謝迎新

在科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展的今天，3D打印就像一顆耀眼的新星，照亮了整個(gè)科技教育的星空。3D打印既是一種嶄新的學(xué)習(xí)方法，又是一種創(chuàng)造性的思考?，F(xiàn)在，我們將透過由想法到實(shí)際作品的奇妙旅程，發(fā)掘3D打印的無限可能性。3D打印簡而言之就是將數(shù)字化模型轉(zhuǎn)換成實(shí)物的技術(shù)。其利用特制的印刷機(jī)及材質(zhì)，在數(shù)分鐘之內(nèi)完成各種復(fù)雜的造型與構(gòu)造，即使是人體器官也不例外。這項(xiàng)技術(shù)的潛能是無限的，它不僅改變了我們的生活，也改變了我們的學(xué)習(xí)方式。

3D打印是指在計(jì)算機(jī)的控制下，利用數(shù)字化、自動(dòng)化等技術(shù)，把模型以一定方式復(fù)制或虛擬成實(shí)物，將三維實(shí)體制作成一個(gè)具有特定功能和結(jié)構(gòu)造型的產(chǎn)品。其可以在任何環(huán)境中復(fù)制，本質(zhì)上是一種“物”與原材料相融合所產(chǎn)生的特殊效果或者理想狀態(tài)，即所謂的“藝術(shù)創(chuàng)作”。

3D打印的基本原理是利用計(jì)算機(jī)控制來制造符合人們視覺、聽覺的感官感受，利用計(jì)算機(jī)的高效率、低成本來完成產(chǎn)品設(shè)計(jì)制造工作，在三維空間中，物體按照人們設(shè)定好的程序模型運(yùn)動(dòng)到指定機(jī)構(gòu)中。3D打印是一種利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)制造產(chǎn)品的手法，可以模擬出真實(shí)世界中物體的運(yùn)動(dòng)過程，實(shí)現(xiàn)三維空間立體感，在二維和三維仿真領(lǐng)域被廣泛運(yùn)用于各種高科技產(chǎn)業(yè)，但由于其具有高成本、小尺寸以及實(shí)物制作工藝要求嚴(yán)格、生產(chǎn)周期長和受環(huán)境影響大等特點(diǎn)，目前還沒有得到廣泛應(yīng)用與發(fā)展，此外還有其他方面的技術(shù)難題亟待解決。

3D打印在創(chuàng)意中的優(yōu)勢

3D打印即模擬人類真實(shí)世界并使之成為可能，其將人和自然結(jié)合在一起，創(chuàng)造出一個(gè)新奇完美且具有未來意義或價(jià)值的環(huán)境，通過計(jì)算機(jī)技術(shù)建立起全新、高效、開放以及動(dòng)態(tài)化等多種功能系統(tǒng)。3D打印的應(yīng)用范圍很廣，在創(chuàng)意領(lǐng)域已成為文化產(chǎn)業(yè)中不可或缺的一部分。作為一種創(chuàng)新產(chǎn)品，3D打印打破了傳統(tǒng)繪畫方式和創(chuàng)作模式。從某種意義上講，3D打印就是復(fù)制，但是這種復(fù)制不僅僅是對實(shí)物本身進(jìn)行加工、改造的過程，而是要將其與設(shè)計(jì)思想巧妙地融合在一起，真正實(shí)現(xiàn)作品價(jià)值最大化的藝術(shù)形式，因此3D打印在創(chuàng)意領(lǐng)域中具有巨大優(yōu)勢。

3D打印所需的材料、模型都可以重復(fù)使用和更新，所以在開發(fā)過程中不必再花費(fèi)大量金錢購買新產(chǎn)品或原材料。在創(chuàng)意設(shè)計(jì)時(shí)，3D打印可有效地運(yùn)用各種先進(jìn)技術(shù)提高效率。隨著社會經(jīng)濟(jì)水平不斷提升以及人們對物質(zhì)的要求不斷提高，越來越多的人將3D打印應(yīng)用到實(shí)際生活中。

3D打印的原材料主要是金屬，這些物品一般具有熔點(diǎn)較高、易燃等特點(diǎn)。在制作實(shí)物時(shí)，可以對其做加熱處理，這樣不僅使成本大大降低，還能提高產(chǎn)品質(zhì)量，同時(shí)也節(jié)約了資源和能源。3D打印工藝的使用，可以大大縮減原材料，減少生產(chǎn)過程中不必要的環(huán)節(jié)，進(jìn)而減少人工費(fèi)用。經(jīng)過精心策劃與組織，生產(chǎn)流程中所需的原材料與工具均已準(zhǔn)備好。通過高效的加工流程，成品得以迅速且精準(zhǔn)地完成，并直接交付至消費(fèi)者手中。此過程無需依賴大量人力進(jìn)行煩瑣的運(yùn)輸工作，從而實(shí)現(xiàn)了高效批量生產(chǎn)，節(jié)約了寶貴的時(shí)間與資源。

如何利用3D打印進(jìn)行科學(xué)教育

實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品創(chuàng)新 過去，設(shè)計(jì)師大多依賴手工或機(jī)器完成設(shè)計(jì)任務(wù)，不僅浪費(fèi)時(shí)間和精力，而且成本較高。目前，利用3D打印技術(shù)可以快速、低成本地實(shí)現(xiàn)任意形狀、結(jié)構(gòu)的樣機(jī)制造，極大地提高產(chǎn)品設(shè)計(jì)效率，對促進(jìn)學(xué)生創(chuàng)造性思考和增強(qiáng)實(shí)踐技能大有裨益。

開展實(shí)訓(xùn) 在研究過程中，理論固然重要，但實(shí)際操作也必不可少。利用3D打印技術(shù)，學(xué)生可以把抽象的理論知識轉(zhuǎn)變成實(shí)際的動(dòng)手操作，在實(shí)踐中掌握科學(xué)規(guī)律。例如，讓學(xué)生自行設(shè)計(jì)、制作一臺微型太陽能發(fā)電機(jī)，并在實(shí)踐中學(xué)習(xí)如何利用太陽能發(fā)電。

開展課題研究 在項(xiàng)目學(xué)習(xí)中，學(xué)生必須解決一些實(shí)務(wù)方面的問題，這對增強(qiáng)他們解決問題的能力及培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)精神大有益處。3D打印技術(shù)為學(xué)生的創(chuàng)作提供了強(qiáng)有力的工具，例如，讓學(xué)生自己設(shè)計(jì)、印刷一些輔助器材，認(rèn)識科技的社會意義，進(jìn)而增強(qiáng)社會責(zé)任感。

3D打印只是一個(gè)工具，科學(xué)教育的關(guān)鍵在于教育和創(chuàng)新思維。我們需要引導(dǎo)學(xué)生正確使用3D打印技術(shù)，培養(yǎng)他們的創(chuàng)新思維，提高實(shí)踐能力和解決問題的能力。只有這樣，才能真正實(shí)現(xiàn)從創(chuàng)意到實(shí)物的奇妙之旅，讓科學(xué)技術(shù)真正為我們的生活和學(xué)習(xí)服務(wù)。

總的來說，3D打印是一種強(qiáng)大的工具，為科學(xué)教育提供了無限的可能。讓我們一起把握這個(gè)機(jī)會，利用3D打印開啟一場從創(chuàng)意到實(shí)物的奇妙之旅，培養(yǎng)出更多的科技創(chuàng)新人才，為未來注入更多的活力和希望。在這個(gè)充滿挑戰(zhàn)和機(jī)遇的時(shí)代，讓我們一起玩轉(zhuǎn)3D打印，讓科學(xué)的火花在我們的生活中燃燒，讓創(chuàng)新的思維在我們的腦海中閃現(xiàn)。讓我們一起踏上這場奇妙之旅，探索3D打印的無限可能，創(chuàng)造更多的奇跡。

作者單位|衡南縣職業(yè)中等專業(yè)學(xué)校