3D打印——青少年创客教育

帮你学系列丛书

前言

习近平主席强调，创新是一个民族进步的灵魂，是一个国家兴旺发达的不竭动力，也是中华民族最深沉的民族禀赋。培养创新精神要从娃娃抓起，只有提高青少年的创新能力，才能提高国家的创新能力。当前，青少年的创新能力培养的需求与我国传统教育模式中对于创新能力培养的不系统、不充分之间的矛盾，严重制约了青少年创新思维、能力的培育。在此背景下，创客教育应运而生并快速发展，在一定程度上补齐了这块短板。

将3D打印引入中小学生的创客教育已经成为一种普遍的做法，通过趣味课例引导学生自己动手编程到最后自己制做出产品，实现他们的创客梦，同时让他们了解STEM的具体知识。

1. 什么是3D 打印

3D 打印技术是一种快速成型的新型技术，目前广泛应用在创客教育领域。它是一种以数字化模型为基础，利用塑料或者粉末状的金属等可黏合的材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。

3D打印玩具模型

3D打印雕塑模型

3D打印制作的灯箱

3D打印的鞋子

3D打印的房屋

2. 3D 打印的流程

3. 3D建模软件

三维建模也叫三维创意设计，是通过数字化软件将脑海中的模型结构进行三维图像绘制的一个过程。要实现自己的想法，践行“Do it yourself”的创客精神，一款3D建模软件是必不可少的。

飞机的3D模型

4. 3D 扫描仪

3D 扫描仪的作用起初是为了满足那些逆向设计需求的人，比如人物肖像、建筑物模型。3D扫描仪可以大大的减少建模的工程量，提高逆向设计的效率。可以通过3D扫描仪得到模型，然后用软件进行修改、缩放、优化处理后再进行打印。

5. 模型的切片

说到模型的切片，不管你是下载的别的朋友的模型文件还是自己三维建模或者3D 扫描得到的数据文件，在得到模型文件后想得到3D 打印的实体那么接下来要进行的就是三维模型的切片，切片一般由切片软件完成。

打印建筑物的切片

5. 3D打印机

3D 打印机让创客成果完美的“物化”。3D 打印机将三维数字模型转换成实物模型。不要以为3D 打印机很复杂，它和家里使用的普通打印机差不多，有实力的创客甚至可以DIY一台3D 打印机，市场上入门级的创客用3D打印机也是一般个人可以负担得起的。

6. 3D打印制作的产品

二维码灯箱——夜间发光的二维码

兔子形状的超声波测距仪

（以上摘自《小创客3D打印多元指导》杨峻岳主编，中国科学技术出版社2019年版。

本书通过8个趣味课例以项目教学的方式简明介绍了3D打印的基本知识、电工电子制作的初步方法以及编程的初步概念。8个课例的安排围绕 3D打印展开，由简单的3D打印制作到稍微复杂的3D打印零件组合装配结合电工电子及编程的创客制做。课例的选择结合日常生活又具有典型的文化特色。全书叙述简单明了，可操作性强。是青少年学习3D打印、电子学与编程融合技能的、难得的初级创客教育的综合性教材。

清华大学基础工业训练中心3D打印与逆向实验室杜平老师在序言中评价：“在电子产品和智能系统部分，相关的背景和理论知识补充的很到位，Arduino 的图形化和代码编程也适合不同年龄层次的学生自由选择。”