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AG体育注册 - 首页_分析3D打印技术在中小学创客教育中的应用与实践【AG体育注册 - 首页】

AG体育_随着互联网+创客时代的来临,3D打印机技术已沦为当今时代的新潮标志,也是创客教育的新宠,“智创空间”把3D打印机技术列入创客教育“三剑客”之一,在中小学创客教育中展开了探寻。该文根据3D打印机技术具备“设计即生产”的特点,把3D打印机技术应用于在中小学创客教育实践中,让师生创客通过动手设计和深度体验,唤起师生创客跨学科自学和创新智造的热情,从而培育师生创客的空间想象能力、创意思维能力和建构设计能力。

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让师生创客通过玩游戏中做到、做到中学、习中做到、做到中自创,探寻3D打印机技术在中小学创客教育和STEAM教育中应用于的有效途径。关键词:3D打印机技术;创客教育;STEAM教育;创客教育“三剑客”;智创空间一.3D打印机技术的应用于现状2015年11月,国务院印发《关于大力充分发挥新的消费引导起到减缓培育构成新的供给新动力的指导意见》明确提出“推展3D打印机、机器人、基因工程、网络安全等细分产业减缓发展,拓展消费新领域。反对可穿着设备、智能家居、数字媒体等市场前景辽阔的新兴消费品发展。”[1]目前,3D打印机技术已在工业造型、机械制造、航空航天、军事、建筑、影视、家电、轻工、医学、考古、文化艺术、雕刻、首饰等领域都获得了广泛应用。

同时3D打印机技术在我国中小学校积极开展创客教育和STEAM教育时充分发挥了最重要起到,为中小学生的自学方式带给新的变革,通过3D打印机实体的触觉体验,可让学生的想象变为现实,超过“所思即扣除”的教学效果。目前我国很多中小学校都配有了3D打印机,如2015年由云南省财政厅、省教育厅决定专项订购资金6820万元,为全省5365所中小学配有6000套3D打印机成套设备[2]。同时很多学校开办了3D设计课程,并把3D打印机技术应用于到有所不同学科教学中,多角度展出了3D打印机技术在增进学科教与学的功能优势和应用于方式,为优化技术与学科知识的统合获取可糅合的观点与方法。有些中小学校在数学、物理、化学、生物、科学、机器人等学科的教学中,用3D打印机技术打印机出有了各种教学模型,作为辅导教学用于。

在中小学创客教育进程中,师生创客们通过玩游戏中做到、做到中学、习中做到、做到中自创,应用于3D打印机技术通过动手设计和深度体验,唤起了师生创客们跨学科自学和创新智造的热情,从而培育师生创客的空间想象能力、创意思维能力和建构设计能力。二.核心概念界定(一)3D打印机技术3D打印机技术是较慢成型技术的一种,是以数字模型文件为基础,运用粉末状金属或塑料等可黏合材料,通过逐级打印机的方式来结构物体的技术。3D打印机是较慢成形技术的一种机器[3]。3D打印机技术具备生产较慢、CAD/CAM技术构建、几乎重现三维效果、建构明显经济效益和应用于行业领域普遍等特点[4]。

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(二)创客教育创客教育目前还没一个清楚的定义。谢作如、吴俊杰等在2016年2月创客教育专家委员会第一次会议上通过集体辩论对现阶段创客教育缎得出一个新的定义:创客教育是创客文化与教育的融合,基于学生兴趣,以项目自学的方式,用于数字化工具,提倡造物,希望共享,培育跨学科解决问题能力、团队协作能力和创新能力的一种素质教育[5]。(三)STEAM教育STEAM教育前身为上世纪80年代美国人明确提出的STAM教育,包括四个学科:Science(科学)、Technology(技术)、Engineering(工程)、Mathematics(数学),由奥巴马大力前进这种综合课程的实行,目的自小培育学生动手、创意、综合运用科学知识的能力。

随后,在原先四科的基础上重新加入了Art(艺术)学科,多个学科互为融合从而获得STEAM教育[6]。三.3D打印机技术在中小学创客教育中的应用于创客教育和STEAM教育的价值在于将传统科学知识自学和教育实践中与培育学生的创意精神和创意实践中能力结合,都侧重自学的过程动手实操和亲身体验,主张做到中学、习中做到、做到中自创,让学生在项目自学和活动体验中找到问题、分析问题和解决问题,最后超过创新智造和实践中创意的目标。

3D打印机技术应用于还包括3D设计建模和3D打印输出两个部分,3D打印输出只是把创意设计的3D数字模型展开实体化的过程,而3D设计建模才是3D打印机技术的关键环节,因此在中小学利用3D打印机技术在积极开展创客教育和STEAM教育时可以参照北京市东城区的具体做法,开办三维创意设计课程——以三维设计软件和3D打印机应用于居多的课程。此类课程在义务教育阶段主要以两种形式呈现出。第一,以专业三维设计软件的自学为基础的课程。学生在自学应用于专业三维设计软件的过程中,根据有所不同开放性的设计拒绝展开探究式设计并应用于3D打印机将设计模型实体化的自学过程。

第二,以简陋三维设计软件的自学为基础的课程。学生在已完成某项任务或项目中学不会并应用于简陋三维设计软件的某项或某几项功能已完成作品设计,并通过3D打印机将设计实体化的自学过程[7]。同时可以使用3D扫描仪展开较慢3D设计,已完成3D打印机建模。师生创客通过3D设计软件展开设计建模的过程中,通过对日常生活中身边遇上的问题展开仔细观察探究、特地体验,最后动手设计出有独一无二、新奇冷笑话的创意作品。

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从而培育师生创客的空间想象能力、创意思维能力、解决问题的能力。通过3D打印机、3D软件设计和3D扫描仪的应用于,来推展中小学创客教育和STEAM教育的进程。1.3D打印机在中小学创客教育和STEAM教育中的应用于笔者所在单位于2015年在全国电教系统竣工了第一个市级“智能机器人创客教育体验中心”,配备了1间智慧教室、100多台各种机器人、10台3D打印机和2台3D扫描仪,为积极开展创客教育获取了先进设备的软硬件设备和300多平米的活动场地。笔者携创客教育研究团队首度创立了“智创空间”,撰写出版发行了创客教育教材,建构了“微课导学”创客教育教学模式,明确提出了以智能机器人设计制作、3D打印机技术应用于与Scratch与机器人融合作为创客教育“三剑客”[8],把3D打印机技术应用于作为中小学积极开展创客教育的最重要载体,通过3D打印机的明确应用于来贯彻创客教育和STEAM教育。

3D打印机与传统打印机仅次于的区别在于用于的“墨水”有所不同。3D打印机常用的“墨水”有ABS树脂(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物,英文名称AcrylonitrileButadieneStyrene,是一种强度低、韧性好、更容易加工成型的热塑型高分子材料)、PLA再造塑料(聚乳酸,英文名称Polylacticacid,是用于可再生的植物资源(如玉米)所明确提出的淀粉原料做成,具备较好的生物可降解性,是普遍认为的环境友好材料),这些液体材料通过电脑程序控制,在打印头中冷却变为液体后吸管,在空气中很快加热后又变为液体,像春蚕吐丝一样通过层层冲刷,最后由3D数字模型改变化作3D液体模型,已完成了3D打印机任务。另外还有像普通塑料、尼龙、石蜡、食材、纸、水泥、金属或陶瓷的粉末等都可以作为3D打印机的“墨水”。

在中小学创客教育和STEAM教育中,师生创客们可以利用3D打印机将自己的点子变为现实,把各学科中的一个知识点或问题以可视化的3D打印机作品呈现出出来,能较好地把学科教学与3D打印机技术创建有机联系。如语文、英语学科可把课文中有代表性的人物、建筑物打印机出来,协助学生理解课文的故事情节;数学学科把立体几何模型打印机出来,协助学生解读三维空间图形结构;物理学科把抽象化的磁力线、电力线结构图形打印机出来,把无形抽象化的科学知识有形化;化学学科可打印机出有3D分子、原子模型,把微观粒子结构实体化;生物学科可以把细胞、病毒、器官等打印机出来,把无法必要看见的内容样本化;历史系学科用3D打印机拷贝有考古意义的古代器物,便利更进一步的仔细观察和研究;地理学科可以用3D打印机打印机出有现实的地势图和人口分布图,可更加直观地分析地形及该区域的人口产于;美术学科可以用3D打印机制作3D艺术品,提升美术作品的创新性和观赏性;在机器人制作课程中可打印机自己设计出有的机器人配件,根据自己的想象发明者一台新型机器人等。因此,师生创客们可以利用3D打印机技术创立“体验式的3D打印机技术自学中心”,让师生创客主动参予到3D打印机技术应用于设计的实践中活动中,通过亲自动手操作者3D打印机取得必要的自学体验,有助师生创客展开自律自学、专题学习、个性化自学和探究式自学,培育师生创客分析问题、解决问题、科学探究和创意思维的能力。2.3D扫描仪在中小学创客教育和STEAM教育中的应用于3D打印机不能把3D数字模型变为3D实物模型,而3D数字模型的来源之一就是通过3D扫描仪展开建模。

为理解3D扫描仪的建模原理,“智创空间”专门出售了2台国外生产的一款手执3D扫描仪。由于出售3D扫描仪时对其性能理解不多,也没适当的中文用于说明书,这给设备的用于带给了相当大可玩性。为了把设备用一起,笔者边查字典边操作者实验,通过网上微课视频自学其操作方法,酬劳了九牛二虎之力,虽然在电脑屏幕上扫瞄软件中经常出现了3D影像,但模糊不清,扫瞄效果惨不忍睹。

为了提升3D扫瞄质量,笔者作为一名资深摄影爱好者,充分发挥创客精神把摄影摄像机的原理和技术全部中用了3D扫描仪的调试中,为减少光学的清晰度,对扫描仪的周边设计展开了多项创新性改建:(1)为3D扫描仪装有上摄影用的三脚架,确保其出影质量;(2)由于3D扫描仪必须对扫瞄对象展开360度扫瞄,于是在淘宝网淘到了可调压直线运动转动的电动餐桌吧台不作云台;(3)为提升光照强度出售了光度固定式、色温固定式的LED无影摄影灯。功夫不负有心人,经过升级周边设备,利用创客的思维模式,经过几天实验解决问题了扫瞄光学不明的难题,为师生创客在3D扫瞄物体和人像时获取了较好的体验创作环境,能成功地已完成静物和人像的3D扫瞄建模,获得质量较高的3D打印机设计模型。让师生创客们通过3D扫描仪建模,为同伴扫瞄人像和教学用具,从扫瞄——修图——实体化——留存为STL格式3D模型文件——切片软件转换成3D打印机能辨识的X3G格式文件——用3D打印机打印机出有人像和教学用具模型等一系列实操过程,需要让师生创客们形象地感官到3D打印机模型与2D照片的本质区别,通过3D扫描仪与3D打印机的因应应用于,来取得3D打印机模型涉及科学知识内容,有助培育师生创客的仔细观察能力、分析能力和理解能力。3.3D设计软件在中小学创客教育和STEAM教育中的应用于目前常用的3D设计软件有UG、Pro/E、CATIA、SolidWorks、Inventor、中望3D、3Done、3DSMAX、MAYA、Lightwave等多种。

其中SolidWorks、Inventor、中望3D、3Done是3D建模软件;UG、Pro/E、CATIA除了可以展开3D建模还有后继受力分析、优化等更加强劲的功能,而3DSMAX、MAYA、Lightwave主要是制作3D动漫的软件。这些软件功能都非常强劲,我们的日常生活用品和平时观赏的动画片都可以用这些软件制作出来,但失望的是,大多数3D设计软件学一起都较为无以,很多人听闻3D设计软件就有种恐惧感。为了减少用于软件的可玩性,“智创空间”自由选择3Done软件积极开展3D设计建模的教学,该软件的设计界面十分简练,操作者便利,非常简单易学,让设计的过程显得更为精彩感觉,可以称作“傻瓜式”三维设计软件。

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通过3D建模设计软件的自学和体验,让师生创客们尽早掌控3D建软件的用于方法,设计出有属于自己创新的3D模型,对初学者来说3Done软件可以协助师生创客解决问题3D建模设计的难题。例如:如果要设计一个非常简单的六面体3D模型,只必须用鼠标单击【基本实体】→【六面体】,在网格面上给定方位单击才可分解一个六面体。

如果要改为六面体的大小、形状时,只需用鼠标拖拉或在设置参数对话框中输出适当数值才可。3Done软件可以应用于在各学科的教学模型的设计中,以智能机器人设计制作课程为事例,师生创客们可以根据自己的想象规划机器人设计方案,机器人的结构配件和外观装饰都可以用3Done软件展开建模,分解STL格式文件,再行利用ReplicatorG或Makerware切片软件将STL格式文件切换为3D打印机可辨识的X3G格式文件,通过联机或SD卡把文件传送到3D打印机上,打印机出有自己设计的3D机器人模型,最后装配成具备自律知识产权的创新机器人。

近几年来广东省和广州市中小学电脑机器人竞赛活动都设置了“智能垃圾分类搜集机器人竞赛”项目,机器人配件拒绝用3D打印机打印机;机器人创意设计项目更加能充分发挥3D打印机的优势,参赛选手可以根据自己的点子设计出有“所思即扣除”的创新智造作品,从而培育创客们的创意思维和创意设计能力。4.结束语创客教育融合信息技术的发展,拓展了创意教育的新园地[9]。在3D打印机技术需要将电脑里的虚拟世界3D数字模型较慢地打印机出有3D实物模型功能的反对下,师生创客可以将时间和精力投放到创意设计环节,让师生创客在抽象概念和直观经验之间权利切换,使设计思路构建可视化和实体化,师生创客们通过玩游戏中做到、做到中学、习中做到、做到中自创,有助培育创客们的创意思维、创意精神和建构能力,从“思”到“建”再行到“创”,让学生的想象力获得构建,进而构建创意设计和创新智造。随着3D打印机技术的不断完善和变革,3D打印机技术于是以带入到我们的生活、工作和自学中,3D打印机技术终将沦为基于创新能力培育的创客教育的最重要组成部分。

师生创客通过主动参予创意设计,全面精细地分析打印机任务,充分发挥想象力和创造力,最后打印机出有个性化的创意设计作品,为教育教学服务,从而推展了3D打印机技术在教育领域中的应用于,为更好学校引入3D打印机技术,变革教与学的模式起着样板与引导起到。_AG体育。

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