xué)習(xí)者的跨學(xué)科思維,，實(shí)現(xiàn)學(xué)科知識(shí)的綜合運(yùn)用,，全方位的培養(yǎng)學(xué)生知識(shí)綜合應(yīng)用能力、動(dòng)手能力,、三維數(shù)字建模能力和創(chuàng)新創(chuàng)造能力,。

（3）基于創(chuàng)客文化，建立基于動(dòng)手實(shí)踐的創(chuàng)客實(shí)驗(yàn)室,。
創(chuàng)客是互聯(lián)網(wǎng)向制造業(yè)深化,、互聯(lián)網(wǎng)向傳統(tǒng)教育模式滲透、數(shù)字化直接制造技術(shù)發(fā)展,、開(kāi)源軟硬件平臺(tái)興起等綜合效應(yīng)的產(chǎn)物,，是傳統(tǒng) “DIYer”的升級(jí)版。創(chuàng)客文化是從創(chuàng)客活動(dòng)的群體所共同認(rèn)同,、共同遵守的基本理念和準(zhǔn)則,，其基本內(nèi)涵包括：鼓勵(lì)技術(shù)的創(chuàng)新應(yīng)用和傳統(tǒng)劃分下不同領(lǐng)域技術(shù)的交叉創(chuàng)新,；特別強(qiáng)調(diào)“做中學(xué)（Learning Through Doing）”，鼓勵(lì)做的過(guò)程中大膽試錯(cuò)和嘗試創(chuàng)新,，而不是按部就班,、墨守成規(guī)；認(rèn)同網(wǎng)絡(luò)社區(qū)學(xué)習(xí)交流（線上）和面對(duì)面（線下）同伴學(xué)習(xí)分享的重要作用,。創(chuàng)客文化應(yīng)當(dāng)說(shuō)是成長(zhǎng)于“正規(guī)學(xué)習(xí)系統(tǒng)”的高墻之外,，它不僅僅是涉及到具體對(duì)象的創(chuàng)新創(chuàng)造，也涉及到基于此而構(gòu)建的社會(huì)化學(xué)習(xí)和分享的文化,。

基于創(chuàng)客文化建立創(chuàng)客實(shí)驗(yàn)室需要的支撐平臺(tái)包括活動(dòng)場(chǎng)所,、制造平臺(tái)、開(kāi)源技術(shù)平臺(tái),、創(chuàng)意交流平臺(tái)等,。制造平臺(tái)指的是相對(duì)完備的自制造環(huán)境，一般應(yīng)包括鉗工臺(tái),、鉆銑床,、激光切割機(jī)、小型數(shù)控中心,、3D打印機(jī)等基本制造設(shè)備,，從而可以確保學(xué)生自主化的快速實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新創(chuàng)造。技術(shù)平臺(tái)包括各類(lèi)開(kāi)源的,、低成本的軟硬件平臺(tái),，一般配置Arduino、Raspberry Pi,、Intel Edison等控制器,，還要有機(jī)械電子元器件、型材結(jié)構(gòu)件,、各類(lèi)傳感器等基礎(chǔ)材料,。創(chuàng)意平臺(tái)包括創(chuàng)意交流會(huì)、經(jīng)驗(yàn)分享會(huì),、項(xiàng)目交流會(huì)等經(jīng)常性的創(chuàng)意活動(dòng)以及熏陶出來(lái)的創(chuàng)意氛圍,。圖6是網(wǎng)絡(luò)社區(qū)上的一些開(kāi)源創(chuàng)客項(xiàng)目，(a)-(f)分別是仿人機(jī)器人,、多足機(jī)器人,、機(jī)械臂、四旋翼,、兩輪平衡車(chē),、智能小車(chē)。

圖6 創(chuàng)客開(kāi)源項(xiàng)目案例

（4）基于競(jìng)賽活動(dòng)，培育基于競(jìng)賽牽引的創(chuàng)新實(shí)踐社團(tuán),。
學(xué)科競(jìng)賽或科技創(chuàng)新競(jìng)賽活動(dòng)從參與范圍來(lái)說(shuō)可分為校級(jí)、省部級(jí),、國(guó)家級(jí)和國(guó)際級(jí)競(jìng)賽,，從競(jìng)賽命題形式上來(lái)說(shuō)分為命題式任務(wù)積分賽、主題對(duì)抗賽,、無(wú)主題式創(chuàng)新賽,、交流式友好賽等多種類(lèi)型�,；�于��(jìng)賽活動(dòng)牽引,，以賽促學(xué)、以賽促創(chuàng),，全面提高學(xué)生的綜合能力,，為優(yōu)秀人才脫穎而出創(chuàng)造條件是教育屆的共識(shí)。通過(guò)組織學(xué)生參加3D作品創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽,、3D打印創(chuàng)新設(shè)計(jì)親子馬拉松等競(jìng)賽實(shí)踐活動(dòng),，開(kāi)展具有競(jìng)爭(zhēng)環(huán)節(jié)、親子環(huán)節(jié)和團(tuán)隊(duì)精神的科技實(shí)踐競(jìng)賽活動(dòng),，實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新能力,、團(tuán)隊(duì)精神、表達(dá)能力,、溝通能力等能力的全方位訓(xùn)練和培訓(xùn),，促進(jìn)學(xué)生的全面發(fā)展。

三,、3D打印創(chuàng)新教育的發(fā)展趨勢(shì)
從全世界范圍來(lái)看,，發(fā)達(dá)國(guó)家的3D打印技術(shù)早已進(jìn)入教育領(lǐng)域。如美國(guó)幾乎所有的大學(xué),、中學(xué),、小學(xué)都開(kāi)設(shè)了3D打印創(chuàng)客課堂，通過(guò)3D打印技術(shù)的學(xué)習(xí),，對(duì)青少年進(jìn)行創(chuàng)新意識(shí),、技術(shù)手段的培養(yǎng)，讓3D打印成為促進(jìn)“美國(guó)智造”的有力手段,。2012 年,，英國(guó)教育部將 3D 打印列入中小學(xué)國(guó)家課程表，并向 21 所國(guó)立中學(xué)的STEM和設(shè)計(jì)課程提供資金資源,。2013 年 10月起,，英國(guó)的上千名中小學(xué)教師將接受 3D 打印相關(guān)的教學(xué)培訓(xùn)課程，為學(xué)生們能夠獲得這一在工程領(lǐng)域中的新的實(shí)用技術(shù)做教學(xué)準(zhǔn)備。2014年韓國(guó)政府宣布成立3D打印工業(yè)發(fā)展委員會(huì),，該委員會(huì)擬針對(duì)各個(gè)層次的民眾制訂相應(yīng)的3D打印培訓(xùn)課程,，包括從小學(xué)到成人。他們將在全國(guó)范圍內(nèi)提供3D打印教育資源,，包括課程開(kāi)發(fā),，以及為貧困人口提供相應(yīng)的數(shù)字化基礎(chǔ)設(shè)施。2016年在印度,，由世界知名的3D打印機(jī)制造商MakerBot公司和Veltech大學(xué)合作,，在當(dāng)?shù)卣�府的幫助下，將�?00名教師提供各種3D打印相關(guān)流程的實(shí)踐培訓(xùn),，包括CAD軟件培訓(xùn),，3D建模、打印機(jī)操作,，以及有關(guān)如何將3D打印技術(shù)更好地整合到課堂以優(yōu)化STEAM教育的指導(dǎo),。

中國(guó)政府近兩年開(kāi)始大力推動(dòng)3D打印教育的普及，教育部于2015年發(fā)布關(guān)于"十三五"期間全面深入推進(jìn)教育信息化工作的指導(dǎo)意見(jiàn),，其中提到了未來(lái)五年對(duì)教育信息化的規(guī)劃,，鼓勵(lì)探索3D打印融入STEAM教育等新教育模式。但是總體看,，質(zhì)量不高,、流于形式，很多中小學(xué)限于教育評(píng)價(jià),、升學(xué)考核,、師資力量和經(jīng)費(fèi)投入等原因，并沒(méi)有將3D打印創(chuàng)新教育持續(xù)性的開(kāi)展下去,。

突出的問(wèn)題主要包括：
①課程內(nèi)容開(kāi)發(fā)總體質(zhì)量不高,。大部分停留在對(duì)3D打印原理認(rèn)知層面，停留在對(duì)3D打印模型的興趣體驗(yàn)階段,，缺乏創(chuàng)新型,、創(chuàng)造型驅(qū)動(dòng)課程。
②課程內(nèi)容開(kāi)發(fā)和主干課程學(xué)習(xí)關(guān)聯(lián)性不高,。大部分課程將3D打印視為課外科技實(shí)踐課,，沒(méi)有注意將課程內(nèi)容開(kāi)發(fā)和數(shù)學(xué)、語(yǔ)文,、生物等主干課程學(xué)習(xí)有機(jī)融合起來(lái),，缺乏知識(shí)驅(qū)動(dòng)型課程。
③課程內(nèi)容開(kāi)發(fā)的積極性不高,。高質(zhì)量課程內(nèi)容開(kāi)發(fā)需要投入龐大的人力,、財(cái)力,，很多學(xué)校限于師資力量和經(jīng)費(fèi)，缺乏內(nèi)容開(kāi)發(fā)的積極性,。

為了更加深入推進(jìn)3D打印創(chuàng)新教育的普及化,、規(guī)范化，需要堅(jiān)持問(wèn)題導(dǎo)向和產(chǎn)學(xué)研一體協(xié)同,，以共建共享為基礎(chǔ),，重點(diǎn)開(kāi)展以下工作：

①以內(nèi)容創(chuàng)新為核心，依托創(chuàng)客空間,、創(chuàng)新工坊、STEAM課程,、創(chuàng)新創(chuàng)意競(jìng)賽等多形態(tài)平臺(tái),，加大投入開(kāi)發(fā)高水平的知識(shí)驅(qū)動(dòng)型、動(dòng)手實(shí)踐型,、創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)型等多層次的3D打印課程,，增強(qiáng)課程內(nèi)容的魅力和吸引力，增強(qiáng)課程的價(jià)值內(nèi)涵,。
②以共建共享為基礎(chǔ),，區(qū)域參與、校企協(xié)同,，逐步構(gòu)建以3D打印技術(shù)為核心的創(chuàng)新創(chuàng)造平臺(tái)體系,，包括學(xué)期創(chuàng)意馬拉松、3D打印創(chuàng)新創(chuàng)造競(jìng)賽,、線上創(chuàng)新創(chuàng)造分享平臺(tái),、線下創(chuàng)新創(chuàng)造分享平臺(tái)等。

四,、結(jié)束語(yǔ)
3D打印作為一種個(gè)性化,、數(shù)字化的直接制造技術(shù)，既是創(chuàng)新教育不可或缺的技術(shù)平臺(tái),，也是教育創(chuàng)新提質(zhì)增效的技術(shù)手段,。作為教育教學(xué)供給側(cè)改革的重要抓手，政府,、學(xué)校和企業(yè)合力推進(jìn)3D打印進(jìn)課堂,、進(jìn)校園，推進(jìn)以學(xué)生創(chuàng)新能力培育為核心的內(nèi)容建設(shè)和內(nèi)涵創(chuàng)新顯得尤為重要,。創(chuàng)客教育,、STEAM教育、成果導(dǎo)向教育等先進(jìn)人才培養(yǎng)理念,，需要在全社會(huì)教育理念開(kāi)放進(jìn)化的基礎(chǔ)上,，充分尊重學(xué)生發(fā)展成才的多元化需求，以3D打印等新興技術(shù)作為技術(shù)條件作為支撐，以具有吸引力和創(chuàng)新性的內(nèi)容作為引領(lǐng),，才會(huì)落地生根,、開(kāi)花結(jié)果，惠及學(xué)生的全面發(fā)展成才,。

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刊載于：《中國(guó)教育信息化》2017年 第18期 總第405期
作者簡(jiǎn)介：
胡福文（北方工業(yè)大學(xué) 機(jī)械與材料工程學(xué)院），1980年生,，男,，工學(xué)博士，副教授,，碩士研究生導(dǎo)師,，研究方向：3D打印及智能機(jī)器人技術(shù)、高等工程創(chuàng)新教育,。
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