3D打印走進教育領域，爆發(fā)吧！

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

南極熊感覺，Makerbot做出這個決定的時間還是稍晚了一些。近兩年關于3D打印技術(shù)在教育領域運用的新聞很多，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事業(yè)部，針對不同年齡階段學生的特點開發(fā)了相應的3D打印培育課程，并設立了不同的配套方案，致力于為高校、中小學校學生全面而個性化的3D打印教育服務。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)中的應用越來越廣泛，3D打印將變成強制性教育的一部分，學校不能錯過它，否則，他們將無法正確地為社會需求準備好他們的學生。

3D打印機走進青島二中分校校園廣受學生歡迎

那么，3D打印在教育領域的市場到底有多大?現(xiàn)在還沒有確切的相關統(tǒng)計數(shù)據(jù)，給大家提供兩個數(shù)據(jù)，這兩個數(shù)據(jù)大概可以從側(cè)面說明這市場有多大：一個數(shù)據(jù)是從2014到2016年，1萬美元以下的桌面型3D打印機銷量呈現(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打印機銷往什么行業(yè)，這個增幅無疑是巨大的;另一個數(shù)據(jù)是，2015年我國教育經(jīng)費總投入為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，提前布局占領這個龐大的市場就成為3D打印生產(chǎn)商的必然選擇。

有教育專家認為，在當前階段，把3D打印的市場方向定位于專業(yè)和教育領域是十分明智的。其實早在2014年初，原國家航空航天部林宗棠部長便向中央寫報告建議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”計劃被國務院及相關部委批準立項。

當時林宗棠部長就指出，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，學校是發(fā)展自主3D打印技術(shù)的沃土，一臺機器放在學校里，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3D打印走進教育行業(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。

事實表明，某些在傳統(tǒng)教育中表現(xiàn)不好的學生，主要是因為對理論性太強的課程沒有興趣，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習方式可以讓枯燥的課程變得生動起來，具有很強的誘惑力。在觸覺學習中，學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，這樣能夠幫助學生吸收和消化知識，使學生不輕易遺忘所學的課程。

這些3D打印出來的玩具對學生們有著極大的吸引力

3D打印鍛煉學生的動手能力

據(jù)了解，在美國，幾乎所有學校都開設了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?shù)馗咧袑W生使用3D打印機進行設計和建模，學生可以操縱并深入研究這些模型，同時對設計進行修改。此外，STEM研究院已經(jīng)宣布與公司Stratasys公司合作，將3D打印機整合到有編程課程的班級中。

近兩年，我國也越來越多的學校，開始探索3D打印技術(shù)在教育領域的應用，應用也越來越多元化了。教師們不僅可以利用3D打印模型進行教學，還可以利用該技術(shù)訓練學生的創(chuàng)造力，使其得以快速驗證設計概念，制作和修改模型。

比如：在數(shù)學課上，打印出一個幾何體的模型，便可以更直觀地幫助學生了解幾何內(nèi)部各元素之間的聯(lián)系;美術(shù)課上，將平面設計的作品制作成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;化學課上，老師可以將分子模型打印出來展示，有利于學生理解化學反應的過程;生物課上，打印出細胞、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生更懂得“以史為鏡”……

在專業(yè)設計上，創(chuàng)新學習者可以進行課程內(nèi)容的學習和試驗設計，如建筑、醫(yī)學、生物學、汽車工程、繪畫、圖形設計、歷史考古等。在機械設計和工業(yè)設計等專業(yè)，3D打印機能夠直接創(chuàng)建出外觀原型，使學生們能夠以三維形式評估自己的設計;可以制作任意復雜度的模型，這些模型可以進行噴砂處理和上漆，作為生產(chǎn)模型的復制品……

一位老師正拿著3D打印模型給學生講課

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

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、材料學、仿真優(yōu)化等領域的知識。對于3D打印入門教育來說，重點并不是3D打印技術(shù)本身，3D打印技術(shù)成為實現(xiàn)學生創(chuàng)作能力和想象力的載體。3D打印可以打印出來的細胞或器官，或打印任何個性化的模型或設備。也可以通過3D打印的模型來對深奧的化學、物理、生物和數(shù)學知識進行形象的理解。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)學生的美感和創(chuàng)作靈感，包括對不同的紋理、復雜的幾何形狀結(jié)構(gòu)的創(chuàng)作。

大學的學歷教育將不局限于如何操作和研發(fā)工業(yè)級的3D打印設備本身，而是成為關注整個3D打印生態(tài)圈的交叉學科。可以偏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、生命科學等領域?qū)?D打印技術(shù)的潛能開發(fā)出來，如何運用軟件實現(xiàn)對3D打印的過程和結(jié)果的控制并達到想要的質(zhì)量水平，如何運用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。

小編認為，技術(shù)如果想有所突破，首先得有一大批感興趣的人，學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)進行漸進式研究，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3D打印技術(shù)的進一步發(fā)展。

3D打印進入教育領域獲重視

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

STEAM教育指科學(Science)、技術(shù)(Technology)、工程(Engineemg)、藝術(shù)(Art)、數(shù)學(Mathematics)教育。知識經(jīng)濟時代教育目標之一是培養(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強調(diào)學生的設計能力、批判性思維和問題解決能力。3D打印技術(shù)引入到教育領域，有助于推動SETAM教育，培養(yǎng)學生的藝術(shù)素養(yǎng)、科技素養(yǎng)和數(shù)字化素養(yǎng)等等，將不僅關乎“字節(jié)”，還關乎實物。而目前，中國主流的STEAM教育是機器人教育、編程教育、以及3D打印等。

學生攜3D打印作品參加學校開展的創(chuàng)新比賽

教育模式的與時俱進，校園，成了3D打印這項技術(shù)的著陸點。想象力、創(chuàng)造力兼?zhèn)涞膶W生們成為最有可能同時手握科幻與現(xiàn)實的人。盡管當前大多數(shù)3D打印機價格還相對昂貴，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)價格戰(zhàn)，從而使3D打印機的價格進一步下降，加上教育部門的重視，以及一些項目正積極地推進3D打印機的教育應用，也許，未來我們可能在九年義務教育階段普及3D打印技術(shù)教育。當然，這需要教育行政部門、企業(yè)和學校共同努力。

為什么是現(xiàn)在?

事實上，3D打印最早是在美國、歐洲等一些發(fā)達國家的校園中進行推廣的。緊接著，在日本，韓國等國家開始風行，很多校園開始開設3D打印課程。這為中國進行相關探索提供了很多實用、有價值的經(jīng)驗參考。

為什么說現(xiàn)在正好是3D打印進入教育領域的最好時機?

除了前文論述的“3D打印和學校里面的課程聯(lián)系得越來越緊密”外，南極熊認為，當前這項技術(shù)的學習門檻已經(jīng)很低了——現(xiàn)在的3D打印機無論是在操作上、性能上、還是在質(zhì)量上，都是前幾年的機器無法比擬的。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打印機的操作設計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)在不少學校都有采購打印設備，并將3D打印作為拓展型課程，孩子在學校里就能學到這項技能，最小的孩子三四年級就可以開始學。

學生們在上3D建模課

此外，在政府大力支持與引導下，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)新至上的良好風氣。很多教育者認為，孩子越早接觸3D打印機，越能適應未來的社會，因為未來3D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)，在這個教育市場方興未艾的時刻，不加速搶占市場喝上“頭啖湯”更待何時?

3D打印進入教育領域應注意什么?

南極熊曾看到某位在3D打印教學領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)沒有獨特教學思想引導的科技教學是不完整的;沒有良性商業(yè)運作的課外教育是不長久的;沒有煥然一新教學評價標準是不完善的;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打印機占較大比重，而近兩年生產(chǎn)成本較低的開源3D打印機也大量涌現(xiàn)市場，在學校等教育機構(gòu)多采用招標采購大單的模式下，不可避免將價格戰(zhàn)等無序競爭帶入其中。校方作為消費者，對3D打印最重要的標準并不完全了解，而目前3D打印機生產(chǎn)的統(tǒng)一國家質(zhì)量標準尚未出爐，國家采購目錄中也沒有推薦3D打印機，因此很多學校在采購時無法獲得指導性思路，進一步加重了招標中的價格權(quán)重。

另外，令南極熊尤為擔心的是學生們在接觸3D打印機時的安全問題，畢竟任何產(chǎn)品應用于教育領域，安全性都是放在首位的。極大多數(shù)桌面級3D打印機被設計成“開放式”而目前在教學中應用最普遍的是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物體。

目前，我們見到的大多FDM打印機是開放式設計，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備，相信這也是桌面3D打印機的發(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�？梢灶A見，隨著政府的引導，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，同時打印機技術(shù)也會不斷改進。相信隨著時間的推移，3D打印機的性價比會越來越高。3D打印技術(shù)走進課堂指日可待了，讓我們做好準備，迎接教育大變革時代的來臨

來源：3D打印商情
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