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3D打印创意课程与中小学生创新能力的培养
山东省济南市历城第六中学 李云莲
创新是一个民族进步的灵魂、经济竞争的核心，是国家兴旺发达的动力，我们要把握时代脉搏，实施创造教育，培养学生的创新意识，提高他们的创新能力，使他们成为具有开拓精神的适应性创造人才，这是我们教育工作者义不容辞的责任。3D打印技术正逐步进入学校教育应用，基于3D打印的教与学，能够帮助教师制作个性化教学模型，能带给学生无法获得的真实感受。随着3D打印技术日趋成熟，面向青少年推出3D打印设计创意课程，共同合作致力提高孩子们的创新、思考、动手能力，让越来越多热衷于将创意变为现实的青少年都可踏上“创客”之路，而3D打印创意课程对培养发散思维、求异思维和逆向思维等创造性思维方面，正在发挥其得天独厚的重要作用。
一、 3D打印创意课程与创新能力
创新教育以培养学生和发展学生的创新素质为目标的教育。创新素质主要体现在创新意识、创新精神、创新能力三个方面。创新能力指具有创新意识产生的理想、精神和愿望转化为有价值和前所未有的精神产品或物质产品的实践能力，它反映的是创新主体和行为技巧的动作能力，主要包括信息加工能力、动手能力、熟练掌握和运用创新技法的能力以及创新结果的表达能力等。创新能力是民族进步的灵魂、经济竞争的核心；当今社会的竞争，与其说是人才的竞争，不如说是人的创造力的竞争。
3D打印（3D printing，又称三维打印）是一种快速成形技术，它以数字化模型为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式构造物体。由于其在制造工艺方面的创新，被认为是“第三次工业革命的重要生产工具”。目前，3D打印技术已经应用到许多学科领域，该技术的普及也引起了教育工作者的关注。3D打印设计创意课程，共同合作致力提高孩子们的创新、思考、动手能力。让越来越多热衷于将创意变为现实的青少年都可踏上“创客”之路；3D打印设计创意课程，对培养发散思维、求异思维和逆向思维等创造性思维方面，正在发挥其得天独厚的重要作用。
二、 培养提高学生创新能力
面向中小学生开设3D打印创意课程，并非想把孩子们培养成技术高手，而只是想让孩子们通过接触3D打印技术，并在学习过程中运用这一新兴技术，来促进他们计算思维、空间思维、设计思维和创新思维的发展，从而形成虚拟世界、实体世界以及学生内心世界的联通，激发孩子们的创造力和想象力。
1、促进学生的计算思维
计算思维是运用计算机科学的基础概念进行问题求解、系统设计、以及人类行为理解等涵盖计算机科学之广度的一系列思维活动。计算思维是通过约简、嵌入、转化和仿真等方法，把一个看来困难的问题重新阐释成一个人们知道怎样解决的问题。
3D打印的本质是分层制造，逐层叠加。3D打印通过将打印一个整体的思想转化成打印一层一层的叠加品，同时，在3D软件中将整个设计完成之后，操作过程就约间了，只需在打印机中加入材料，打印机在分层数据控制下，逐层堆积起来。
计算思维是人类求解问题的一条途径, 计算思维是一种递归思维, 计算思维是每个人的基本技能。我们应当传播计算机科学的快乐、崇高和力量，致力于使计算思维成为常识，而3D打印能促进这种思维的发展。
2、培养学生的空间思维
空间思维也称“多元思维”、“全方位思维”、“整体思维”、或“多维型思维”，是指跳出点、线、面的限制，能从上下左右，四面八方去思考问题的思维方式，也就是要“立起来思考”。
空间思维是在经验活动的过程中逐步建立起来的，学生的经验是他们发展空间观念的基础。教学中我们选择贴近学生的建模主题，如小雪人、马克杯制作，培养学生解决生活实际问题的能力。因此借用3D创意设计软件，不仅能锻炼自己的动手能力，而且能进一步提高对二三维空间虚拟世界的立体思维，开发大脑智力得到有效提高。
3、3D打印创意课程为学生创新能力的培养提供了有利的环境氛围
3D打印创意课程通过软硬件结合，作为一种连接虚拟与真实世界的技术，提供了模型快速生成能力。3D打印创意课程教育中注重学生创新能力的培养，为学生提供有利的环境氛围。
（1）3D打印提高了学生的动手和参与能力，激发了学习者的潜能。3D打印创意课程中利用3D打印设计软件以及3D打印机，学生主动动手参与，能够全面释放、激发学生们的潜能，这些特点都为很好地培养学生独立自主和不断探索、创新的能力提供了条件。
（2）3D打印促进学习者的创新活动，丰富了学习者的学习环境。3D打印创意课程可以给学生的“学习方式”带来新的思考，学生学习运用简易建模软件设计好作品后，利用配备的3D打印机打印出来，学生的作品设计能够看到真实的物体，通过3D打印实体的触觉过程，能够带给学生无法获得的真实感受，为学生建立一种新型的学习通道，让学生的想象更容易变成现实。3D打印创意课程不仅促进了学习者的创新活动，而且丰富了学习者的学习环境。
总的来说，3D打印有利于学习过程和学习活动的开展，其优势之处在于帮助创设丰富的学习情境：有利于学生将知识和实践相结合。此外，它能够解决教育机构的一些健康和安全问题。譬如，随着三维打印的应用，制作出原型或单个产品很容易，而且清洁、绿色，而学生可以较少接触刀锯、车床等容易造成意外人身伤害的机械，保证了一个安全的工作环境。
不久的将来，3D打印技术也会像电脑、打印机和互联网一样进入我们的学校和家庭。教育工作者不能，也不应错过使用这项新技术的机会。虽然3D打印机的普及还面临着很多困难，但随着技术的不断进步，很多我们现在担心的问题都会迎刃而解。让我们在实践中探索这种新兴学习技术，借此推动教学模式和教学活动的创新。
