3d打印技术在教育行业的应用发展前景研究

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1、3D打印技术在教育行业的应用发展前景研究摘要：3D打印技术被称为“具有工业革命意义的制造技术”，是《中国制造2025》突破发展的重点领域。该技术在教育行业的应用已崭露头角。然而3D打印作为创新技术如何与教学活动有机融合一直以来困扰着该项技术在教育领域的广泛应用，缺乏行业标准与应用规范、缺乏面向不同教育阶段的分层课程、缺乏硬件环境配备条件成为三大亟待解决的问题，本文给出了解决3D打印技术教育行业应用的具体方法。中国9/vie　　关键词：3D打印；标准；教学应用；云平台　　中图分类号：G434文献标志码：A：1673-8454（20

2、17）05-0011-04　　一、引言　　3D打印技术作为一项对传统制造业具有颠覆意义的技术，近年来在世界范围内受到广泛关注，其主要生成流程包括两大步骤：基于计算机辅助软件设计立体模型，并通过3D打印机基于熔融、光固化等工艺逐层打印成品。[1]近年来，作为“增材制造”的主要实现形式，3D打印技术受到了我国政府的高度重视。进一步地，针对3D打印等新型数字化制造技术的研发和产业化，我国政府出台了《国家增材制造产业发展推进计划（2015-2016）》。此计划将3D打印技术发展规划提高到了国家战略发展的高度，不仅强调了3D打印教育的推广

3、和普及，更强调了3D打印技术人才的培养。随后，在中国政府实施制造强国战略第一个十年的行动纲领《中国制造2025》中，3D打印被列为突破发展的重点领域。更为引人注目的是在国务院关于3D打印增材制造的专题讲座后，李克强总理表示要在国内多个重点行业加速3D打印的装备和运用。　　在教育行业发展领域中，3D打印技术的相关应用已经逐步引起国内外政府以及相关组织的高度重视。现阶段，针对3D打印教育价值的一系列探索性研究以及实践工作正在逐步开展中，并已取得了一些基础成果。国内，上海、青岛等教育发展先进地区已经成功地将3D打印引入基础教育领域。目

4、前，上述先进地区通常在青少年活动中心配备3D打印机和扫描仪，同时定期邀请技术专家开设包括CAD建模和3D打印机操作实践等相关课程，最终以指导学生打印出自己设计的产品为基础教育阶段的教育实践目标。国外，在“人类学习可以通过制造和分享过程产生”的理念下，英国教育部与英国物理学会、英国全国数学教学创优中心和3D打印机厂商协调合作，进一步保障使用3D技术的学校可以得到良好的理论指导及技术支持。另外，为培养高中生的工程技术能力并激发学生对工程、设计、制造和科学相关课程的兴趣，美国以项目推进形式在高中大力推广3D打印机，例如，美国国防高级研

5、究计划局制作实验和拓展项目等。不仅如此，作为预测影响全球教育领域的教学、学习和创造性探究新兴技术的权威报告，新媒体联盟地平线报告在基础教育、高等教育和图书馆教育的三个版本中，连续两年将教育应用中主流技术的重要进展聚焦到3D打印上。　　3D打印技术涵盖包括信息技术、机械加工技术和新材料技术等多个学科领域的先进技术。在日常教育场景中，3D打印主要体现出以下三方面教育特性：其一，便于塑造可重用的多态教育对象，且可快速打印用于教学辅助的模型、标本等教具；其二，作为蕴涵“设计思维”的个性化创造工具，可以满足不同教育层次的学习者以专业制造水

6、平实现个性化创意设�的产品化需求；其三，便于打造虚实结合的教育创新应用平台，并可以基于3D打印技术建立创新实验室和创客空间，实现互联网和智能制造技术的协同创新。尽管目前3D打印技术在教育行业的创新性应用蓬勃发展，但是3D打印作为教育装备用于教育实践活动开展尚存在几点无法回避的关键性问题：　　（1）3D打印作为教育领域的一种新技术，其教育行业的标准尚未建立，目前教育行业流通的3D打印机质量参差不齐，导致3D打印教学实践活动的质量、安全和教育适用性等方面无法保障；　　（2）3D打印技术与教育理论严重脱节，包括教学案例、教学模型库在内

7、的教育资源缺乏，如何体系化地借助3D打印技术辅助基础教育、高等教育和职业教育的教育实践活动成为关键性问题；　　（3）3D打印软件环境和硬件环境的配备费用均较高，具体地说，3D打印机和专业的三维建模软件价格都比较高而且对使用场地要求较高，从而导致仅有少部分重点学校有能力配备，无法满足教育均衡发展的需求。　　二、3D打印行业应用的突破途径　　本文重点围绕上述关键性问题，提出解决方案，主要包含以下三条突破途径：　　（1）研究并起草3D打印技术的教育行业标准及规范　　3D打印系统按功能分为五大模块，即三维模型获取模块、三维模型处理模块、

8、三维模块分层模块、三维模型打印模块和三维模型后处理模块，依托多个学科领域的尖端技术，包括信息技术、机械制造技术和材料技术。技术归根到底服务于教育，3D打印技术涉及制定相应标准，其意义在于通过对技术的规范化提升产品质量，保障教学活动参与者的人身安全，提升3D打印的