解析3D打印技术在中小学教学中的应用

6 地理学科

中学生很难理解太阳、地球及月亮的位置关系以及相关的日食、月食、节气等概念。在现有条件下，虽然也可以通过计算机动画来模拟太阳、地球及月亮的位置关系，但动画的制作成本较高，而且各个对象是虚拟的，非实物的，学生理解起来依然比较困难，与此相关的概念掌握也是问题很多。如果有了3D打印技术，太阳、地球、月亮可以按比例缩小打印出来，师生可以随时调整三者的位置关系，从而使相关概念的学习和各种问题的解决变得相对容易。这种变宏观为中观的办法，在教学中也非常有用。

7 生物学科

生物学科中有许多微观的内容和不便观察的内容让学习变得困难起来。如细胞的结构、血管的构造、大脑皮层的结构等内容，学生理解常常有很大的困难。像上述内容的学习，在3D打印技术支持的教学中，会变得相对容易。教师可以把细胞结构图和血管结构图放大并打印出来，也可以把大脑皮层的结构图放大并打印出来。有了这些打印出来的材料，学生的学习就会变得轻松快乐。

8 信息技术学科

信息技术学科中的计算机硬件认识和计算机组装一直是教学的难点之一。从前的教学中由于硬件的缺乏，教师只能用少量的设备给学生集体观察和演示，学生很难近距离地直接触摸诸如主板、网卡、内存条、CPU等，得来的知识总是模模糊糊。而3D打印技术的出现，可使这些配件按1:1的模型打印出来，分发给每一位学生，这样可以很容易地满足学生近距离触摸、观察及亲自组装的愿望。

9 通用技术学科

通用技术学科有许多场合需要3D打印技术的支持。如工艺设计教学中，可以使用3D打印技术来辅助模具的设计和工艺改进。由于3D打印机打印模具的方便快捷和成本低廉，这可以大大提高模具设计的效率。  又如在汽车维修与保养的教学中，由于实际汽车的成本较高，教学通常采用集体观看图片和视频的办法来组织教学，学生很难触摸到汽车真实的部件，直观感觉很差，教学效果很难保证。但是，3D打印技术的出现，完全可以使这种局面发生改观。学生可以利用3D打印机打印出的缩小版的模型进行详细的观察和维修实验。这种实际的操作远远胜于纸上谈兵式的教学，从而使教学效果产生质的飞跃。

3D打印技术的局限性

目前，3D打印技术已经可以支持多种材料，已广泛应用在珠宝首饰、鞋类、工业设计、建筑、汽车、航天、牙科、医疗甚至美食等不同领域。根据应用目标的需求，所使用的材料有树脂、尼龙、石膏、ABS、聚碳酸酯（PC）或食材配料等。3D打印机的快速成型技术使之在市场上独具优势，在生产应用上潜力巨大，热点应用集中表现在工业应用、医学应用、日常生活应用及IT应用等方面。3D打印技术在教育领域，特别是基础教育领域的应用才刚刚起步，目前还有一定的局限性。

1 3D打印技术的推广力度不够

目前，学者们研究3D打印技术在基础教育中应用的研究很欠缺。截止到2013年7月22日，在CNKI《中国学术期刊网络出版总库》全文数据库中以“3D打印技术”+“教学”为主题词，不限年限，不限期刊种类，只查到《国际教育信息化2013地平线报告（高等教育版）》一篇文献。缩小主题词范围，以“3D打印”+“教学”为主题词，不限年限，不限期刊种类，也没有查到有效的文献。

2 3D打印机的成本比较高

由于3D打印技术还是才出道的“新贵”，刚刚由研发的小众空间向主流市场进军，所以其价格比较昂贵。如今3D打印技术的精度约为0.1毫米，而且打印机本身的售价偏高，不过，随着技术的进步和成本的降低，一台普通三维打印机的成本有望比1985年的激光打印机还要低。最近有业内人士表示，小型桌面3D打印机已经变得比较便宜了，售价大概为1.8万元。不过便宜也是相对而言，对桌面设备来说，1.8万对于普通大众阶层还是过于偏高，并且它的成品率也并不能保证百分之百，有一定的良品率限制，打印材料不光种类少，价格也相对较贵。

3 3D打印机打印速度相对比较慢

和现在成熟的工业流水线生产相比，3D打印机在速度上还不具有优势。但这是技术发展和成熟的必经之路，要允许它循序渐进地完善和提高。

4 产权保护和税务问题

采用3D打印技术后，模仿者和创新者都能轻而易举地在市场上快速推出新产品，这就给知识产权的保护带来了难度。另外，过去税务局、海关对交易征税都是基于商品的价值。如果将来货物的制造模式都是通过购买3D打印机和“耗材”，从网上下载设计文件（大多数将是免费的）自行打印出所需的物品，那么传统的征税模式将难以为继。

目前，世界各国都在展开3D打印技术的研发和市场开发。随着3D打印时代的来临，各种行业将面临巨大的变革，教育行业自然不能例外。美国新媒体联盟（NMC）在《地平线报告2013年（基础教育版）》中也指出，未来4～5年，3D打印技术将成为主流趋势，将大面积走进中小学课堂。3D打印技术将对现有教学产生深刻的影响。  可以预见，随着政府的引导，大企业对3D打印的兴趣日益浓厚，原材料成本就会随之下降，同时打印机技术也会不断改进。相信随着时间的推移，3D打印机的性价比会越来越高。3D打印技术走进中小学课堂指日可待了，让我们做好准备，迎接教育大变革时代的来临。