3D打印技术在教育领域的应用分析

在国家层面，美国等现已将3D打印摆在国家战略的高度进行规划，拟定国家层面发展规划。校园层面，一些大学等高等院校及中小学经过开设3D打印课程与训练、组成爱好社团、举办大赛等多样方法，提高学生对3D打印技术、装备、系统的认知，培育其技能和兴趣。

早在2015年发布的《国家增材制造（3D打印）产业发展推进计划（2015-2016）》中，我国就已经明确将3D打印列入了国家战略层面。此后，国内各地有关部门纷纷出台政策，以此推动3D打印技术研发、产品制造及实际应用。

3D打印技术经过多年的发展，已经形成了一条完整的产业链。上游涵盖增材制造原材料及零件如陶瓷材料、金属材料、塑料材料等，中游以3D打印设备生产厂商及打印服务为主，涉及的打印技术包括熔融成积成型FDM、光固化成型技术SLA等，下游行业应用已覆盖医疗领域、机器设备、航天航空、个人市场、汽车工业等各领域。

在教育领域，3D打印的应用可能性近几年越发受到关注。基于3D打印技术和设备，语文、英语学科可把课文中有代表性的人物、建筑物打印出来；数学学科把立体几何模型打印出来，帮助学生理解三维空间图形结构；物理学科把抽象的电力线结构图、磁力线打印出来，把无形抽象的知识有形化；化学学科可打印出3D分子、原子模型，把微观粒子结构实体化。

在美术课堂上，3D打印同样能够大有用处。将3D打印应用于美术课程的设计制作环节，是对传统美术教育的重要补充。如今，3D艺术已经成为新时代艺术的制高点，大量从业人员利用计算机设计艺术作品，然后通过3D打印生产出传统工艺无法制造的复杂艺术品。学生自己设计3D摆件、饰品、功能件等，也能激发学习兴趣和创造力。

从学校实践来看，3D打印教育装备在教学中之所以能够蓬勃发展，一个十分重要的原因是3D打印体现出的现代性、综合性、实践性和创新性的教育价值，培养学生的创新能力和动手能力，从而更好地适应信息化、数字化时代的发展需要。

从3D打印教育装备的教学应用方式来看，有全班开课、兴趣小组、竞赛小组等多种方式。其中，建设3D打印实验室的学校具备了班级授课的条件，因此班级授课是应用的基本形式。利用3D打印设备组织兴趣小组或社团活动是主要的教学应用方式。不过，目前3D打印教育还是一种相对小众化的教育，很多想学习的学生得不到机会，尚未达到普惠的程度。

当然，3D打印之所以能够在教育领域得到应用，与其所具备的优势是密不可分的。总的来看，3D打印具有快速交付、无需组装、减少材料浪费、设计空间无限、精确进行实体复制、产品多样化不会增加成本等优势。

在教学模型制造及实物模型塑造过程中，借助3D打印机可以打印出多种形状。传统的制造设备具有较少的功能和有限类型的形状，与3D打印所能实现的高精度、高灵活性制造相比差距较大。此外，一台3D打印机只需要不同的数码蓝图和一批新的原材料就可以开始制作，既经济又方便。

现阶段，放眼整个行业，3D打印技能在教学领域的使用与推行，主要由国家、校园和公司三方协作推进。公司层面上，3Dsystems、Stratasys等一方面通过捐助3D打印机等方法推行教学使用，另一方面也积极研发并推出面向校园的3D打印设备、相关课程及教材等。未来，随着相关制度法规的逐步完善、3D打印技术的不断提升以及校园3D打印基础设施的日益完备，学生们将有机会借助3D打印完成更多课业内容。
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