序言：作為思想的載體和知識的探索者，寫作是一種獨特的藝術，我們為您準備了不同風格的5篇3d打印技術與運用，期待它們能激發您的靈感。

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【關鍵詞】3d打印;高中地理;地理教具;地理模型;三維數據

3D打印即快速成型技術的一種，是一種基于數字模型文件，運用可黏合的塑料或粉末狀金屬等材料，通過3D成型設備，以材料疊加的方式生成的實物模型。也就是說，3D打印機是能夠打印出真實物體的一種設備。因而，3D打印技術在地理教學中將發揮非常重要的作用。

一、打印3D地形圖

3D打印應用于地理教學的關鍵之處，在于對地理模型三維數據的設計。要打印出精準的地理模型，先要建設完善的地理模型數據庫。目前，獲得三維地理數據的主要途徑有三種，一是對實物進行三維掃描;二是運用MAX等三維軟件設計地理模型;三是直接從衛星提供的3D影像數據庫中導出三維DEM（數字高程模型圖），或運用GIS軟件導入3D打印機兼容的文件，直接打印模型，如果是大范圍的地理結構圖，可采取分段分塊的方式，將地理模型逐塊打印，再拼接到一起。

二、制作地理教具

目前，地理教學常用的工具和儀器由專門的教學設備制作工廠制作發行。傳統地理教學模型制作過程中，多采用手工制作、模型加工或鑄模方法，其生產速度均很緩慢，成本較高昂，多媒體課件中展示的教學內容也無法使學生直接接觸和觀察三維實體。3D打印地形圖僅需幾小時即可輸出高質量的地理模型，如平原、城區和山地等，成本低廉。教師可通過有形的三維格式展示教科書中提取的二維信息，并可設計個性化的教學模型以適應教學內容的變化。

3D打印無須經過機械加工或模具生產過程，就可從計算機圖形數據中生成任意形狀的物體，因此可廣泛使用于地理教學模具的制作。教師可根據課程需要，自己設計、打印教具。如制作增強型的立體教具、學具，制作等高線判讀模型、褶皺與斷層模型、火山模型、喀斯特地貌模型、海底地形模型等。

可視化教具對提高地理教學效率有顯著促進作用。傳統教學場景下，教師多使用語言、圖片和視頻描述教學內容，較少配備或無法定制形象直觀的立體教具，多數教師也都缺乏制作或設計教具的工具和能力。3D打印技術可提供更多的創造空間，教師可自行制作某些教具并在課堂上展示，學生也可觀察、觸摸和組裝這些教具，這種方式顯然要比傳統的教學效果更好。另外，將3D打印技術應用于教學時，只要共享所設計的文件，這些模型就可以在教師甚至是學生之間分享，充分發揮其作用。

如在學習高中地理（人教版?必修1）第四章“地表形態的塑造”這一內容時，由于學生的生活經驗有限，其對許多地形地貌都不了解，簡單依靠圖片無法形成完整的認知。這時教師就可以利用3D打印技術，快速打印出上課所需地形地貌的微縮模型，如冰川、角峰、冰斗等。

又如，在學習背斜和向斜相關知識時，許多學生對于背斜巖層“中間老，兩翼新”、向斜巖層“中間新，兩翼老”理解不透徹。教師可利用3D打印機打印出背斜、向斜地形的縱剖面模型，并在剖面上刻出相間的槽痕，規定不同顏色代表不同地質年代的巖層，讓學生根據巖層新老給剖面上的槽痕上色。由于3D打印機可快速成型，模型材料成本低，教師可打印出較多模型分發給學生。

再如，山地地形類型多樣，包括山谷、山脊、山麓、沖積扇等。這幾種地貌分布在山地的不同地段，各自特點和形成原因也不盡相同，學生容易混淆。采用3D打印技術打印出山地地形的模型，可幫助學生更近距離地直觀認識這幾種地貌。

由于安全、時間等因素的限制，有些課外實踐活動學生無法實地進行，這時教師就可運用3D打印技術將原定實踐目的地打印出來，讓學生更直觀地感受并參與到活動中。三維立體實物相對于二維圖片或視頻而言，更具吸引力，也更能激發學生探索的興趣。

教師還可以帶領學生開展“3D打印三維校園地圖”“設計家園別墅”等活動，能大大激發學生設計的興趣;3D打印將學生的構思轉變為真實的立體彩色模型，把抽象的概念和設計帶入現實生活中，使學習活動更為生動，能有效激發學生實踐的積極性，提高學習熱情。這個過程需要學生的實踐操作，從設計到打印都由學生自主參與完成，有利于促進其操作能力、觀察能力和制作能力的發展，進而全面提高動手能力和參與能力。在實踐學習活動過程中，學生的動手能力、設計能力和創新能力等得到全面發展和提高，這是推動學生創新精神和創造能力發展的重要環節，對培養創新型人才具有積極意義。

三、為教師教學效果及學生學習效果提供實時互評的依據

例如，在學生學習“中國黃土高原水土流失的治理”一課后，教師可讓學生設計水土流失的治理方案，并運用3D打印技術將設計成果打印出來，進行交流，教師評價后提出改進建議。通過這種方式檢測教師教學效果和學生學習效果，并改進教學方式。又如，通過讓學生聯系課堂知識，設計并動手打印“黃土高原特征”三維模型，可將抽象的知識變成有趣的動手實踐，幫助學生更好地掌握復雜抽象的知識。

目前，3D打印在我國地理教學中少有應用，原因主要涉及設備造價較高，成型件多為樹脂類，剛度、強度、耐熱性有限;數字模型預處理軟件與驅動軟件運算量大，軟件系統操作復雜，入門困難等諸多限制性條件，但筆者相信，隨著3D打印技術的不斷發展，必將給高中地理教學帶來全新的面貌。

【參考文獻】

[1]劉步青.3D打印技術的內在風險與政策法律規范[J].科學經濟社會，2013（02）

[2]楊陽.P3D數字模型課堂互動的創新教學模式[J].中國教育信息化，2013（04）

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關鍵詞：3D打?。粍赢嬆K；骨骼；產品開發；銷售

3D打印技術是基于材料堆積法的一種新型技術，此項技術已迅速傳遍全球，將成為全新的產業革命。3D打印技術發展迅猛，方便，快捷，此技術在很多制作中有著十分重要的作用。然而定格動畫的制作流程是十分復雜的，它的動作和形態需要動畫師逐幀擺動，并對其逐幀拍攝，再將圖片進行摳像等后期處理，最后將拍攝的圖片連起來，就形成了定格動畫。所以使用3D打印技術在一定程度上可以簡化定格動畫的制作流程。

一、3D打印的概念

3D打?。?D printing）技術又稱三維打印技術，是一種以電腦數字數據模型文件為基礎，運用粉末狀金屬或塑料等可粘合材質的材料，通過逐層打印的方式來構建出物體的技術。它無需機器進行加工，也不需要任何形式的模具，就能直接從電腦圖形數據中生成任何你想要的形狀的物體，從而大大縮短產品的研發制作周期，提高了商品生產率并且有效的降低生產成本。臺燈、生物器官、首飾奢侈品、根據籃球運動員的腳型定制的籃球鞋、汽車零件、運動器械以及為個人量身定制的電腦、吉他等都可以用該技術制造出來。

3D打印技術的一個很大的魅力就在于它根本不需要專門去開設一間很大規模的工廠，在工廠中進行操作，僅僅需要一個很小的，可以隨便放在桌子上面的打印機就可以實現你想要任何形狀的物體。而機器零件、轎車底盤和車身、現代戰爭武器甚至飛機、坦克零件等更大的物品，便需要更大的3D打印機來打印，且需要更大的放置空間?，F如今，這項技術已經可以在很多領域得到了廣泛的應用，人們用它來制造衣服鞋子、玩具、現代戰爭武器、藝術作品、仿生人體器官、裝飾品、電器、汽車零件等眾多物品。所以，我相信我們完全可以在動畫模塊成型的開發與銷售中巧妙的使用3D打印技術。

二、3D打印定格動畫偶角色骨骼的實驗性與可行性

在現有的定格動畫骨骼制作模塊中，幾乎都是創作者用鋁絲、塑鋼泥等材料徒手制作出來，過程復雜，費時費力。即使在淘寶等購物平臺購買買到的偶動畫骨骼，但是模塊比例造型固定、單一，不能很好的為創作者提供幫助。因此，運用3D打印技術來打印動畫模型的骨骼就顯得尤為必要。我們可以根據客戶提供的資料，為其“量身定制”出一套甚至多套比例、大小精準度完全符合客戶需要的骨骼模塊。3D打印制作定格動畫偶動畫的技術，操作簡單、方便快捷、經濟實惠、具有先進的技術潛力。3D打印偶動畫骨骼技術不僅是改變了制作定格動畫的方式，同時優化了制作的工藝，從骨骼的制作成型上產生了巨大變化。使得3D打印技術推動定格動畫朝著高科技英語的方向發展。

3D打印偶動畫骨骼，制作步驟具體如下：

（一）運用3D掃描和3D打印技術制作骨骼的基礎三維模型

在偶動畫骨骼模型制作階段，應根據定格動畫中對偶的設計不同，進行不同的設計與制作。首先，可以借助三維軟件如：3Dmax或Maya，來制作偶角色的局部關節。

其次，根據劇本對偶角色的動作設計，來確定偶骨骼球形關節的位置與形態。

再次，根據定位，在三維軟件中完成對偶角色骨骼進行最終的關節制作。

（二）運用3D打印機對設計的偶動畫骨骼進行生成

通過，三維軟件完成對偶角色骨骼關節的制作，然后經過模型的細節處理。將模型的三維文件，通過另存為的方式，存儲為3D打印機所需要的文件格式，進行3D打印生成。

（三）配合打磨工具，進行關節骨骼的光滑處理

3D打印生成的骨骼，由于打印過程中的凹凸痕跡，不能正常使用，因此需要光滑處理。

光滑處理的方式，一般是借助打磨工具、砂紙、銼刀等工具。光滑處理的過程，是一個復雜的過程，根據骨骼的結構不同，運用不同的工具進行細節處理。

（四）進行手工組裝，完成偶骨骼的最終成型

光滑處理后的角色骨骼，就可以進行組裝成型。組裝的過程，要注意球形關節的結構原理，不能生硬組裝，以免對3D打印骨骼造成損傷。

3D打印偶動畫骨骼技術經過四個重要的制作環節，完成了從三維虛擬到3D打印的完整過程。運用3D打印技術來打印動畫模型，我們可以根據客戶提供的資料，為其“量身定制”出一套甚至多套比例、大小精準度完全符合客戶需要的骨骼模塊。

三、3D打印定格動畫偶角色骨骼的宣傳與銷售

3D打印偶動畫骨骼技術，生產組裝出偶動畫角色骨骼后，接下來就要進行市場宣傳和推廣。在宣傳推廣方面，應該對不同的階段采取不同方式。

首先，讓大眾了解什么是3D打印技術，做相關介紹3D打印動畫模塊成型的宣傳海報，并且不同階段逐步深入，主體鮮明。結合功能，給其他的動畫模型制作人員宣傳用3D打印技術打印動畫模型的流程與優勢。

其次，結合活動，展示實物。打印出動畫骨骼模型到動畫公司宣傳，并向潛在客戶耐心解釋、講解3D打印技術與優勢，先后對比，把傳統制作動畫骨骼模型的時間、流程、精度、準確度與運用3D打印技術打印出的模型進行對比。

再次，結合宣傳媒體，優先宣傳網絡媒體，包括手機新浪網、騰訊網、中國3D打印網、太平洋3D打印網、世界3D打印技術產業聯盟官方網站、納金網等各大門戶網站和其他與宣傳有關的網站。

在產品的銷售方面，我們已經查閱淘寶、易趣、京東等各大網絡購物平臺，均沒有使用3D打印技術制作出的動畫模塊。所以，我們可以先從最為人們熟知的淘寶入手，并加大宣傳力度，在網絡廣告，打開市場，提升大眾對3D打印技術的認知度，并對3D打印動畫模型有一定認識，以達到最初預期的宣傳效果。

四、結語

3D打印技術被稱為第三次工業革命，如今的3D打印技術已經在往越來越成熟上發展，人們將3D打印技術運用到動畫模型模塊成型制作中去的呼聲也越來越高，不久的將來一定會成為主流制造方式，替代現有的傳統的制作方式。3D打印技術方便快捷，精準精確，省時省力又省物，可以打印的材料也越來越多，將3D打印技術運用到動畫模塊成型中去是動畫模型制作中的一種偉大的創新。

【參考文獻】

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[2]《通靈男孩諾曼》中定格動畫、彩色三維打印及后期特效的結合[J].現代電影技術，2012（11）.

[3]李昀蕓，吳幫萍.3D掃描及3D打印技術在定格動畫中的新應用[J].2014（12）.

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關鍵詞：3D打印 快速成型 工作原理 發展展望

中圖分類號：TP391.73 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2017）01（c）-0001-03

3D打?。═hree Dimensional Printing，3DP），是根據數字模型，運用塑料、金屬等粉末狀的可粘合材料，通過逐層構造的方法來生成實體物品的一種成形技術。目前，3D打印被普遍關注，隨著大部分組織和個人對其的大力推進， 3D打印技術在科學研究、航空航天、醫療等許多重要領域得到了應用，并對上述行業發展產生了極其顯著的影響（見圖1）。[1]因此對3D打印的調研工作非常具有價值和時效性。

1 3D打印技術的分類及原理

1.1 3D打印技g的分類

3D打印技術從20世紀90年展到現在，已發展出多個分支，為了更直觀清楚并全面地表現3D打印技術的類別，故列出表1供讀者查閱。

1.2 FDM技術的原理

鑒于調研的時間和條件限制，該文在此只介紹熔融沉積型技術（FDM）的原理，此技術是該文在創新項目中主要依托的技術，也是近年來世界上使用最多，得到應用最為普遍的3D打印技術，在3D打印中具有代表性。對FDM技術的開發開始于20世紀90年代，同時期電腦電子控制模塊也發展迅猛，對信息技術的依托使得3D打印的產品在制造精度和速度上得到了顯著提升，再加上塑料材料的便宜易得，使得FDM技術力壓群雄，在所有3D打印技術中發展最為迅速。該技術通俗地說類似于“搭積木”，其使用的硬件包括：送絲機構、熱熔噴頭、動作控制機構、成型室、工作平臺。FDM工作原理是將絲狀的塑料材料，通過送絲機構擠進已提前加熱的噴嘴中，材料在噴嘴中融化，從而具有流動性以供打印。動作控制裝置根據數字建模將噴頭送至指定位置，噴頭將熔融的塑料材料擠出凝固，此時動作控制系統根據先前設定好的路徑在二維平面上運動，當一層制作完成后，運動控制系統上升一層，繼續按上述構造平面，最后層層堆積形成了最終的產品。其系統組成和工作原理如圖2所示[5]。

2 3D打印技術的應用

當前3D打印技術應用很是普遍，限于調研的時間限制，該文僅以FDM技術和EBSM技術為例介紹3D打印技術當前的應用。FDM技術以塑料、樹脂為原料，是目前為止所使用的3D打印技術中最為普及的。EBSM技術是目前主流的以金屬為原料的3D打印技術。以這兩種技術為例能夠充分體現目前3D打印技術所獲得的應用。（如圖3）

2.1 FDM技術的應用

FDM技術作為研發時間最長、應用最為普遍、最為成熟的3D打印技術之一，在多個領域均得到很好的使用。在工業上，FDM技術使數字模型快速轉變為實體模型的設想變成了現實，相對于以零件切割、焊接技術為主的傳統加工方法。FDM技術實現了對擁有復雜曲面、加工難度大的小型零件的快速精確制造，并且不需提前制造模具等輔助工具，使得生產成本顯著下降。在醫學上，利用FDM技術，能夠打印出一些組織與器官模型，為醫生進一步了解患者病情、制定醫療方案提供便利。甚至可以直接打印出人的骨骼和器官，拯救無數人的生命；在食品加工行業，3D打印巨頭3D Systems公司與好時合作，正在全力研發可用于制造食品的3D打印機，將適合3D打印的巧克力等食材融化后，制造出個性化的食品。

2.2 EBSM技術的應用

電子束選區熔化技術（EBSM）采用高能電子束作為加工熱源，掃描成形可以通過操縱磁偏轉線圈進行，且電子束具有的真空環境，還可以避免金屬粉末在液相燒結或熔化過程中被氧化。近年來，世界上主要的大國都在加緊對EBSM技術的研發。目前看來，在醫學方面的研究已接近成熟，而在航空航天等領域的研究也在有條不紊地進行著。美國波音機器人工廠及NASA Marshall 空間飛行器中心的研究方向，是飛行器及火箭發動機結構制造以及月球或空間站環境下的金屬直接成形制造。（如圖4）

3 3D打印技術的發展現狀

3D打印技術從20世紀90年代開始研發至今，已經歷了幾十年的發展與創新，目前技術較先前已有了飛躍式的發展，技術近乎成熟，最新的科研成果表明，現在的3D打印技術已能夠在10 μm厚度的平面上打印超過600 dpi的物體，并可實現24位色彩的彩色打印。

就當前而言，在快速成型設備行業中，有代表性的設計制造商有美國的3D Systems、Stratasys以及英國的wiiboox、Reprap等。

3D Systems公司作為目前國際上最大的3D打印開發公司，在快速成型設備領域有著主導地位。目前，3D systems公司已制造出可實現600萬彩表現的全彩3D打印機。

4 3D打印技術當前所遇到的攔阻

雖然經歷了幾十年的創新探索并且如今在各個領域得到普遍的應用，但3D打印技術仍然有許多缺陷有待解決，如支撐材料消耗量巨大、系統精度低、制造過程冗長以及支持的打印材料的局限性等。

缺陷一：支撐材料消耗量大，目前的3D打印不可避免地要使用支撐材料，不然模型是無法成型的，但當需要制作一個結構復雜、表面不平整的物體時，3D打印機往往需要使用大量的支撐材料，使得制作成本大大提高，并且降低了制作效率。對此，該文建議可引入五軸加工技術，使得打印機可以不局限在一個平面里進行打印，并綜合運用車銑技術，使得支撐材料的使用量降低并在一定程度上加快3D打印的速度。

缺陷二：打印材料限制性較大。當前3D打印可使用的材料存在許多限制。而能夠用于打印的材料也有一定的缺陷，如FDM技術所用的塑料、樹脂等材料易受潮，這將使材料在打印時無法完全熔融，并造成熱熔噴頭的堵塞，對物體的最終成型產生十分不利的影響。塑料在熔融到凝固的過程中，由于其擁有收縮性的特性，可能會導致在打印中物體的變形，導致加工精度下降，材料浪費，該文在此提出的改進辦法主要是選用收縮率低的材料、采用恒溫艙等。

5 3D打印技術的展望――無支撐化3D打印技術的實現

3D打印技術發展至今，一直繞不開的一個話題便是支撐材料，支撐材料使得3D打印物體的種類和樣式得到了巨大的擴展，但同時也帶來了使用成本的提升，如果可以實現無支撐化的3D打印，實現打印的零耗損，3D打印的材料和時間成本將大大降低。該文在此介紹兩種可能實現無支撐的3D打印技術。

5.1 懸浮3D打印技術

這是一項波音公司提出并主導的項目，該技術主要的目的是利用磁懸浮技術使得被打印物體可以懸浮于空中，若這項技術實現，那么在3D打印^程中物體將可以一直保持自己的結構而不變形。并且噴頭可以從任意角度對物體進行打印。當前這項技術還處于理論層面，并沒有得到實際應用，但是這項技術一旦成功，必將使3D打印乃至整個快速成型行業得到質的飛躍。

5.2 HSS技術

高速激光燒結技術（High Speed Sintering，HSS）是目前謝菲爾德大學增材制造研究中心（The Centre for Advanced Additive Manufacturing （AdAM） at The University of Sheffield）重點研究的項目，并且已取得了一定的進展。把熔融的粉末狀金屬在低溫燒結成打印物體，從而擺脫3D打印對支撐材料的依賴。HSS技術的實現主要基于低共熔合金，這種合金由于熔點的差別，會在一個較低的溫度便急速冷卻凝固，在這個速度下，無論是擁有多么復雜曲面的幾何物體，都可以在沒有支撐結構的情況下成形，從而實現無支撐打印。

6 大學生創新創業訓練項目――3D打印平臺的制作與改進

6.1 研究目的

3D打印是根據數字模型，運用塑料、金屬等粉末狀的可粘合材料，通過逐層構造的方法來生成實體物品的一種技術。目前，3D打印技術在各個領域都有著普遍的運用，該小組希望通過細致并深入的調研，全面了解3D打印技術，并制造出有實用性的3D打印機。

6.2 項目簡介

該小組通過查閱國內外多種期刊文獻，并通過實際使用3D打印機，觀察其打印過程，對3D打印技術的原理、現狀及今后的發展趨勢都有了一定的了解并產生了自己對此技術的見解。并基于前期深入的調查研究和Reprap公司的開源3D打印機Prusa I3，自行制造出可用的、穩定的3D打印平臺。

6.3 預期效果

基于前期深入的調查研究，該小組將會基于Reprap公司的開源3D打印機Prusa I3，自行制造出可用的、穩定的3D打印平臺。制作材料主要包括金屬、亞克力板、電路板及用3D打印技術制作出的零件，硬件構建完成后，經過一系列的軟件調試和精度調控后，做成可以制作合乎要求的3D打印成品的3D打印平臺。（如圖5）

6.4 項目特色與創新體現

（1）3D打印技術作為一種簡單快捷的快速成型技術，目前已在多個領域得到了普遍應用，具有很強的實用性和深入研究價值。

（2）該組將自行制造出完全可用，精度合乎要求的3D打印平臺。

（3）3D打印機的部分硬件由3D打印技術制造完成，充分體現3D打印技術的創新性和相較傳統制造業的優勢制成的打印平臺將可以制造出各種模型及零件，節約時間及經濟成本。

7 結語

3D打印技術現在還在發展的上升階段，雖然我們看到了現在還有很多技術難關，比如彩色打印和懸浮打印很難實現，這都是目前急需改進和發展的東西。不過也有許多地方是目前就可以進行改進和發展的，可以像我們剛才提到的那樣從材料上進行改進，或對加工水平進行改進，比如用五軸加工進行改進，把五軸加工結合起來或者是通過對算法和控制系統的改進，達到提高加工精度的目的。相信在不久的將來，3D打印技術能有更好的發展，能做到想打印什么就打印什么，當然，這就需要我們大家共同的努力了。

參考文獻

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[3] 郭日陽.3D 打印技術及產業前景[J].自動化儀表，2015（3）：5-8.

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【關鍵詞】3D打印 中學 創新教育

引言

3D打印技術是科學技術不斷進步與創新的產物，它是一種新型的科學技術，廣泛運用于我國的各領域當中。隨著3D打印技術的發展，3D技術逐漸引起了教育領域研究學者的注意，一些國家和組織開始致力于3D打印技術教育應用的研究。作為時展的主流，將3D打印技術運用于中學教育當中，不僅可以實現教學理念、手段和領域的創新，還能夠為學生的成長和學習提供技術支持。

1、3D打印技術教育創新的局限性

1.1缺乏頂層設計

缺乏頂層設計與系統規劃，是目前制約我國3D打印技術發展的因素之一。3D技術教育應用的發展離不開新的理念、思想、方法和途徑，必須依賴于STEM教育創新，并且將科學、工程、藝術等學科有效結合。不僅如此，3D打印技術的發展要求教師積極挖掘教育資源，靈活運用工程情境解決生活實際問題。

1.2缺乏技術支持

3D技術的推廣與使用為產業升級和自主創新提供了源源不絕的動力，它象征著信息化時代的到來。雖然我國目前投入了大量的時間與精力在3D打印技術、顯示技術的研究上，但是對于3D技術的可視化表達、相應的支持工具、展示工具以及播放平臺方面的研究尚未完善。只有給予3D打印技術必要的技術支持，才能保證3D打印技術的教育創新應用能夠發揮自身的優勢與職能[1]。

1.3缺乏教育資源

由于3D資源的開發周期長，因此對于制作公司的專業知識和實踐經驗方面要求嚴苛，需要消耗大量的人力、物力和財力。國外在3D資源開發方面遠遠領先于我國，因此國外部分數字內容生產商所開發的3D資源已經普遍應用于校園當中，但是目前而言我國對于3D資源十分匱乏，這是由于我國部分開發人員對于資源設計和開發流程不了解、不熟悉而造成的。

2、3D打印技術的教育創新應用

2.1營造真實的問題情境

眾所周知，對于知識的學習離不開活動情境的創造，教學活動無法脫離情境創造而單獨存在。隨著教育體制改革的不斷深入，我國已經逐步實現由傳統教育向素質教育的過渡和轉變。素質教育強調教學活動緊密聯系生活實際，在學習過程中要將理論知識與生活實際、生活情境有機結合起來。由于工科學習自身的特殊性，學生只能借助電腦完成圖稿設計，并且通過科學技術進行模擬演示而無法應用于現實的實驗和探究當中[2]。然而，3D打印機的推廣和使用恰到好處地解決了這一問題，它能夠將模型通過3D打印技術打印出來，幫助學生構建真實的問題情境，以完成模型的制造、實驗和探究。經研究調查顯示，將3D打印技術應用于教育創新當中，不僅可以激發學生的學習積極性，還能夠有效降低科學研究的時間和成本。

2.2輔助教學

作為教學的輔助工具，3D打印技術服務于中學創新教育當中，尤其是在培養學生視空間能力方面優勢突出。視空間是人類智能結構的核心部分，尤其是在學習物理、設計、藝術等抽象知識時，視空間能力發揮著至關重要的作用，視覺空間能力的高低，在一定程度上影響了學生的成績。作為教學的輔助工具，3D打印技術能夠有效培養、提高學生的視空間能力。3D打印技術自身得天獨厚的優勢使得其可以打破圖形的束縛，打印出任意復雜結構的教學模型，改變了傳統教育課堂上缺乏立體模具的局面。有了3D打印技術的干預和介入，枯燥、抽象的理論知識可以以生動、具體的形象展現在學生的面前，有助于學生的理解和記憶，是提高學生學習能力的關鍵。

2.3評價教學效果

除了上述的幾點之外，3D打印機在中學創新教育的應用前景上還包括教學評價方面。對于設計相關的師生而言，3D打印技術的出現無疑給設計專業的學生帶來了史無前例的驚喜[3]。深受傳統教學觀念的制約，過去教師只能借助計算機觀看學生的模型制作和圖形設計，而無法體會和操控實際制作出來的模型，這在一定程度上影響了教學效果評價公正性與公平性。然而，3D打印機具有操作簡單、環境無限制的優勢，能夠直接將模型進行打印，并且通過后期的打磨、上色等，幫助學生的模型兼具外觀性和實用性。教師通過實際觀察、操作學生制作的模型，可以對學生進行全方位綜合性的評價，并且及時指正學生在設計之中的不足與缺陷。

3、結束語

隨著科學技術的進步與發展，3D打印技術與中學創新教育的有機結合將中學創新教育向智能化、便捷化的方向推進，并且通過3D打印技術的運用以體現和提升中學創新教育的價值。

【參考文獻】

[1]王娟，吳永和，段曄等. 3D技術教育應用創新透視[J]. 現代遠程教育研究，2015，01：62-71.

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3D打印技術就是這些新興技術中的一項?！督洕鷮W人》雜志認為3D打印技術將成為第三次工業革命的關鍵性技術，將改變大規模生產的方式。3D打印技術即快速成型技術的一種，它是以一種數字模型文件為基礎，運用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料，通常通過逐層打印的方式來構造物體的技術?？焖俪尚图夹g是20世紀80年展起來的一種制造新技術。3D打印機能夠實現從計算機的軟件設計虛擬三維模型到打印出實物的功能，具有打印精度高、易用性、個性化等特點。3D打印機所采用的材料基本是一些可以發生固化反應的材料。如今，可以用作3D打印材料的原材料更加多樣化，包括陶瓷、金屬、樹脂、塑料、高纖維等，甚至包括人體細胞培養液。3D打印機的種類豐富，根據目前的應用可分為兩大類：一類是粉劑3D打印機，另一類是噴塑3D打印機。

粉劑3D打印機是通過使用粉劑材料和添加劑來創建對象的連續層，并以疊加工藝的方式，一層一層地構建實體。每一層的打印過程均分為兩步：先在需要成型的區域噴灑一層特殊膠水，膠水液滴本身不大，且不易擴散；然后噴灑一層均勻的粉末，粉末遇到膠水后會迅速固化黏結，而沒有膠水的區域仍保持松散狀態。這樣在一層膠水一層粉末的交替下，打印成型。打印結束后只需掃除松散的粉末即可得到模型，而剩余粉末還可以循環利用。

噴塑3D打印機的工作原理采取逐層累積的方式。這種方式類似于制作奶油蛋糕的方式，逐步累加上來。但是，3D打印機需要預先知道如何進行累加，累加成什么樣子。首先，需要在計算機上設計三維模型。而后，將三維模型的數據傳送到3D打印機，打印機將液態材料傳送至打印頭，利用打印頭在一個托盤上噴出超薄的液體層，并經過紫外線照射進而凝固。

3D打印運用于教育教學中有多種方式。隨著近幾年3D打印技術的成熟，以及教育工作者的參與，國內已經有非常多的學校將3D打印技術納入到自己的課程體系中，或是出現在不同課程中作為工具使用。有的學校采取獨立開設3D打印設計的校本課程，供感興趣的學生選修學習。課程重點基本是掌握桌面級3D打印技術，并在生活中發現問題，用3D打印技術改造事物。也有的學校將課程重點放在了3D打印技術與各個學科的緊密結合上，開發出了不同的3D打印專題領域，包括藝術類、工程類、科學類等。還有的學校甚至將3D打印課程設置為全年級必修課，給全體學生更多接觸3D打印技術、運用3D打印技術的機會。

無論以何種方式開展課程，3D打印課程對于學生來說重點培養的是他們在四方面的能力：空間思維能力、工程改造能力、科學探究能力和藝術表達能力。這四方面的能力并非3D打印課程必須涵蓋的，而是需要在課程深入實施過程中根據學生不同個性與需求去不斷激發的。

空間思維能力。學生在初步接觸三維軟件建模過程中，需要不斷嘗試、試錯、驗證并尋找空間規律。空間立體思維是建立在真實三維的場景中的，但是在創建過程中還需要綜合考慮平面透視原理。學生需要巧妙地運用各種切割、推拉、延展、分段、旋轉、跟蹤軌跡等工具的，創建不同的三維模型。學生對點線面有了更進一步的認識之后，對空間中點線面的關系才會有更多可操作性的體會。

工程改造能力。3D打印技術可以打印出各種各樣的物件，但是大部分物件需要符合最基本的工程力學原理、工程結構原理等。通過對不同難度的物件創造，學生們能在動手實踐與模型設計修復中不斷提升自己的工程改造能力。

科學探究能力。學生們可以將科學原理運用于具體的科學探究活動中，借助3D打印技術能夠更加深入地實現不同場景的驗證過程。學生們通過設計模型投入實驗場景，根據實驗場景反饋數據改進設計方案，再到具體的實驗場景。3D打印技術讓過去很多只能停留于紙面的公式驗算，變成了可以“看得見，摸得著”的具體驗證。基于設計的科學探究有了進一步的發展。