装备改变教育 创新引领未来——

3D打印等信息技术在教育教学中应用情况的调研报告指

武汉三道街小学学生用3D打印笔做小工艺品。

　　广州市铁一中学的3D打印实验室。资料图片

　　近日，由教育部教育装备研究与发展中心组织成立的“3D打印技术教育教学应用协同创新中心”，在沈阳、武汉、成都、深圳、江门、广州、南京、兰州等地，对3D打印(VR、AR)技术在教育教学中的应用现状进行了专项调研。通过问卷调查、座谈、实地考察和课堂观摩等方式发现，3D打印(VR、AR)技术既是教育装备现代化建设增长点，也是驱动课程创新的新亮点，在各级学校中的应用已呈快速发展趋势，但实践中存在的问题很多，不仅需要教育创新理论的指导，更需要在实践中探索一条新的路径。

　　信息技术的应用已成为引领教育装备技术现代化的新课题

　　信息化时代，大量的新装备与新技术不断涌现，如人工智能、纳米技术、3D打印、大数据、石墨烯等。其中，3D打印(VR、AR)技术由于其趣味性、开放性、实践性、体验性等特点，受到各国教育界的普遍重视，而成为教育装备现代化建设的重要内容。

　　在广州市城区的一所小学，记者实地观摩了该校学生在老师的指导下进行3D建模的制作，并尝试用3D打印笔制作工艺品。在与记者的交流中，学生们表现出了对3D打印(VR、AR)技术的浓厚兴趣。他们认为，这些新奇技术能够营造出“自主学习”的环境，建立各种虚拟的实验室与体验室，感受、体验诸如太空旅行、火灾地震安全逃生、人体生理结构、化合物分子结构等等，获取平时课堂上说教难以描述的知识与技能。

　　对于3D打印而言，最核心的价值是为学生提供个性化创新的实践载体，并将创新的思维延伸落实在真实的问题情境之中。3D打印技术可以体现不同学生的设计意图与理念，没有唯一的标准答案，这种个性化的打印最能让学生体验到喜悦感和成就感，从而进一步激发学生的想象力、认知欲和创造力，引导学生向更深的领域发展。

　　覆盖面狭隘与师资力量不足，成为阻碍3D打印技术应用于教育的“拦路虎”

　　由于3D打印(VR、AR)技术所特有的教育品质，3D打印装备在近几年得到了教育装备部门和学校的高度重视，在经济发达地区出现了以校或市区为特征的配备以及实际应用的先行先试。

　　目前，在小学阶段，3D打印技术的应用主要体现在建设3D打印实验室，建立供少数学生体验的社团，以开展综合实践活动为主;中学阶段，此类技术多数在创客空间中使用，结合社团的具体内容来开展活动;而在职业教育阶段，一般是通过校企合作形式，让学生依据企业所提供的设备，学习操作实践，学以致用，毕业以后能够操作企业仪器设备即可，专业性和指向性明确，比如机械制造、口腔工艺等，但没有专门开设课程;而在高校当中，目前还没有专门的3D打印技术的专业和课程。

　　由此可见，中小学的3D打印技术应用缺乏普遍的通识教育，而是以社团的形式开展少数的、精英式的教育，应用的覆盖面比较狭隘。虽然部分地区和学校开始积极探索，也取得了一些经验，但是问题还是很多。主要的根源是没有把技术与教育很好融合，缺乏顶层设计与实践指导。比如在调研中，尽管大多数受访者对3D打印技术进入学校持积极态度，但理解不够、认识肤浅，在与记者的交流中不少校长表示，3D打印等技术科技含量高，如果长期不解决配套教材、课程标准、设计软件问题，3D打印在中小学教育教学中的应用会流于形式。沈阳敬业中学校长李冬云告诉记者，“很渴望给学生引入3D打印(VR、AR)技术的教育，已经多次考察，因国家尚未规定课时，看到一些学校只限于社团活动，成了少数学生的奢侈课程，所以还在犹豫不决中。”

　　此外，师资问题也是阻碍3D打印技术应用于教育教学的“拦路虎”。由于我国教师教育长期以来实行单科专业化培养与培训，在3D打印技术应用于教育教学中，学科教师普遍感觉到知识和能力结构不适应，不能把3D打印新技术与本学科或多种学科知识融会贯通在教学活动中，于是这门课程的教学主要由信息技术或劳动技术课老师担任，被定位于非主流课程。因此，要将3D打印(VR、AR)新技术应用于教学中，必须加强专业技术教师和学科骨干教师的培训，加强教学科研的紧密合作。

　　课程、装备并驾齐驱，以实验区推进3D打印技术与教育的深度融合

　　通过对调研地的走访，针对3D打印技术应用的现状和困境，“3D打印技术教育教学应用协同创新中心”提炼出了以建立实验区为抓手的解决3D打印(VR、AR)技术教育问题的基本思路和方法，即“理念引领，课程引导，装备支撑，实验先行，搭建平台，逐步推广”。

　　首先，坚持以人为本，在协同创新中整体推进。任何一项工作的推进，都必须做好谋划，谋定而后动。各地教育局、学校呼吁，推动3D打印进教室，必须由教育部装备主管部门尽快组织专家队伍开发课程资源，解决教材和设计软件问题，必须紧紧依靠教育专家、技术专家、一线教师深入研究，厘清课程理念、内容和评价标准，并做好推广的一系列措施，整体协调推进。

　　其次，以实验区建设为基础，在教育理论指导下稳步推进。以市、区(县)为单位建立3D打印(VR、AR)技术教育教学应用实验区，面向全体学生，以地方课程的形式，对3D打印技术教育理念、课程、装备配置和评价进行小范围的实验，开展教学实践，通过实验形成完善的整体解决方案，在取得经验之后再逐步推广。

　　再其次，大力开展教师培训，结合科研促进教师专业成长。中国教育科学研究院教授毕诚表示，目前，最要紧的是要解决师资问题，有计划地实施专业教师和学科教师技术培训，教师熟练掌握技能后，才能实现技术与课程和教学实践的深度融合。为此，建议将此新技术培训纳入我国教师继续教育范畴。教师培训分两类，一类是3D打印(VR、AR)技术专业教师的培训，另一类是技术与学科教育的融合，要对学科教师进行培训。同时在实验区内，必须设立教师科研平台，充分发挥教师的创造力，让更多的教师通过课题研究和教学实践，不断拓展3D打印(VR、AR)技术教育教学的应用范围。

　　最后，以实验驱动政策创新，促进装备技术应用标准化建设。在采购新技术装备、建设实验室时，应探索一种包含使用、培训、服务、指导的整体配备机制，形成实验室建设的标准化新思路，并逐渐形成新的政策导向，加强政策引导和规范管理，确保教育装备技术教育功能最大程度发挥。

　　总之，3D打印(VR、AR)技术在教育教学中的应用普及，已经显示出新技术驱动教育创新的强大潜力。教育部教育装备研究与发展中心主任曹志祥表示，教育装备主管部门必须紧密联合教育科研机构、现代教育装备技术研发与生产企业、学校，通过技术与教育的协同创新，大力推进整体配套的3D打印课程、教师培训、实验室建设标准，教学资源配置以及教学评价等，同时研究VR、AR技术教育教学应用模式，并以此为先导，推进我国教育装备技术现代化建设迈入规范化、标准化、科学化的新阶段。