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3d打印技术论文范文1
3D打印技术自1986年由美国提出距今已有30年了。它是一项新兴的科技技术，也是一场工业革命，它是一种全新的产品生产模式，这项起源于美国的新技术，伴随着计算机技术以及信息技术和新材料等系列关键技术的发展和突破，在医疗、航空、工业、房屋、汽车、陶瓷领域得到越来越多的重视及应用。
1、3D打印技术对传统陶瓷的影响
（1）造型方面
传统的陶瓷制作工艺复杂，有72道工序之多，粗略划分需要经过采泥、练泥、拉坯、利坯、晒坯、刻花、施釉、烧窑、彩绘等步骤，而拉坯在成型方面起着重要作用，这个步骤直接决定了陶瓷的基本形态。传统的拉坯受拉坯师傅技术与设备的影响，拉出的大多是圆形，稍微复杂精细的造型就只能靠模具加工，即使是模具在造型方面也受到很多限制，比如镂空，就只能靠手工雕刻，不仅工艺要求高，耗费时间长，破损率高，成品率还低。3D打印机的出现，无疑解决了这个问题， 3D陶瓷打印造型技术的出现，能够完成传统陶瓷工艺所无法表现的繁复三维结构。随着3D打印机的不断研究与开发，3D陶瓷打印从材料到技术设备都得到了不断的提高与改进，对陶瓷艺术创作而言，可以让陶瓷艺术家的创作不再受到技术的局限，他们可以利用3D打印机打印出任何他们想要的造型而不用担心成本、时间等因素。
（2）古陶瓷修复方面
博物馆对古陶瓷修复方面一直都是进展缓慢，难度大，耗时耗工也难达到理想的效果，因为烧制陶瓷或修复瓷片的尺寸在烧制前后有差距，以及修补过程中对文物的损伤都将造成损失与遗憾，如今，3D打印技术的出现解决了这个问题，无需接触文物，其"量身定制"即通过采集样本的三维数据信息再打印出实物来实现，现在3D技术已被运用于文物的修复和复制中，成为能够最大限度降低修复与复制过程中对文物二次损坏的良好措施和手段之一。对比粉末打印和液化打印后，粉末打印比液化打印耗材成本低，适合大件器物的复制打印，还可以进行彩色打印。3D打印在文物修复中的应用更多的是在数据上的操作，扫描数据，根据已有数据测算出缺失部分的数据，对缺失部位进行填充，可以运用仿制软件将完整部位的花纹和纹饰形状进行仿制。如果缺失面比较大的时候，可以找到相同部分或者反相部分，直接复制，这样就可以把整个物体的缺失部位测算出来进行修补。3D打印可以做到非接触性进行扫描、修补、复制。它最大限度减少了翻模对文物的损害与磨损，而且它精确性非常高，随着3D打印材料与设备的不断更新，3D打印技术在古陶瓷修复这一方面有很好的发展前景。
2、3D打印技术对现代工业陶瓷制品的影响
随着高科技的不断发展，人们对高科技产品也在不断提出更高的要求。在这样的环境下，耐高温工业陶瓷制品的需求日益旺盛，而传统陶瓷制品精确度不够，但随着3D打印技术在陶瓷材料这一方面取得的突破，预陶瓷树脂这项新技术，能像常规的聚合物材料那样被3D打印成各种复杂的形状，也能对它进行高温加热。经过1700度高温对它进行加热，将预陶瓷树脂加热成一种常规的陶瓷实物。这样打印出来即成型的陶瓷制品能被用到的领域大大增加，它们出现瑕疵的概率更小，而它们能抵抗住的撞击时间更长，这种耐高温陶瓷制品非常符合航空和工业类这种高精密度规格尺寸的严格要求，从而降低它们的制造成本，节约资源。
3、总结
3D陶瓷打印技术带来成倍提升的制造效率，以及手工无法实现的造型工艺，吸引了很多陶瓷行业人士的关注，也有很多高校及企业引进了3D打印机，主要用于工业设计进行模型设计、制作与实践，3D打印模式非常适合现代80后和90后的“喜好”，相比传统陶瓷手工制作，现在80和90后更热衷于他们喜爱的电脑操作，突破传统陶瓷制作技术上的局限性，可以随心所欲的做设计而不用担心变型与破损等因素，对于陶瓷艺术创作而言，它不仅为创作者多提供了一个选择，而且丰富了艺术形态。对于企业而言，它提高了效率，降低了成本与破损率，补充中层市场的同时，不断向更高端的市场发展。所以说，3D打印技术的发展不仅对陶瓷行业来说是一个新的机遇，一个更多的选择，对其它各行各业而言都是一个新的机遇。
参考文献：
[1] 建材发展导向《陶瓷 3d 打印技术的现状及发展趋势》玻陶资讯摘自中国卫生建筑陶瓷网 2015年第20期
3d打印技术论文范文2
[关键词]3D打印技术；钢铁行业；冲击；措施
中图分类号：F104 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）40-0072-01
一、概述
3D打印技术，诞生于20世纪80年代后期，是基于材料堆积法的一种高新制造技术，是一种不再需要传统的刀具、夹具和机床就可以打造出任意形状，根据零件或物体的三维模型数据，通过成型设备以材料累加的方式制成实物模型的技术，被认为是近20年来制造领域的一个重大成果。它集机械工程、CAD、逆向工程技术、分层制造技术、数控技术、材料科学、激光技术于一身，可以自动、直接、快速、精确地将设计思想转变为具有一定功能的原型或直接制造零件，从而为零件原型制作、新设计思想的校验等方面提供了一种高效、低成本的实现手段。
3D打印机的原理：3D 打印机可以根据零件的形状，每次制做一个具有一定微小厚度和特定形状的截面，然后再把它们逐层粘结起来，就得到了所需制造的立体零件。每个截面数据相当于医学上的一张CT 像片；整个制造过程可以比喻为一个"积分"的过程。当然，整个过程是在电脑的控制下，由3D打印机系统自动完成的。
二、国内、外发展现状
目前在欧美发达国家，3D打印技术已经初步形成了成功的商用模式。如在消费电子业、航空业和汽车制造业等领域，3D打印技术可以以较低的成本、较高的效率生产小批量的定制部件，完成复杂而精细的造型。另外，3D打印技术获得应用的领域是个性化消费品产业。如纽约一家创意消费品公司Quirky通过在线征集用户的设计方案，以3D打印技术制成实物产品并通过电子市场销售，每年能够推出60种创新产品，年收入达到100万美元。当前，国际3D打印机制造业正处于迅速的兼并与整合过程中，行业巨头正在加速崛起。
自20世纪90年代以来，国内多所高校开展了3D打印技术的自主研发。清华大学在现代成型学理论、分层实体制造、FDM工艺等方面都有一定的科研优势；华中科技大学在分层实体制造工艺方面有优势，并已推出了HRP系列成型机和成型材料；中国科技大学自行研制了八喷头组合喷射装置，有望在微制造、光电器件领域得到应用。但总体而言，国内3D打印技术研发水平与国外相比还有较大差距。
三、经典的应用案例
（一）3D打印汽车
2011年，世界上首款应用3D打印技术的汽车“Urbee”在经过15年的艰苦研制后在加拿大亮相，这辆名为“Urbee”的汽车包括玻璃嵌板在内的所有外部组件都是通过大型3D打印设备生产。 2012年8月，世界上第一辆3D打印赛车“阿里翁”，在德国霍根海姆赛道完成测试，最高时速达141公里。从设计到打印，“阿里翁”车身的出炉仅用时3周，所使用的3D打印机，能打印最大尺寸达到210×68×80厘米的零部件。
（二）3D打印飞机零件
北京航空航天大学材料学院王华明教授是国内激光成型技术的领军人物。王教授提出“激光熔覆多元多相过渡金属硅化物高温耐磨耐蚀多功能涂层材料”研究新领域，研制出迄今世界最大、拥有核心关键技术的飞机大型整体钛合金主承力结构件激光快速成形工程化成套装备，制造出中国最大的大型整体钛合金飞机主承力结构件，并通过装机评审。我国成为目前世界上唯一掌握飞机钛合金大型主承力结构件激光快速成形技术并实现装机应用的国家。
四、技术优劣势和对钢铁行业的影响
（一）3D打印技术的技术优势
1.个性化、定制化。
3D打印这种全新的生产工艺，以及在线制造协作服务的普及，使得生产方式像轮子一样兜了个圈又回到了原点，从大规模生产转到更加个性化的生产定制方式。“这种新型的生产方式是“社会化制造”，当它得到广泛运用，每个人都可以是一家工厂。”
2.节省劳动力。
3D打印技术会使传统的，以廉价劳动力取胜的制造业发生根本性变化。一种可能的趋势是，过去为追逐低劳动力成本转移到发展中国家的资本，会很快移回到发达国家中去。传统工厂需要大面积的车间，大量的工人，可未来，这些也许会被十几台3D打印机和几名工人代替。一些专家乐观表示，随着3D打印技术的普及，有望缓解制造业用工荒的难题，甚至中国、印度等国所拥有的低成本劳动优势也会随之减弱。
（二）3D打印技术的不足之处
1. 打印材料。
3D打印技术难点主要在于硬件，最典型的就是打印材料。目前，不同品牌的3D打印机能支持不同的材料，树脂、尼龙、石膏、塑料使用较为普遍，随着业界研发的进步，支持钛、不锈钢或铝、铁金属材料的打印机也已经出现。不过，大多数个人桌面级3D打印机只能使用易加工、便于回收的塑料，其他只限于工业级3D打印机使用。对于工业级打印机来说，所用材料既要满足打印精细度，还要满足强度，这类材料的研发成本至少是千万元级别。
2.打印精度。
由于3D打印工艺发展还不完善，特别是对快速成型软件技术的研究还不成熟，目前快速成型零件的精度及表面质量大多不能满足工程直接使用，不能作为功能性部件，只能做原型使用。
3. 打印速度。
现阶段，3D打印机无法作为大规模生产的手段，只能作用于原型开发或者单件制造。在生产效率上，3D打印技术虽发端于“快速成型”，耗时还是得以小时来计，尚难满足批量生产的要求。无论是性能虽好但价格高昂的工业级3D打印机，还是性价与之对立的个人桌面级打印机，要真正革传统工业的命，还有很长的路要走。
4.机械强度。
以Stratasys公司3D打印车为例，车子固然能“打印”出来了，但是否能在路上顺利跑起来？使用寿命又有多长？从现有的技术来看，尚有差距：由于采用层层叠加的增材制造工艺，层和层之间的粘结再紧密，也无法和传统模具整体浇铸而成的零件相媲美，这意味着在一定外力条件下，“打印”的部件很可能会散架。
五、结论
3D打印技术可以使金属粉末按设计图精确成型，形成各种复杂精密的结构，但对其内部的组织性能却无法保证。与铸造技术相比，3D成型技术在机械性能及组织结构上还是有一定差距的。钢铁产业的下游为家电、汽车、造船、建筑、机械制造等产业，以造船为例，其制造方式为将高性能的中、厚板采用焊接的方式组装起来，这样操作简单，成本低廉。若将3D打印技术引入造船行业，不仅庞大的3D打印机难以制造，但就从经济角度上讲也是不可取的。同样，对于建筑上的钢结构，如桥梁，钢结构的房屋等，3D打印技术也不适用。
现代钢铁生产的主要特点是批量化和规模化，处于产业链的中游，主要为下游产品提供原材料。3D打印技术的主要特点是小批量和个性化，主要是生产终端产品，位于产业链的末端，与钢铁行业的定位不同。因此，从生产的特点与产品的定位来讲，3D技术的发展对钢铁行业冲击较小。
但从另一个角度考虑，当3D打印的产品为金属制品时，钢铁产业需为其提供原材料――粉末金属。随着3D打印技术的发展，3D打印材料尤其是粉末金属材料的研发与制造将成为一个炙手可热的课题，也将是钢铁企业一个新的高附加值产品，一个新的利润增长点。
参考文献
[1] 王雪莹.3D打印技术与产业的发展及前景分析[J].中国高新技术企事业.2012（9）.
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[关键词] 创客文化;STEAM教育;创客教育;科技馆;非正规教育
[中图分类号] G434 [文献标识码] A 文章编号：1671-0037（2015）11-49-5
Discussion on Maker Culture and Maker Education in Science Museum
Zhang Na
（Guangdong Science Center，Guangdong University of Foreign Studies，Guangzhou Guangdong 510006）
Abstract：This thesis discusses the different combination ways of STEAM education originated from maker culture and maker education informal education context as well as in informal education context respectively. Based on the maker culture，this thesis makes a tentative declaration of maker education concept. It is proposed that maker education in the broad sense is the driving force for makerspaces’sustainable development. Then an exploration on the concrete practice of maker education in informal education context，particularly in science museums’makerspaces is undertaken，aiming at introducing the core of maker education in sciencemuseums’makerspaces，and getting involved in STEAM scenarios.
Keywords：Maker Culture;STEAM education;Maker Education;Science museum;Informal Education
1 创客运动--STEM教育--STEAM教育--创客教育
创客运动是一场技术和创新的革命，实现了全球化的蓬勃发展。对于教育工作者而言，创客运动与儿童天性和“探究式科学教育”的能力高度契合。在创客运动推动下形成的创客文化，强调最大限度地激发个体的创新潜质，为实现这一目标，以学习者为中心的教育模式，即创客教育应运而生。作为创客运动前奏的开源运动，促使3D打印、机器人、微处理器、可穿戴计算机、电子纺织品、智能材料和新的编程语言以前所未有的速度得以发展。更重要的是，这些技术工具不再掌握在少数人手中，人人都可以接触到这些先进工具，甚至可以在线免费获取，并分享给他人。这种技术工具的普及促成了DIY文化的复兴，“随手可得”的新工具大大增强了创客的信心，在新工具的辅助下，创客跃跃欲试，将脑中的创意转化为手中的实物产品，满足感不言而喻。
目前创客教育仍停留在概念阶段，其实现路径有待探索。与创客教育概念最为接近的是堪称美国STEAM（Science-科学，Technology-技术，Engineering-工程，Arts-艺术，Mathematics-数学）教育，堪称美国的“素质教育”，与创客教育相同，STEAM教育也是在创客文化中形成的。STEAM教育的前身是STEM教育，2006年时任美国总统布什在国情咨文中公布的《美国竞争力计划》（American Competitiveness Initiative，ACI）中提出知识经济时代教育目标之一是培养具有STEM素养的人才，并称其为全球竞争力的关键，此后美国在STEM教育方面不断加大投入，鼓励学生主修科学、技术、工程和数学，培养其科技理工素养[1]。2011年，美国弗吉尼亚理工学院暨周立大学G.Yakman将STEM教育扩充为STEAM教育，其中A包含美术、语言、人文、形体艺术等领域，不仅将教育的关注点局限于科学技术领域，更强调科技与人文的交融，培养学生的跨学科思维。
STEM教育用课程项目将科学、技术、工程和数学带入课堂，致力于培养学生的批判性思维，掌握工学或设计方法，以解决现实世界中的问题，同时以数学和科学作为基础。STEAM教育在STEM课程的设计原则中融入了艺术，鼓励创新性的问题解决方法[2]。STEAM教育是一种可持续的，与经济和社会相适应的框架，用以转变、维持、创造和发展教育元素、项目和机构，使其包含多学科实践，以使之适应全球社会经济世界。这种框架是参与式的动手做实践，以实物为基础，外延丰富，将教育、产业、政府和社区在发展更好的公民教育这一共同点上联系起来：“科学和技术，通过工程和艺术得到诠释，且完全基于数学元素的基础上”。
创客教育与STEAM教育同源，都是在创客文化的作用下兴起的新型教育模式。
鉴于创客运动的巨大影响力，奥巴马政府在2012年初开展新项目，计划在4年内在1 000所美国学校引入创客空间，配备3D打印机、激光切割机等数字制造工具，旨在培养新一代系统设计师、生产创新者。2015年9月，国家教育部《关于“十三五”期间全面深入推进教育信息化工作的指导意见（征求意见稿）》其中提到了未来5年对教育信息化的规划，在教学中融入信息化元素，通过信息技术促进各学科教学内容和模式的变革。比如有效利用信息技术推进“众创空间”建设，探索STEAM教育、创客教育等新教育模式，使学生具有较强的信息意识与创新意识，使信息化教学真正成为教师教学活动的常态[3]。可见，政府在学校正规教育引入STEAM教育和创客教育的决心。
2 正规教育中的“STEM教育+创客教育”
关于STEM教育和创客教育，学者已做出相关探索。清华大学高云峰教授和信息通信技术（ICT）教育专家高震于2014年合作创立了群体创新空间理论（Group Innovation Space-GIS，中文名“集思”），集思是联通主义学习理论的物理化学习模型，以松散群体参与创新活动为特征，提供想法到实现所需的材料、设备和设施，并具备社交功能。可持续发展的集思包括合理的空间布局、给初学者设计的课程、鼓励创新的制度、丰富的项目、各类项目导师、有分享和协作精神的创新者、负责的管理者和专业设备设施操作者等要素。该理论关注STEM教育与创客教育的融合，提出二者的融合可以有效地实现优势互补，在该理论关照下，又设计了GIS的五级创新者养成路径（初学者--消费者--制造者--创新者--导师）和面向STEM的创客教育课程，课程内容涉及科技制作、3D打印和三维建模、开源硬件、多元模式的沟通能力等方面的内容。华东师范大学副校长、教育科学学院任友群教授在2015年10月16日第三届全国中小学STEAM教育论坛《创客教育与stem教育辨析》主旨报告中对创客教育和STEM教育的概念进行了比较，并区分了广义的创客教育（创客培养）与狭义的（数字化）创客教育之区分，并分别与STEM教育的内涵进行了对比[4]。
上述研究均致力于探究如何在学校正规教育的STEM课程中融入创客教育元素，具有将创客教育课程化的趋势，且突出强调数字化教育，忽视了STEAM教育中的“A”，即人文学科这一要素。创客教育是创客运动和创客文化冲击下，教育模式的变革。广义的创客教育，即创新素养和创客精神的培养，属于科学素养的子范畴，不仅局限于正规教育，与强调跨学科性教育的STEAM教育相比，注重学习者自身素质养成的创客教育更趋近于非正规教育建构主义的内涵。因此，对创客教育概念的界定，不应局限于学校的课程教育，而应回归创客文化的规约，在创客空间等非正规学习空间中探究创客教育的内涵与外延。若将学校正规教育中上述新型教育模式表述为“STEM教育+创客教育”，那么在创客空间非正规教育环境中则可对应地表述为“创客教育+STEAM教育”，后者是科技馆、图书馆、创客空间等非正规学习环境中值得探究的新型学习模式。
3 非正规教育中的“创客教育+STEAM教育”
2012年美国创客教育计划（Maker Ed）成立，作为一个非营利组织，该计划致力于支持教育者和社区，特别是服务设施欠缺的地区，促进当地年轻人体验意义丰富的创造和学习过程。从成立以来，该计划卓有成效地为年轻人制造了机会，在创造的过程中建立自信心，增强创意能力，培养科学、技术、工程、数学、艺术领域的学习兴趣。以“每个孩子都是创客”为愿景，该计划以课程或项目的形式对美国青年人创新精神的培养产生了重要的推动作用。
2015年科普产品国家地方联合工程研究中心开发了麦穗创客教育（MESIS），以针对性的教育课程为载体，在创客空间的平台下融合科学、自然、艺术等学科知识，培养创客的创新能力、数理能力、写作能力、表达能力和空间思维能力，探索针对青少年不同年龄段的创客教学特征，开发匹配的教学模式、特色课程、教学工具以及配套服务系统。麦穗创客教育学年课程体系包括机械总动员、电子入门、软件入门、足球车、让小车动起来、智慧生活、音乐摄影、机械臂机器人等[5]。
可见，在非正规教育机构，创客教育也常常伴随与之同源的STEAM教育，复合形成“创客教育+STEAM教育”模式。究其缘由，创客教育强调的创新精神实质上是一种创新式的学习思维能力，但能力的培养无法脱离基础知识的学习。创客教育可谓是一种基于基础学科知识的创新能力培养，离开具体的学科背景，创新也就无从谈起。因此非正规教育机构中的创客教育应是基于STEAM情境的创客教育。在日前召开的创客教育培养促进计划会上，中国科协全国委员会委员李象益认为，创客教育应摆脱培训色彩，让学生创造自己的问题，探索找到自己的答案[6]。
从2007年第一台开源桌面3D打印机RepRap问世开始，创客运动迈入了新的发展阶段。以消费者为中心的3D打印机制造商MakerBot诞生，激励着整整一代的创客，为其打开了桌面制造的新时代，其影响力堪比30多年前第一台个人电脑带给人们的冲击[7]。3D打印机成了创客空间的标配设备，是世界各地制汇节（Maker Faire）的重头戏。不少科技馆也抓住了3D打印这一创客标志性设备，将3D打印引入展厅、工作坊、开放性实验室等空间中进行展示或开展教育活动。
中科馆在展厅里引入了3D打印设备，开展“3D模型设计与打印”创客教育活动。利用科技馆现有的3D打印机，带领观众设计并打印出自己的创意模型。由于3D打印过程较慢，该教育活动的时间安排在30分钟左右。在辅导员介绍了软件的使用方法后，主要的时间交给观众进行3D模型的设计与打印。主要是通过向观众介绍如何使用3D模型制作软件Meshmixer与3D打印软件UP，了解三维模型的设计过程与打印过程。最后让观众自己发挥创意，利用Meshmixer的模型库进行拼接、改进、设计属于自己的模型并最终打印出来[8]。
上海科技馆设计师摇篮展区的“3D打印世界”展项运用现代展示设计理念，并融合了最新3D打印、三维立体扫描、多媒体互动展示等技术，展现了从实物信息采集、3D模型设计到快速3D打印成型的全过程，让观众在近距离感受3D打印技术神奇的同时，也充分享受到个性化纪念品制作所带来的乐趣。除了在打印区可清晰观看两台不同成型技术和材料的3D打印机打印过程外，还可以在三维扫描区通过工作人员对实物扫描的操作演示，在计算机中建立三维模型。“3D打印世界”分成三维扫描区、3D互动建模区、3D打印体验区和3D打印产品陈列区四个区域，在占地不足100平方米的展示面积中展示了3D打印技术的各个方面，运用实物陈列、图文展示、视频播放等手段对3D打印机的工作原理、发展趋势及全新应用等进行全方位的展示[9]。
4 创客教育概念探析
在创客运动全球化浪潮中，世界各地创客空间如雨后春笋般建立起来，目前全球范围内已有上千家创客空间，特别是在中国，从2011年国内第一家创客空间――上海新车间成立以来，创客空间发展势头迅猛，2015年经过概念的升级，诞生了众创空间这一概念，整合了已有的创客空间和类创客空间。这些新成立的创客空间大多建立在高校、图书馆、科技馆等政府公益机构之中，依托母体的教育资源和聚合平台，开展创客活动。目前阶段这些创客空间虽已建立，但如何在其中开展卓有成效的创客活动，建立健全的机制，激发创客的热情，促进创客作品的市场化输出，成了亟待解决的问题。在建立在公益性机构中的创客空间中开展活动，要考虑到母体的教育职能，无论是学校的正规教育，还是图书馆、科技馆的非正规教育，创客空间都需要与之协调，形成有机的生态系统，这些都促成了在当前如火如荼的创客运动对创客教育的需求。
《Make》杂志创始人戴尔・多尔蒂（Dale Dougherty）将创客分为了零―创客，创客―创客，和创客―市场三阶段。零―创客：创客的起点千差万别。但都有共通之处，他们受灵感的驱使，产生从购买产品到动手真正制作产品的冲动。从零到创客，最重要的两个方面是学习必要技能和获得生产制造的必要方法。创客―创客：这一阶段的一大特点是相互协作和接触其他创客专家。在这一阶段，创客同样为现有平台做出了贡献。此阶段强大的驱动力在于技术革新和自我表达和创造欲。创新和与他人分享的欲望催化了创客-创客的交流和知识技能的流动。创客―市场：从工作坊到数字化群体，发明创新的浪潮源源不断，知识由此流动并聚集。一些发明和创造可以吸引更加广泛的受众，这些杰出的作品从众多创客产品中脱颖而出，赢得商机。尽管大部分创客创造产品的初衷并不含有商业动机，但少数转化为商品的创客作品影响力也不容小觑[10]。
本文认为广义的创客教育就是在创客发展的上述三环节中给创客以帮助与指导，开展创客培养工作，促成创客的自我养成：在零―创客这一阶段，培育潜在创客，开展创客挖掘，在创客―创客阶段，提供去中心化的创客交流平台，开展创客培养，在创客―市场阶段，在众创空间生态链中帮助创客产品从创客空间顺利进入下一加速器环节，对创客产品成果进行筛选和加速转化。由此可见，创客空间的内核是创客教育，要彻底、充分地实现上述三环节的创客教育目标，单一的创客空间是很难做到的，需要更大的资源聚合平台，并将创客空间升级为包含多种形式的孵化器、加速器的众创空间平台。
5 广东国际创客中心对广义创客教育的探索
2015年广东科学中心联合中国科学院先进技术研究院成立了首个省级国际创客中心――广东国际创客中心，落户广东科学中心，立足广州大学城的科技人才资源，依托中国科学院和区域产业需要，进一步延伸广东科学中心的平台服务功能，共同建设“创客发掘工程”“创客苗圃工程”“成果转化加速器工程”和“互联网+工程”的线上线下一体的创客生态四大体系，大力推进教育与创业引导、创新与产业结合、加速成果转化[11]。
其中“创客发掘工程”“创客苗圃工程”“成果转化加速器工程”有力地展示了广义创客教育在零―创客，创客―创客，创客―市场三个成长阶段中给予创客的指导与帮助，不仅落实了“大众创业，万众创新”的国家战略，还践行了广义的创客教育，并且融入了STEAM的情境，形成了面向STEAM的广义创客教育格局，这三个子工程的内涵如下：
5.1 创客发掘工程
面向广州大学城的学生，通过一站式创业孵化服务生态创客孵化基地，秉承科学精神与人文精神，采取教育、交流、支撑、孵化一体的创客教育模式，培养引导，使潜在创客建立学习兴趣，通过创客空间、创客课程教育，向广大学生普及创客知识，推广创客文化，并通过开源硬件等创客工具和产品的系列入门课程，使广大学生具备创客的基本技术技能，养成动手能力、创新思维、协作意识和分享精神，最终激发创意实现，解决实际问题。
5.2 创客苗圃工程
对于怀揣创新思想、项目的创客们，通过“苗圃―孵化器―加速器”一体化的全程孵化链条，打造成为集“创客服务、孵化器、产研对接”三大功能于一体的开放性创客服务平台。执行严格的准入门槛，通过项目路演、专家评审等方式选拔优秀大学生、草根创业人士和创业团队进入，为其提供免费的办公空间、工作设施和网络设施;提供项目的发展前景评估;为创业者提供从创客教育、搭建公共技术服务平台、资本融合、孵化加速服务等一站式的创新创业服务。
5.3 成果转化加速工程
创客中心计划与企业共同建设各类主题创客营，如：为充分推动创客创新思维、学习和实践，拟与英特尔等知名芯片公司积极合作开展创客创新支持，依托中国科学院的科研力量与英特尔公司完善的硬件生态以及国际影响力，共同在创客研发材料支持、创新课程、创业指导等方面为硬件创新创客提供完备的支撑，面向创客业界启动招生;为推进中国科学院的先进技术向生活、艺术的转化，进一步促进科技与艺术的结合，拟与珠宝、艺术、礼品等产业，共同面向艺术领域的创客提供艺术辅导、创意交流、创业支持，积极开展虚拟现实、增强现实、人机互动等领域内科技与艺术结合项目的策划和落实工作。与众筹平台合作，实现创客项目从创意期到孵化期、上市期的无缝结合，以网上网下市场销售、虚拟孵化和战略投资，推动相关创新产业的发展。
6 结论
创客教育作为一种新的教育模式，不仅适用于学校正规教育，也适用于科技馆的非正规教育。把与创客教育同样诞生于创客文化的STEAM教育作为参照系，可以更好地把握创客教育的内涵。通过概念的比较与辨析可见两种教育模式联系密切，且互为补充。“创客教育+STEAM教育”是非正规教育环境下理想的教育模式。广义的创客教育是科技馆等非正规教育机构创客空间可持续发展的驱动力。中国科技馆、上海科技馆、广东科学中心等科技场馆已对创客教育进行了尝试，广东科学中心建立的众创空间打破了科技馆通过展项和科普教育活动等传统的科技传播方式，不仅局限于科技馆单一主体，更联合了具有创客教育经验的中国科学院创客学院，为科技馆的众创空间嵌入了创客教育的强大内核，其下设的三个子工程有力地印证了广义创客教育的内涵，并融入了STEAM科技与艺术跨界融合的情境，对科技馆创客空间中的创客教育进行了创新性的探索与实践。
参考文献：
[1] 侯威.美国竞争力计划――布什政府科研与教育发展新蓝图[J].世界教育信息，2006（5）：7-8、61.
[2] Jolly，Anne.“STEM vs.STEAM： Do the Arts Belong？”.Education Week： Teacher.March，2015.
[3] 教育部《关于“十三五”期间全面深入推进教育信息化工作的指导意见（征求意见稿）》[J].中国远程教育，2015（9）：50.
[4] 任友群.STEM教育与创客教育辨析[A].第三届全国中小学STEAM教育论坛，2015-10-16.
[5] 麦穗创客教育宣传[EB/OL].2015-7.
[6] 董鲁皖龙.创客教育应摆脱培训色彩[N].中国教育报，2015-12-15.
[7] 克里斯・安德森.萧潇译.创客--新工业革命[M].北京：中信出版社，2012.
[8] 唐剑波，李沫，赵荃.科技馆展厅内的创客教育尝试[A].中国科普研究所、湖南省科学技术协会.全球科学教育改革背景下的馆校结合――第七届馆校结合科学教育研讨会论文集[C].中国科普研究所、湖南省科学技术协会，2015（6）.
[9] 上海科技馆设“3D打印世界”[EB/OL].中国3D打印门户网http：//.cn/news/show.php？itemid=1392013-09-18.
3d打印技术论文范文4
【关键词】创客；创客教育；工业产品设计
一、创客与创客教育
1.创客什么是“创客”？“创客”这个词来源于英语单词“Mak-er”，是指出于兴趣与爱好，努力把各种创意转变为现实的人。随着3D打印、激光切割等新科学技术的发展，国内外大学兴起了创客空间，中学的创客空间也在逐步增加。2.创客教育创客教育是创客运动与教育“碰撞”的产物，创客运动的兴起与发展，影响着传统的教育理念、组织、模式与方法。2016年2月，谢作如、吴俊杰等创客、创客教育的20多位专家对创客教育的定义进行了研究，最后一致认为：创客教育是以培养跨学科解决问题能力、团队协作能力和创新能力为目标的一种素质教育，强调创客文化与教育的结合，基于学生兴趣，以项目学习的方式，使用数字化工具，倡导造物，鼓励分享。
二、中职校工业产品设计课程教学现状
工业产品设计是操作性、实践性较强的一门课程，目前在课堂教学中主要让学生了解工业创意产品的设计创作与操作步骤，体现产品创意设计思路，工程制图标准和设计规范等，虽然学生对产品的创新设计、功能特点、整体造型都有整体把握，但学生很多好的创意作品不能转变为产品。学生的创意始终终结于图纸、渲染效果图的表达，对功能和结构等细节缺乏现实的验证。解决这些问题的最好办法就是利用新技术将创意转化为真实产品，让学生体验创意中的快乐。
三、创客教育在工业产品设计教学中的意义
创客教育值得推崇的是勇于探索，不断创新的精神、合作分享的理念。在“大众创新，万众创业”的大环境下，将创客教育融入课堂教学，能鼓励学生参与项目实践，尝试将创意转化为产品，激发学生学习热情，提高创新能力。在中职工业产品设计课程的教学设计中，尝试“在创造中学习”的学习方式，渗透创客理念，构建行之有效的教学模式，提高学生学习兴趣，优化教育教学效果。创客教育重点培养学生的实践动手能力，让学生在创造过程中实现对知识、技能的应用，实现创意产品化。创客教育是以能力为导向的教育，不再是基于知识的教育。在教学过程中，学生是主体，在创造性学习过程中要主动地发现问题、分析问题、解决问题，充分发挥自己的想象，提升各方面能力。
四、创客式工业产品设计教学实践
1.成立创客中心，进行创客训练，提升学生能力
成立创客实训中心，配备有基本的教学条件以及高精度桌面式FDM3D打印机、工业级三维扫描仪、低功率激光切割机、微型锯床、车床等现代化加工设备，配备专业教师利用“创客理念”以项目为导向，提高教学过程趣味性，激发学生学习能动性。工业产品设计教学前期“培养阶段”重点是“领进来”进行基础培养，让学生明白创客没有学科的限制，学习是以产品设计为方向，通过项目化的课程体系让学生掌握一定的基础技能。后期“创新阶段”让学生充分利用团队的力量参与各种开放的贴近实际市场的项目，参加各级各类创新创业或设计类的比赛，通过多方面培养学生的创客技能并使其成为全能型人才。
2.创客教育与工业产品设计课程有效衔接
工业产品设计的创客教育并不是脱离原有的教学计划，而是学生在教师的引导下用Inventor软件建立模型，利用3D打印、激光切割等新技术实现创意产品化。例如在《创意台灯设计与制作》课程中，要求学生以“仿生”为设计元素，开展创意设计，学生团队设计海豚、大象、章鱼等多种台灯造型，再通过激光雕刻技术、3D打印、数控加工等技术完成了产品制作，成功地将创意转化为了产品，产品还能通过技能节等各种活动展示了作品，扩大“大众创新”在校的影响度。近两年，学生团队参加全国“领跑未来”国际学生创客活动，从产品方案设计、模型制作、图纸输出、产品制作、展示等十多个小时的拼搏，取得了总冠军。
3.利用专业优势，开放创客中心，延伸课外创客教育
创客中心的课外课程特设“能动手、快上手”的课程体系，以项目实战为驱动指导学生熟悉产品的制作加工、引导学生参与项目、参与设计竞赛，建立“传帮带”的创客团队文化，引导学生积极参与实践动手，激发学生的创造潜力。学生利用所学知识进行创意设计，开发产品，如笔筒、创意笔架、茶杯垫、弹弓等，许多学生在看到成果后都愿意多再制作一些用于展示或送人。创客中心的课程特色鲜明，内容新颖，动手实践突出，深受学生的好评。将创客运动中的“创新、实践、合作、共享”等精神融入教育之中，培育学生的学习兴趣，发现和开发学生的学习能力，促进学生全面发展。
五、结语
创客教育与中职教育的有机结合，还需要很多探索与研究，协调各方面资源，完备实训条件，对现有课程进行整合，实现合作教学；学校教师更应将创客教育常态化，以项目或竞赛激发学生的学习主动性，让学生带着项目到实践中，让教学过程更加趣味化，更有深度和价值。
【参考文献】
[1]焦建利.创客教育中中小学的发展[J].中国信息技术教育，2015(z2):21-22
3d打印技术论文范文5
关键词：互联网+；中小学；创客教育
中图分类号：G434 文献标识码：A 论文编号：1674-2117（2016）22-0068-03
“互联网+”是一种创新驱动发展的方式，在“互联网+”时代，技术与教育全面融合，成为人类表达自身智慧的重要内容。[1]如何利用互联网平台和计算机技术（云计算、物联网、大数据、3D打印等），促进创新型人才的培养，支持创新型国家建设，已成为提高国家全球竞争力的关键。因此，开展“互联网+”背景下的中小学创客教育的模式研究受到教育者的重视与认同。
笔者认为，创客教育是一种基于技术创新基础上的教育方式，目的在于将学习者培养成具有创客精神和创新实践能力的人。创客教育融合了项目教学法、做中学等教学思想，这些教学模式都以学生为中心，丰富了创新教育的内涵。基于创客教育的理念，笔者构建了创客教育的实践框架（如图1）。
“互联网+”模式下创客教育模式的应用模型
1.创客课程开展的流程
中小学创客教育活动的开展，可以从目标设计、过程设计、活动开展、评价反馈四个环节入手，形成活动主题鲜明、过程设计科学合理的教学活动。同时，在开展过程中要充分利用3D打印机、开源硬件、各种信息资源、认知工具等，并根据活动任务与活动流程的实际需求开展活动，形成良好的反馈评价系统。目前，很多中小学都已经开展了一系列成功的课程案例，如北京景山学校的吴俊杰老师开发的“人工智能”和“Scratch编程”课程。[2]
通过实践与总结，笔者也开发了“机器人竞赛与搭建”“3D创新与设计”等课程，下页图2为创客教育课程开展的模型。
2.“互联网+”模式下创客教育模式的应用模型
基于“互联网+”模式下的创客教育，要建立课程资源共享平台。在教学过程中，教师要积极地引导学生在探究中掌握科学的信息检索方法，并掌握学生富有好奇心和创造力的天性，科学地将创客理念融入教学，下页图3为中小学创客教育模式模型。
创客教育模式发展的若干路径
创客教育的发展依赖于现代科技和教育制度的保障，依赖于创客教育模式的应用及推广，也依赖于人的信息化素养和ICT应用能力的提升。结合现阶段技术水平及其应用能力，笔者提出以下创客教育发展的若干途径。
1.以学龄特征和学生的认知发展水平为导向，建设创客教育课程体系
在中小学开展创客教育应以STEAM课程为基础，结合机器人教学、3D打印教学，采取基于项目的合作学习与探究，立足解决现实问题和真实问题，鼓励学生将自己的创意和想法变成作品，让他们在这个过程中感受成就和快乐，形成独立思考和创新的精神。根据年级的不同，学习内容也相应地分为多个课程，从最初的激光切割、三维打印、编程到自主探究、参加相关比赛，学生不仅能够学习技能，掌握技术，还能够开拓知识面。例如，2016年，笔者有幸带领学生参加了FTC机器人挑战赛，此次比赛的主题为FIRST救援团，这不仅要求学生能够制造出机器人小车，还要清理场地上的障碍物并攀登悬崖解救登山者，该项目的难度较高，涉及到计算机编程、物理、电路知识等，还要求学生通过学习和讨论，根据任务安装程序软件，设计比赛方案，构建3D建模图，最后通过工程笔记记录机器人从设计到搭建的全过程。在搭建的过程中，对底盘、机械臂、舵机的设计，学生不仅要了解MATRIX器材的具体型号、搭建技巧和方法，还要懂得马达、传感器等电子元件的性能等。另外，赛前还要对评委的提问进行现场解答。这对学生的随机应变能力和团队精神都有较高的要求。因此，在日常的学习过程中，教师对学生展开的相应知识辅导和建立课程体系就显得尤为重要。
2.以做中学为教学主要方式，培养自主与合作学习能力
杜威的“做中学”的基本教育原则是：课程的架构以学生活动为中心，以直接经验的获得为核心，创设情境化的教学环境，引导学生通过观察、实验、探究、游戏的方式展开学习。创客教育中的学习活动是一个相对复杂的过程，最为突出的就是跨学科的知识融合。学生在解决问题的过程中，涉及到的知识大多是需要查阅大量文献资料、寻求各种帮助，并通过自学和协作才能完成的。例如，在3D课程教学中，教师可以充分利用做中学教学方式，利用3D打印进行建模，设计并打印机器人及各类零部件，把学生的想象转换为现实作品，在构建可视化的三维模型绘制中，学生就自然完成了创造者的蜕变。
3.组建校企等多方战略合作联盟，充分调动学生参与的热情及参与度
第四次工业革命催生了一大批技术先进、产品丰富、服务到位的高科技企业。企业参与到学校创客教育活动中是保证创客教育活力和可持续发展的必要条件。同时，组建校企战略合作，充分利用慕课、翻转课堂等教学模式，能够有效地打破传统课堂，以及学校和区域之间固有的堡垒。因此，教师要以创新创业引导式教育为合作目标，与企业共同为学生提供一体化的、创新创业引导式的教育，并将有创新创意兴趣的学生以兴趣式观摩学习的方式链接到创业孵化平台，激发学生的创客思维。以笔者带领学生开发的自动扫地车为例，项目具有扫地和自动避障功能，用于家庭地砖地面和地板地面的清洁，车体内的红外传感器可以判断前方是否有障碍物，当传感器接收到障碍物信号时把信号传给单片机，由单片机控制车轮的转速和转向，使小车自动躲避障碍物，重要的是还要联合企业，进行推广和生产，从而激发学生的创造兴趣。
4.培育学校创客师资团队，推动创新人才培养模式和教育体制的改革
创客教育强调“以学生为中心”，但教师的指导作用不容忽视，创客指导教师最好是计算机或者电子工程专业毕业的，熟悉电路和程序。例如，笔者开发的创客资源库，就汇集了网站开发、程序设计等多种资源，Arduino普及了用c++开发嵌入式软件，c++面向对象的特性等。另外，创客教育对教师的专业素养要求很高，教师不仅要转变教学观念，对不同学科要有一定的了解，而且要在教学中能够承担更加多样的角色。
目前，创客教育方兴未艾，尚未形成燎原之势。中小学的创客教育基本上由感兴趣的一线教师兼任，创建高水平学校教师团队成为突破中小学创客教育发展瓶颈的关键。因此，教师可以在开始时选择Scratch、App Inventor、DFRobot等多种可视化软件供学生选修，这些课程不仅可以训练学生的计算思维能力，也可以锻炼学生的创客思维。同时，作为创客教育的首选，开源硬件是重要的推荐工具，Arduino是为实现创意、设想，可自主设计的智能控制器，虽然是以硬件为载体，玩的却是创意和分享。在创客教育中，学生变为知识的创作者，学校转变成知识传授的中心实践场所，而教师则是创客教育的主要推动者。
结束语
我国中小学教育面临着完成产业转型，提高国际竞争力的巨大挑战。[3]“互联网+教育”时代，技术正催生教育理念、教育模式、学习行为、认知方式、学习模式等方面的变革。作为一项新兴事物，从国家课程、地方政策到校本课程，中小学创客教育还没有形成既定的教育形式，缺乏完整、成熟的课程和应用实践。已开始创客课程的学校，在教法、学法及采用的硬件设备类型等方面虽然不尽相同，但学校应力争为创客教育提供平台支持，把创客教育渗透到各个学科，实现创客教育与学科教育的自然融合，维护学生个性，启发学生独立思考，用批判性思维开展创客项目研究，只有这样，才能促进学校创客教育的可持续发展。
参考文献：
[1]王娟，吴永和.“互联网+”时代STEAM 教育应用的反思[J].远程教育杂志，2016（2）.
[2]柳栋，吴俊杰，谢作如，等.STEM、STEAM与可能的实践路线[J].中小学信息技术教育，2013（6）.
3d打印技术论文范文6
那一刻，万达・迪亚兹・默塞德（Wanda Diaz Merced）女士是全场唯一睁开双眼的人。她踩在一块毛毯上，赤脚，握一根白色手杖，静静等待台下的学生戴好眼罩。随后传来一连串急促的金属敲击声。“你们听见了吗？”，她耸耸肩，“这是伽马射线爆发的声音，算得上宇宙中最剧烈的爆炸了。”
2014年7月，在南非开普敦的一个中学礼堂，默塞德向高中生们介绍自己的研究―如何将星体观测的数据转化为声音。十几年前，当她和他们同样大时，糖尿病引起的视网膜病变还没夺走她的视力。如今，那双褐色眼睛温柔依旧，却再看不到她心爱的星空了。
默塞德生长在波多黎各，这个加勒比海的岛国拥有世界第二大射电望远镜―阿雷西博天文台的周长相当于26个足球场。和很多孩子一样，她从小就梦想当一名科学家。有时，小默塞德和妹妹躲在屋里一连几个钟头，假装驾驶着太空飞船漫游星际。“我在家经常把东西混在一起做实验”，她陷入对科学的迷恋不可自拔。
第一次动摇是因为那根导盲杖。考进波多黎各大学，默塞德对天体物理的兴趣远远超过了书本，却赶不上眼疾恶化的速度。还有一位导师劝她考虑转行。失明前，她在天文台做助理研究员，无意间听到射电望远镜传来的信号嘶嘶作响，突然意识到声音同样能传递信息。
当然，真空环境无法传导声波。美国航空航天局（NASA）曾在1992年发行名为“行星交响曲”的系列专辑，通过射电望远镜收集宇宙中的电磁波，再转换为人类可听到的频率。而默塞德想做的，是将天文数据转化为声音，即“可听化”技术。
机缘巧合，NASA的戈达德太空飞行中心为残障人士提供相应实习机会，默塞德申请通过了。2005年，美国马里兰州的太阳物理学实验室多了一位盲人研究员。那个夏天，她和导师罗伯特・坎迪（Robert Candey）共同开发了计算机软件xSonify，帮助用户把数据转化为声音，并借助音调、音量与节奏来表示数值变化，每个音符都对应不同的数值。
曾被柏拉图称作姊妹科学的音乐与天文，竟合二为一。当默塞德在哈佛史密森天体物理中心实习时，作曲家福尔克・斯图特鲁克（Volkmar Studtrucker）抽取X射线无规律的声音片段，谱成了爵士、布鲁斯，甚至摇滚乐，这组作品被命名为“星辰之歌”。2016年2月的Ted现场，默塞德给观众播放了太阳风暴的声音，颗粒般的杂音劈头盖脸。她又提醒人们注意音调的变化―那是电磁波放射―像捧了一把玻璃弹珠摔在水泥地上，忽而余音上扬。
还有，激变双星像一口新打的钟，干涩的回音在钟身内横冲直撞;波长极短的X射线，如同暴风雨中被撕扯的风铃。不仅如此，“数据听觉化对于视觉正常的人同样有意义，观察数据时忽略的变化，更容易通过声音察觉”。她的博士论文研究了声音能否提高数据集的信息强度。同时，默塞德成为国际天文联合会（IAU）下属的发展天文学办公室的一员。她参与的3D打印项目，向视障学生提供宇宙的打印模型，并鼓励他们从事科技方面的职业。
