極光爾沃：3D打印教育裝備在中小學教育應用的現狀和問題分析

http://www.progcable.com2020年01月06日 13:50教育裝備網

　　近年來，3D打印教育裝備在教育中的應用得到普遍的推廣，其教育價值也逐漸凸顯，成為培養學生創新意識、創新思維和創新能力的重要載體。從其本身所具有的特點來說，3D打印教育裝備具有“所想即所得”的天然優勢，能夠將學生的創意變成看得見、摸得著的作品，使學生在實踐過程中獲得成就感、喜悅感，從而激發學生的學習興趣及內在驅動力。3D打印技術能夠實現數學、材料學、物理學、信息技術、藝術設計等多學科的有機融合，是開展STEAM教育或創客教育的有效手段。同時，3D打印技術在工業、建筑、軍事、醫學等領域均有廣泛應用，因此，通過3D打印教育裝備可以引導學生由簡單的創新設計向更廣闊的領域延伸。

　　為了深入和全面了解3D打印教育裝備在中小學的應用情況，如普及程度、與教育教學結合的具體形態、教學應用方式和應用效果等，教育部教育裝備研究與發展中心于2017年對沈陽、武漢、成都、深圳、江門、廣州、南京7地的近30所中小學進行了“3D打印教育裝備在教育教學中的應用”專項調研。

　　3D打印教育裝備應用現狀

　　隨著3D打印技術的進步和成熟，其在各級學校教育教學活動中的應用呈現快速發展趨勢。調研發現，大中城市絕大多數中小學校都配備有3D打印機，大部分是和創客實驗室結合在一起的，有少部分單獨建設3D打印創新(創客)實驗室。南京市、廣州市是較早開啟3D打印教育的地區。各地教育局反映，建設3D打印實驗室、開展普惠式教育是他們的強烈愿望，也是廣大學生的愿望，不少學校都在未來2～3年內有購置3D打印設備的計劃。

　　從3D打印教育裝備的教學應用方式來看，有全班開課、興趣小組、競賽小組等多種方式。其中，建設3D打印實驗室的學校具備了班級授課的條件，因此班級授課是應用的基本形式。利用3D打印設備組織興趣小組或社團活動是最主要的教學應用方式。目前3D打印教育還是一種相對精英化和小眾化的教育，很多想學習的學生得不到機會，尚未達到普惠的程度。

　　從學校實踐來看，3D打印教育裝備在教學中之所以能夠蓬勃發展，最重要的原因是3D打印體現出的現代性、綜合性、實踐性和創新性的教育價值，這和以往強調知識教育的裝備不同，傳統教育裝備主要用以支撐演示、驗證和科學探究，在以信息化和智能化為特征的新時代，科技發展日新月異，需要培養學生的創新精神，才能適應未來的社會發展。3D打印同教育教學的結合形態非常多樣化，可以和學校的各項教學活動如學科教學、校本課程、實踐活動、科技競賽等有機融合，這也是其生命力所在。調研中教師們也表示，如果3D打印脫離了校內的課程，其應用范圍就會大大受限。

　　3D打印教育裝備在應用中存在的問題

　　雖然很多中小學購買了3D打印設備，建設了3D打印實驗室，但是不少學校還存在“用不了”“用不好”的現象，特別是一些教育欠發達地區的學校，由于3D實驗室建好后利用率很低，逐步淪為形象工程。總結起來，可分為以下幾方面。

　　1.教育理念相對落后

　　在調研中發現，盡管多數教師對3D打印教育裝備進入學校持積極態度，但對如何利用3D打印培養學生創新精神和實踐能力缺乏理解，不能在學生發展核心素養背景下深刻認識3D打印課程特有的技術素養、創意素養和數字素養內涵，不能充分理解以3D打印教育裝備為代表的現代教育裝備可以同學校的課程建設、教育教學深度融合，成為促進和引領課程改革的重要因素，僅僅把3D打印當作一種簡單的技術手段。

　　2.課程指導和教材資源不夠完善

　　目前，3D打印在中小學教育教學中的應用缺少課程標準指導，也缺少針對不同學段科學設計的教材，教師在開展教學時只能依靠國外不成體系的資料或者使用3D打印設備生產廠商提供的教學用書進行使用，導致各地中小學呈現的教學方式五花八門，課程形態多種多樣，教學效果良莠不齊。

　　3.課時安排較為緊張

　　目前，各級學校開設的3D打印課程一般是作為綜合實踐活動的組成部分，由于課時受限，在很多學校里3D打印只限于社團活動，成了少數學生的奢侈課程，這與優質教學資源普惠理念背道而馳。

　　4.師資力量有所欠缺

　　3D打印作為一門新興科學技術，融合了信息、機械、物理、材料等跨學科知識內容，存在一定的技術專業門檻。由于我國教師教育長期以來實行單科專業化培養與培訓，因此，當3D打印等現代教育裝備技術進入教學中時，教師普遍感覺到知識和能力結構不能滿足教學需要。特別是3D打印技術與學科的融合非常緊密，這就要求不僅信息技術等專業教師要承擔起教學任務，各學科教師也要掌握3D打印技術。目前，3D打印有關的培訓多是設備生產商提供的技術培訓，真正能夠提升專業技術教師和學科骨干教師專業水平的教研培訓很少。