三維打印教育的分級
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近年來，隨著技術的進步與對工科實踐教育內容的需求，三維打印技術正在越來越多地走進教學領域，在小學、中學、職業教育、高等教育與成人教育的廣度上被教師與學生們廣泛地接受。就像傳統的數學、英語等課程一樣，三維打印教育作為一種新興的教學內容具有相當的深度和廣度，對于不同階段的學生存在分級教學的必然需求，本文將通過對以熔融沉積式（FDM）三維打印技術為例的三維打印技術的系統內容與知識點的分析及其與各教育階段的教學目的與學生學習特點的結合進行討論提供一種明確的教學分級思路，并以具體的 校本課程案例說明其應用于課程設計的方法。
一、三維打印技術簡介
三維打印技術是一種通過對加工材料（即耗材）進行控制性相變和可控動態積累以得到接近目標形體的實體模型的加工方式，是直接從數字三維模型通過分層堆積和增材制造來制造任意復雜內外表面形狀的工件的技術。區別于傳統機加工所需要的基礎建設、設備支持、材料儲備等，三維打印是一種對基建無要求，無噪音、廢液、異味污染，可良好支持異形件制造的加工手段。使用FDM、SLA、DLP等技術的三維打印機，相對于切削機床而言，其設計更接近于一件中小型電器，可被放置于辦公室或教室中，是一種很適宜推廣于學校的設計與加工手段。
二、三維打印技術知識樹拆解與分級
三維打印技術是一門機-電一體化的系統科學，也是一種應用加工技術，這使得針對三維打印技術的教育自然地存在原理與應用的兩條教學線條。從原理的角度出發，三維打印技術所涉及到的知識點包括三維打印與層基制造技術、機械設計原理、創意造型與藝術設計、單片機與電子設計等；而從應用的角度出發，則牽扯到三維打印機的操作、三維設計軟件的使用、模型的前處理與后處理等。對于總體的教學而言，這兩條線條應被設計為互相交織并相輔相成的，對于一個層級的教學，應該配置近似深度的原理課程與應用課程。
每一個具體的教學點也有不同的深度分級，例如對于“三維打印與層基制造技術”這個教學點為例，即可拆分成如下的教學目標：
?。?）對增材制造技術有基本的了解，知道一些典型應用。
（2）知道增材制造技術下屬的不同制造技術的原理，對其分類、區別和具體技術的特定應用場景有明確的了解，能夠在設計時主動引用其中的加工方法。
（3）對全部或部分的具體成型技術有更深刻的了解，了解其現狀、技術沿革與具體工程設計的細分與取舍，能夠主動利用三維打印技術的優缺點并將其體現在加工模型的設計和設備的改良中。
根據建構主義的理論，學生學習的過程是學生在原有知識和經驗的基礎上，對新的知識進行理解和編碼，重新構建自己的知識體系的過程。在工程教育中，學生對老師教授的知識進行吸收理解，將新的知識合并到大腦中的圖式之中，新知識過難或過易都會對學生的構建不利。因此，三維打印教育的課程設計需要根據學生的實際水平，考慮不同等級學生的學習能力、大腦發育情況和起點、需求，針對學生的年齡與教育水平不同帶來的認知能力特性與基礎課程區別進行特異性的設計，將教學點進行取舍、分層與打包，得到一個更有針對性的以三維打印為核心的課程包。
三、三維打印技術課程與學生學習特性的雙向結合
不同年齡層次和學習目標的學生根據其具體情況有著不同的學習需求和特性。在開展三維打印教育時，需注意其課程設計從正向影響因素和反饋影響因素的兩個角度與學生特性的結合。其中，正向影響因素指學生的學習階段所決定的、其所已有知識的深度限定的課程深度與難度；而反饋影響因素指在三維打印教育開展期間，在此課程中學到的知識與思維工具對學生所處教育階段的其他課程的影響與幫助。在針對具體教學需求進行課程設計時，需要將兩個方面的因素都考慮在內，以使三維打印課程能夠提供足夠的知識點而不至于由于架構外知識點過多而打擊學生的學習積極性，并能夠對學生的其他課程和思維模式進行反饋。以上海市普陀區同濟二附中（高中）的三維打印
同濟二附中采取這樣的課程設計是基于其教學目標和學生學習特性的綜合考量。對于高中學生而言，其擁有一定的認知和自我學習能力和基礎的空間幾何與電子學常識，但是缺少正規的工具使用訓練和綜合性機電知識入門，故而在課程設計時對深度要求低、對廣度要求高，并且在三維打印和三維建模的課程中額外增加了與高中立體幾何知識相結合的部分，便于學生理解的同時培養了學生的空間想象能力，在提升學生動手能力、創造能力之外，對其他課程的學習起到了反饋的作用。
四、總結
隨著社會和科技的不斷進步，傳統的教學模式難以滿足學生的學習需求。將三維打印技術這種新興的加工技術引入不同教學層次的學校，是響應國家政策的一項舉措，也是是順應信息時代發展需求的一項教學革新。在三維打印課程體系設計與校本課程設計中，需要以學生特性為本進行教學目標的訂立，并由教學目標為綱，靈活地根據雙向結合的思路從三維打印技術的知識樹與知識點中選擇合適的課程內容與分級，是降低課程設計難度、增加課程目的性、提升課程教學效果的理想方法。
參考文獻
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