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STEM教育中的3D打印实践与应用

时间:2023-06-21 理论教育 版权反馈
【摘要】:本人从事STEM教育始于2016年。STEM是一种跨学科的项目化学习模式,强调以学生为中心,强调真实情景,强调工程项目制作。在整个STEM教育里,工程制作的实现依赖各种工具的使用,其中很重要的一个工具就是3D打印。3D打印原被用于工业领域,用来制作一些少量、异形的结构件,因为如果采用传统模具制作的方式,会带来极高的成本,比如一些新产品的手版制作阶段。这本书值得推荐给大家,尤其是推荐给计划在中小学开设3D打印课程的教师使用。

STEM教育中的3D打印实践与应用

本人从事STEM教育始于2016年。

STEM是科学(S)、技术(T)、工程(E)和数学(M)四门学科的统称。STEM是一种跨学科的项目化学习模式,强调以学生为中心,强调真实情景,强调工程项目制作。

为什么会出现这样一种教育模式?重要原因在于旧的教育模式无法满足新时代人才发展的需求。未来的人才一定是既善于发现问题,又善于解决问题的创新型人才,如果在学生的整个求学阶段,灌输给他们的都是一些过时的、死记硬背的、不知道如何付诸实践的知识,如何能培养学生发现问题和解决问题的能力呢?

STEM教育这些年的发展,一方面反映出教育界对分科教学培养模式、以老师为中心的传授模式、脱离真实情景的教育模式存在的弊端的担忧;另一方面也反映了教育界对跨学科学习、真实教学情景、工程教育的重视。STEM教育的发展一定会坚定不移地朝着培养学生解决真实问题的方向推进。

真实问题的解决离不开工程制作,工程制作离不开工具的使用。在整个STEM教育里,工程制作的实现依赖各种工具的使用,其中很重要的一个工具就是3D打印。3D打印原被用于工业领域,用来制作一些少量、异形的结构件,因为如果采用传统模具制作的方式,会带来极高的成本,比如一些新产品的手版制作阶段。随着开源硬件运动的兴起,3D打印的成本不断降低,3D打印技术成为STEM教育中工程制作(包括创客教育)的优选项。

然而,有太多工具书或者课程在教授工具时,脱离了工程制作,也脱离了真实问题,这往往会给使用者(教师或者学生)带来某种知识上的断层,使其难以做到学以致用,导致很多时候知识的呈现是一种碎片模式,虽然看起来很舒服,讲得也头头是道,但就是不知道怎么去用它。另外一类经常出现的问题是,很多工具书习惯于按部就班地讲解操作步骤,学生或者老师一不留神错了之后就返回上一步。这种做法写起来省事,却剥夺了学生的“探索权”,也给“有要求”的传授者上了“紧箍咒”。这种模式不能培养创新型人才,只能批量输出熟练工。(www.xing528.com)

这本书是写给初学者学习3D模型设计和打印的,完全适用于大部分的中小学场景。入门门槛低,又有一定的深度。更重要的是,邓小荣老师在书里刻意保留了一些探索的空间,比如有的地方故意出错,以期给学生留下深刻印象。全书采用虚拟人物对话的方式行文,风趣幽默,轻松活泼。

从我个人读完的感受看,这本书的结构大概是“3+1”的模式:“3”即用123D这款软件进行3D建模的基础操作,包括简单的建模工具、复杂的建模工具、设计思想和工程思想;“1”即3D打印技术。

相信大家从我的分类上可以看到,这不是一本简单罗列3D打印技巧的书,而是一本站在一个初学者的角度、对他从技法和思想上进行双螺旋式培养的书,不是先思想再技法,或者是先技法再思想。书里包含了大量的制作案例和习题,也把123D这款软件的各个功能介绍得非常细致;在书的末尾处还提供了知识点索引,方便读者阅读后根据需要快速检索;某些地方还提供了方便记忆的顺口溜,用心之处,不言而喻。

这本书值得推荐给大家,尤其是推荐给计划在中小学开设3D打印课程的教师使用。

海洋2020年8月

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