3D打印走進(jìn)教育領(lǐng)域，爆發(fā)吧！

在剛過去的11月份，3D打印巨頭Makerbot做了一個(gè)決定，不再將家庭消費(fèi)領(lǐng)域列為最主要的目標(biāo)市場，將更多資源向著專業(yè)和教育領(lǐng)域發(fā)力。并且在之前南極熊參加的佳能魅立方3D打印機(jī)發(fā)布會的時(shí)候了解到，魅立方的市場定位也是教育領(lǐng)域，看來很多公司都把教育應(yīng)用當(dāng)成了桌面級的3d打印機(jī)市場突破口。

南極熊感覺，Makerbot做出這個(gè)決定的時(shí)間還是稍晚了一些。近兩年關(guān)于3D打印技術(shù)在教育領(lǐng)域運(yùn)用的新聞很多，我國很多3D打印生產(chǎn)商早就察覺到這一商機(jī)并開展教育市場的開發(fā)了，像極光爾沃去年便成立了教育服務(wù)事業(yè)部，針對不同年齡階段學(xué)生的特點(diǎn)開發(fā)了相應(yīng)的3D打印培育課程，并設(shè)立了不同的配套方案，致力于為高校、中小學(xué)校學(xué)生全面而個(gè)性化的3D打印教育服務(wù)。而這兩年，參加各種教育展的3D打印企業(yè)也多了起來，仿佛大家都嗅到了教育市場這塊巨型蛋糕的香味。

3D打印教育市場有多大?

3D打印歷經(jīng)30多年的發(fā)展，已經(jīng)進(jìn)入了快速發(fā)展期。環(huán)保、零庫存、創(chuàng)新等優(yōu)勢使3D打印技術(shù)廣受歡迎。與3D打印技術(shù)發(fā)展對應(yīng)的是，教育也被提上了重要的日程，開發(fā)3D打印教育成為能否將3D打印技術(shù)潛力運(yùn)用到極致的前提。

美國的America Makes更將3D打印的知識普及戰(zhàn)略范圍定為全社會，包括從一年級到研究生教育，從企業(yè)普通員工到CEO，從家庭主婦到制造商。3D打印將在制造業(yè)中的應(yīng)用越來越廣泛，3D打印將變成強(qiáng)制性教育的一部分，學(xué)校不能錯(cuò)過它，否則，他們將無法正確地為社會需求準(zhǔn)備好他們的學(xué)生。

3D打印機(jī)走進(jìn)青島二中分校校園廣受學(xué)生歡迎

那么，3D打印在教育領(lǐng)域的市場到底有多大?現(xiàn)在還沒有確切的相關(guān)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，給大家提供兩個(gè)數(shù)據(jù)，這兩個(gè)數(shù)據(jù)大概可以從側(cè)面說明這市場有多大：一個(gè)數(shù)據(jù)是從2014到2016年，1萬美元以下的桌面型3D打印機(jī)銷量呈現(xiàn)逐年增長的態(tài)勢，從49.2%竄升到現(xiàn)在的近80%，無論這些桌面3D打印機(jī)銷往什么行業(yè)，這個(gè)增幅無疑是巨大的;另一個(gè)數(shù)據(jù)是，2015年我國教育經(jīng)費(fèi)總投入為3.6萬億元，占GDP的4.26%，比上年增長10.13%。有消息稱，我國教育經(jīng)費(fèi)總投入在未來有望逐步提高到世界平均水平，即占GDP的7%左右。那么，提前布局占領(lǐng)這個(gè)龐大的市場就成為3D打印生產(chǎn)商的必然選擇。

有教育專家認(rèn)為，在當(dāng)前階段，把3D打印的市場方向定位于專業(yè)和教育領(lǐng)域是十分明智的。其實(shí)早在2014年初，原國家航空航天部林宗棠部長便向中央寫報(bào)告建議3D打印技術(shù)要從娃娃抓起，在全國青少年中播種十萬顆3D打印創(chuàng)新種子。隨后，“3D打印創(chuàng)新教育播種”計(jì)劃被國務(wù)院及相關(guān)部委批準(zhǔn)立項(xiàng)。

當(dāng)時(shí)林宗棠部長就指出，在這場技術(shù)大潮背景下，我國3D打印技術(shù)的推廣與普及還與國外存在一些差距，他敏銳地意識到，學(xué)校是發(fā)展自主3D打印技術(shù)的沃土，一臺機(jī)器放在學(xué)校里，就意味著至少有幾十甚至幾百人受益——校園無疑是3D打印技術(shù)普及的絕佳始發(fā)站。

當(dāng)3D打印走進(jìn)教育行業(yè)成為一種常態(tài)，3D打印就注定將顛覆傳統(tǒng)的教育方式。

3D打印將顛覆傳統(tǒng)的教育方式

英國著名教師戴夫懷特曾說過：“如果你能抓住學(xué)生的想象力，你就能抓住他們的注意力!”毫無疑問，3D打印可以幫助老師們做到這一點(diǎn)。

事實(shí)表明，某些在傳統(tǒng)教育中表現(xiàn)不好的學(xué)生，主要是因?yàn)閷�理論性太�?qiáng)的課程沒有興趣，雖然靠死記硬背抽象概念可以通過考試，但考試過后很多知識點(diǎn)會很快忘記。而3D打印能讓抽象的課程變得具體，視覺和觸覺兼具的學(xué)習(xí)方式可以讓枯燥的課程變得生動起來，具有很強(qiáng)的誘惑力。在觸覺學(xué)習(xí)中，學(xué)生不是在黑板或顯示器上簡單地看文字或圖形，而是通過他們的觸覺抓住核心概念的三維模型，這樣能夠幫助學(xué)生吸收和消化知識，使學(xué)生不輕易遺忘所學(xué)的課程。

這些3D打印出來的玩具對學(xué)生們有著極大的吸引力

3D打印鍛煉學(xué)生的動手能力

據(jù)了解，在美國，幾乎所有學(xué)校都開設(shè)了3D打印的課程。在美國阿拉巴馬州的萊姆斯通職業(yè)技術(shù)中心，當(dāng)?shù)馗咧袑W(xué)生使用3D打印機(jī)進(jìn)行設(shè)計(jì)和建模，學(xué)生可以操縱并深入研究這些模型，同時(shí)對設(shè)計(jì)進(jìn)行修改。此外，STEM研究院已經(jīng)宣布與公司Stratasys公司合作，將3D打印機(jī)整合到有編程課程的班級中。

近兩年，我國也越來越多的學(xué)校，開始探索3D打印技術(shù)在教育領(lǐng)域的應(yīng)用，應(yīng)用也越來越多元化了。教師們不僅可以利用3D打印模型進(jìn)行教學(xué)，還可以利用該技術(shù)訓(xùn)練學(xué)生的創(chuàng)造力，使其得以快速驗(yàn)證設(shè)計(jì)概念，制作和修改模型。

比如：在數(shù)學(xué)課上，打印出一個(gè)幾何體的模型，便可以更直觀地幫助學(xué)生了解幾何內(nèi)部各元素之間的聯(lián)系;美術(shù)課上，將平面設(shè)計(jì)的作品制作成3D版本的藝術(shù)品以及一些基本的模型，已經(jīng)成為現(xiàn)實(shí);化學(xué)課上，老師可以將分子模型打印出來展示，有利于學(xué)生理解化學(xué)反應(yīng)的過程;生物課上，打印出細(xì)胞、病毒、器官和其他重要的生物樣本，比起平面圖要直觀得多;地理課上，可以打印地形地貌、氣候形成的因素等模型，豈不比老師憑空比劃向?qū)W生傳達(dá)知識好?歷史課上，可以打印出一些文物古跡、歷史人物模型來讓學(xué)生更懂得“以史為鏡”……

在專業(yè)設(shè)計(jì)上，創(chuàng)新學(xué)習(xí)者可以進(jìn)行課程內(nèi)容的學(xué)習(xí)和試驗(yàn)設(shè)計(jì)，如建筑、醫(yī)學(xué)、生物學(xué)、汽車工程、繪畫、圖形設(shè)計(jì)、歷史考古等。在機(jī)械設(shè)計(jì)和工業(yè)設(shè)計(jì)等專業(yè)，3D打印機(jī)能夠直接創(chuàng)建出外觀原型，使學(xué)生們能夠以三維形式評估自己的設(shè)計(jì);可以制作任意復(fù)雜度的模型，這些模型可以進(jìn)行噴砂處理和上漆，作為生產(chǎn)模型的復(fù)制品……

一位老師正拿著3D打印模型給學(xué)生講課

3D打印運(yùn)用到教學(xué)課堂上，生動的DIY和立體化的學(xué)習(xí)方式，能使學(xué)生獲得的主體體驗(yàn)更加真實(shí)、直觀。他們能切實(shí)地參與到教學(xué)的各個(gè)環(huán)節(jié)，既是問題的提出者，也是問題的解決者。既可以提高學(xué)習(xí)者的動手能力和參與能力，又可以激發(fā)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)積極性，培養(yǎng)學(xué)習(xí)者的創(chuàng)新性和創(chuàng)造力。而老師可以通過3D打印的實(shí)體模型，展開多層次、多角度的教與學(xué)活動。

目前眾多的3D打印教育模式，大都傾向于：3D打印技術(shù)入門級教育并不涉及高深的CAD建模，激光學(xué)、材料學(xué)、仿真優(yōu)化等領(lǐng)域的知識。對于3D打印入門教育來說，重點(diǎn)并不是3D打印技術(shù)本身，3D打印技術(shù)成為實(shí)現(xiàn)學(xué)生創(chuàng)作能力和想象力的載體。3D打印可以打印出來的細(xì)胞或器官，或打印任何個(gè)性化的模型或設(shè)備。也可以通過3D打印的模型來對深奧的化學(xué)、物理、生物和數(shù)學(xué)知識進(jìn)行形象的理解。還可以用來完成社會化的課業(yè)，包括用來幫助測試原型，展示工程解決方案。并且，還可以通過3D打印技術(shù)激發(fā)學(xué)生的美感和創(chuàng)作靈感，包括對不同的紋理、復(fù)雜的幾何形狀結(jié)構(gòu)的創(chuàng)作。

大學(xué)的學(xué)歷教育將不局限于如何操作和研發(fā)工業(yè)級的3D打印設(shè)備本身，而是成為關(guān)注整個(gè)3D打印生態(tài)圈的交叉學(xué)科�？梢云�重于如何使用與研發(fā)工業(yè)級的3D打印技術(shù)，如何在航空航天、汽車、生命科學(xué)等領(lǐng)域?qū)?D打印技術(shù)的潛能開發(fā)出來，如何運(yùn)用軟件實(shí)現(xiàn)對3D打印的過程和結(jié)果的控制并達(dá)到想要的質(zhì)量水平，如何運(yùn)用3D打印過程中參數(shù)的變化這一系列的大數(shù)據(jù)來提升打印過程的流程化水平等等。

小編認(rèn)為，技術(shù)如果想有所突破，首先得有一大批感興趣的人，學(xué)生無疑是最好的群體。他們頗具好奇心與創(chuàng)造力，通過對技術(shù)進(jìn)行漸進(jìn)式研究，提出自己的想法和創(chuàng)意，再加上不斷發(fā)展技術(shù)的力量，這必將促進(jìn)3D打印技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展。

3D打印進(jìn)入教育領(lǐng)域獲重視

2015年9月，教育部發(fā)布的《關(guān)于“十三五”期間 全面深入推進(jìn)教育信息化工作的指導(dǎo)意見》中提到：“有條件的地區(qū)要積極探索新技術(shù)手段在教學(xué)過程中的日常應(yīng)用，探索STEAM教育、創(chuàng)客教育等新教育模式”。

STEAM教育指科學(xué)(Science)、技術(shù)(Technology)、工程(Engineemg)、藝術(shù)(Art)、數(shù)學(xué)(Mathematics)教育。知識經(jīng)濟(jì)時(shí)代教育目標(biāo)之一是培養(yǎng)具有STEAM素養(yǎng)的人才，提高國家人力資源水平繼而提升國家競爭力。

STEAM強(qiáng)調(diào)學(xué)生的設(shè)計(jì)能力、批判性思維和問題解決能力。3D打印技術(shù)引入到教育領(lǐng)域，有助于推動SETAM教育，培養(yǎng)學(xué)生的藝術(shù)素養(yǎng)、科技素養(yǎng)和數(shù)字化素養(yǎng)等等，將不僅關(guān)乎“字節(jié)”，還關(guān)乎實(shí)物。而目前，中國主流的STEAM教育是機(jī)器人教育、編程教育、以及3D打印等。

學(xué)生攜3D打印作品參加學(xué)校開展的創(chuàng)新比賽

教育模式的與時(shí)俱進(jìn)，校園，成了3D打印這項(xiàng)技術(shù)的著陸點(diǎn)。想象力、創(chuàng)造力兼?zhèn)涞膶W(xué)生們成為最有可能同時(shí)手握科幻與現(xiàn)實(shí)的人。盡管當(dāng)前大多數(shù)3D打印機(jī)價(jià)格還相對昂貴，但隨著技術(shù)的成熟，各方為了搶占教育市場或可能引發(fā)價(jià)格戰(zhàn)，從而使3D打印機(jī)的價(jià)格進(jìn)一步下降，加上教育部門的重視，以及一些項(xiàng)目正積極地推進(jìn)3D打印機(jī)的教育應(yīng)用，也許，未來我們可能在九年義務(wù)教育階段普及3D打印技術(shù)教育。當(dāng)然，這需要教育行政部門、企業(yè)和學(xué)校共同努力。

為什么是現(xiàn)在?

事實(shí)上，3D打印最早是在美國、歐洲等一些發(fā)達(dá)國家的校園中進(jìn)行推廣的。緊接著，在日本，韓國等國家開始風(fēng)行，很多校園開始開設(shè)3D打印課程。這為中國進(jìn)行相關(guān)探索提供了很多實(shí)用、有價(jià)值的經(jīng)驗(yàn)參考。

為什么說現(xiàn)在正好是3D打印進(jìn)入教育領(lǐng)域的最好時(shí)機(jī)?

除了前文論述的“3D打印和學(xué)校里面的課程聯(lián)系得越來越緊密”外，南極熊認(rèn)為，當(dāng)前這項(xiàng)技術(shù)的學(xué)習(xí)門檻已經(jīng)很低了——現(xiàn)在的3D打印機(jī)無論是在操作上、性能上、還是在質(zhì)量上，都是前幾年的機(jī)器無法比擬的。越來越簡易化的建模軟件，甚至可以讓小孩子通過手指頭來操作;3D打印機(jī)的操作設(shè)計(jì)也越來越智能人性化，極其方便掌握。杭州市少年宮的3D打印課程老師向記者介紹，現(xiàn)在不少學(xué)校都有采購打印設(shè)備，并將3D打印作為拓展型課程，孩子在學(xué)校里就能學(xué)到這項(xiàng)技能，最小的孩子三四年級就可以開始學(xué)。

學(xué)生們在上3D建模課

此外，在政府大力支持與引導(dǎo)下，在眾多3D打印企業(yè)、聯(lián)盟的宣傳推廣下3D打印技術(shù)的社會接受程度在不斷增加，隨著“中國智造”、制造業(yè)升級轉(zhuǎn)型等概念及目標(biāo)的提出，中國社會正在從上至下形成一股以創(chuàng)新至上的良好風(fēng)氣。很多教育者認(rèn)為，孩子越早接觸3D打印機(jī)，越能適應(yīng)未來的社會，因?yàn)槲磥?D打印正在工作及每天的日常生活中變得越來越重要。

社會認(rèn)識已經(jīng)形成，3D打印也已經(jīng)不是什么“高大上”到觸不可及的高端技術(shù)，在這個(gè)教育市場方興未艾的時(shí)刻，不加速搶占市場喝上“頭啖湯”更待何時(shí)?

3D打印進(jìn)入教育領(lǐng)域應(yīng)注意什么?

南極熊曾看到某位在3D打印教學(xué)領(lǐng)域工作了三年的教育者寫下他的感悟與思考，他說：“(3D打印技術(shù)教育)沒有獨(dú)特教學(xué)思想引導(dǎo)的科技教學(xué)是不完整的;沒有良性商業(yè)運(yùn)作的課外教育是不長久的;沒有煥然一新教學(xué)評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)是不完善的;沒有線上線下的交互是無法滿足未來素質(zhì)教育需求的�！�

從設(shè)備銷售角度而言，由于尚未擺脫同質(zhì)化競爭的桌面級3D打印機(jī)占較大比重，而近兩年生產(chǎn)成本較低的開源3D打印機(jī)也大量涌現(xiàn)市場，在學(xué)校等教育機(jī)構(gòu)多采用招標(biāo)采購大單的模式下，不可避免將價(jià)格戰(zhàn)等無序競爭帶入其中。校方作為消費(fèi)者，對3D打印最重要的標(biāo)準(zhǔn)并不完全了解，而目前3D打印機(jī)生產(chǎn)的統(tǒng)一國家質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)尚未出爐，國家采購目錄中也沒有推薦3D打印機(jī)，因此很多學(xué)校在采購時(shí)無法獲得指導(dǎo)性思路，進(jìn)一步加重了招標(biāo)中的價(jià)格權(quán)重。

另外，令南極熊尤為擔(dān)心的是學(xué)生們在接觸3D打印機(jī)時(shí)的安全問題，畢竟任何產(chǎn)品應(yīng)用于教育領(lǐng)域，安全性都是放在首位的。極大多數(shù)桌面級3D打印機(jī)被設(shè)計(jì)成“開放式”而目前在教學(xué)中應(yīng)用最普遍的是SLA和FDM兩種3D打印技術(shù)。拿FDM技術(shù)來說，這項(xiàng)熔融沉積技術(shù)，是通過將材料熔化，然后一層一層地堆積而形成一個(gè)物體。

目前，我們見到的大多FDM打印機(jī)是開放式設(shè)計(jì)，在材料(主要是塑料)熔化的過程中，或多或少會散發(fā)出有害氣體，無論是ABS材料還是PLA材料都不可避免地出現(xiàn)這一問題，這些有害氣體直接排放在教室中，對學(xué)生的身體造成損害。希望制造商未來能開發(fā)出無毒打印材料以及更加安全的設(shè)備，相信這也是桌面3D打印機(jī)的發(fā)展走向。

結(jié)語
目前,世界各國都在展開3D打印技術(shù)的研發(fā)和市場開發(fā)。隨著3D打印時(shí)代的來臨，各種行業(yè)將面臨巨大的變革，教育行業(yè)自然不能例外。可以預(yù)見，隨著政府的引導(dǎo)，大企業(yè)對3D打印的興趣日益濃厚，原材料成本就會隨之下降，同時(shí)打印機(jī)技術(shù)也會不斷改進(jìn)。相信隨著時(shí)間的推移，3D打印機(jī)的性價(jià)比會越來越高。3D打印技術(shù)走進(jìn)課堂指日可待了，讓我們做好準(zhǔn)備，迎接教育大變革時(shí)代的來臨

來源：3D打印商情
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