研究3D打印在高等教育教学中的应用

一、3D打印的含义和意义
3D打印技术的原理很像"打印"，但在材料上又有所不同，不是采用墨水，而是更多实体的材料，包括塑料、金属、橡胶等。3D打印机将一些物体的三维电子模型切割成很多个切片，每个切片大概在0.1mm，然后一层一层进行打印，直到最后打印出一个完整的实体物品。3D打印技术拉近了虚拟和现实之间的距离，借助打印技术可以将电脑中的虚拟物品转化为现实中的真实物品，交给学生，让学生在现实中更直观的观察。同时，3D打印技术可以把学生在电脑中设计的虚拟物品转化现实，直接观察自己的设计效果，而不再需要想象，避免了理论设计和现实的误差。
二、3D打印技术在高等教育教学中的应用研究
（一） 3D打印是提高教学效果的效能工具
教师在教育教学过程中利用3D打印制作的教学用具，可以增加学生的视觉和知觉，增加学生的体验，弥补传统课堂的不同。3D打印技术的直观性特征使抽象的隐形知识变得更加形象直观，是教学内容和教学过程变得更加简单，从而使学生对新知识的思路更加的清晰，提高学生的逻辑思维能力和理解能力，提高课堂教学效率。例如，图像图画课程的教学过程中，教师首先引导学生以小组为单位，在五分钟的时间内查找有关作品的相关知识，教师通过展示视频和图片带领学生走进今天的课堂中，并总结学生在自主学习基础上理解的作品设计的技术；然后，教师以小组为单位完成书本上的综合制作，在这个过程中教师借助3D技术展示多样化事例，给学生提供感性经验的支持，学生选择自己喜欢的两个成品进行制作，利用3D技术学生可以及时地检查自己在制作过程中遇到的问题，并借助同伴和教师进行及时地纠错，进行改正，这大大地减少了学生盲目尝试的时间，促进了学生的自主学习，提高了图像图画课堂教学效率。
（二）3D打印是促进学习效果的认知工具
　　素质教育背景下，高等教育的课堂已经逐渐由教师中心想学生主体转变，由讲授法向学生小组的探究合作学习转变，在学生自主学习、自主建构的过程中，3D打印技术是其重要的组成部分，承担着对创意和技术方案进行快速验证的任务，促进着学习者的社会认知。首先，学习者可以借助真实的3D模型深化感性认识，促进学生的深化学习。例如，在《标志设计》的教学过程中，教师通过展示经典标志的微型结构，学生通过观察对标志的整体结构和构造特点有了一个形象直观的认识，加深了学生的社会性认知，进而促进了学生的深化学习。其次，3D打印为学生作品的展示提供了方面。在学生主体的课堂教学中，学习主要采用自主学习和合作学习相结合的方式，学生通过自主学习完成对知识的内化和作品的设计，然后通过组内和组间的分享促进学生作品和制作技巧的分享，从而最大程度地获取知识和技能。在学生展示环节，3D技术发挥着重要的作品，学生不需要通过丰富而复杂的语言来解释自己的构想，通过3D打印直观地呈现给学生，学生便基本能够明确采用的设计技术和思路，学生只需要用少量的语言进行讲解，这样就增加了学生分享的清晰度，提高学生的学习效果。
（三） 3D打印是培养学习者创造力基础
　　可视化教具可以增加教学内容的趣味性，激发学生的学习兴趣，在常规教学环境下，大都是借助多媒体技术，通过动画、视频、图片、音频等手段的相互结合，形成动态化、形象化的课堂环境；但是这仍然提供的一种虚拟的物象，更多的是听觉和视觉的刺激，缺乏直观的可触摸的立体教具，使学生缺少对事物真实可靠的探索机会，在一定程度上限制了学生创造力的发展。心理学家认为，学生的直接经验和感性认识是学生进行想象和创造的基础，学生图像处理技术的提高和立体图像的建构是需要学生观看更多的立体结构，增加学生对空间形象的认识，才有可能创造出更加想象的作品，3D打印技术通过数字化的设计、虚拟性的建构构建立体模型，打破了这一禁锢，教师可以在课堂教学过程中为学生提供丰富的立体模型，引导学生分析其内部结构和设计理念，从而不断突破学生原有的思维，进行个性化知识组合和创造，培养学生的创新精神和实践能力。
　　综上所述，3D打印技术拉近了虚拟和现实之间的距离，借助打印技术可以将电脑中的虚拟物品转化为现实中的真实物品，丰富了课堂教学的道具，为学生的作品展示提供便利。在教学过程中，要使3D打印成为提高教学效果的效能工具、促进学习效果的认知工具以及发展学生创造力的辅助工具，增加学生的体验，促进学生的自主探究和学习，提高高等教育课堂教学的效率。
参考文献：
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