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把想象变成现实!3D打印课程有多吸引人?
发布时间:2021-04-21 23:24:06   发布人:匿名   信息来源:暂无   点击次数:129

前些时候,笔者赴地处宝山的上海智慧湾园区专题调研3D产业。通过和产业界领军人物的对话,以及对上海十四五专题、分类规划的补充研究;发现这个在上海已酝酿了10年的新兴产业,被智库和高校研究机构普遍赞誉为朝阳产业。

不过,和其他新兴产业一样,该产业在一些领域尤其是人才梯队准备、产业链结构核心、相关市场元素替代等课题上仍然存在模糊性。为此,4月16日笔者来到著名学府徐汇中学造访曾宪一校长,他和产业同步开设了3D打印课程。

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▲ 作者(右三)和复旦大学新闻学院考察小组,在智慧湾园区3D打印出来的桥上留影

在徐汇中学历史风貌建筑崇思楼里展开的这场关于3D打印科创教育对话,也对这个行业的应用发展前景和学子职业生涯取向进行了探讨。首先,徐汇中学校办的罗山河老师很自豪地介绍:十二五后期徐汇中学就酝酿科创教育探索和跨学科的课程设计,十三五期间3D打印课程逐渐成熟——老师教得乐、学生学得欢,家长会上总能得到亲子互动这一课程内容的消息。这一课程注重连贯性,即初中进校第一年开始,可以学到高考前。

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▲ 居务恒(左)和王淇仪交流3D课程学习体会

那么,接触这一科创课程和动手实践的效果如何呢?

初中学子之间也展开了对话。初三男生居务恒告诉预初的学妹王淇仪:进入徐汇中学之前,他从未接触过3D打印这门课。4年前进入中学,当他接触到了这门新课程后,就对其产生了浓厚的兴趣。

这门科创课程为什么吸引人呢?

居务恒同学介绍:“每堂课老师给我们一个主题,我们可以根据主题自由想象、发挥,利用3D打印笔,完成想象中的一个东西。比如一个几何形状、一个生活中的物品,或者一个脑海中天马行空的想象。3D打印笔挤出的热融塑料,在空气中迅速冷却,固化成稳定的状态,让作品呈现在眼前。3D打印最有意思的是能让设计者设计任意复杂的几何形状,设计空间无限。”

王淇仪想了解:学习3D打印这门课程最大的收获是什么?“最大的收获是我的空间想象力的提升。”居务恒认真地说,“毕竟打印出来的是一个三维物品,不是纸面二维画面。创作过程必须考虑结构的合理性,提高动手能力,手脑的结合才能将想象变成现实。”看来还是动手重要啊!

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▲ 作者(左)采访徐汇中学青年教师汪洋

接着,遇到了3D打印课程的骨干教师汪洋。他比罗山河更年轻,生于1987年的上海,赴澳洲留学后成为海归,5年前加入徐汇中学的汇学创新团队。他告诉我:他近期也参观过智慧湾园区,发现3D打印文化博物馆是集合多元表现形式的场所,除了有最新3D打印技术的产品和最新产业发展构想外,还可体验3D打印技术,成为参观者包括未成年人打开视野的一扇窗户。汪洋希望可以带自己的学子,去实地体验一番。

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▲ 宝山智慧湾园区为孩子定制的3D打印体验设计

关于我的提问

老物件怀旧能否打印?

比如邮筒能否打印?

汪洋回答:可以的

他的理解是,3D打印技术是基于3D数字模型的成型技术,在“老物件”上尤其可以体现技术的优势:画出来的电子稿三维图形,通过一定的后处理或者分部打印,能够实现1:1还原“老物件”;此外,还可以在“老物件”上做出一定的设计调整,达到“老物新用”的目的。以邮筒为例,上海街边老邮筒不再看到,寄信都以快递形式,如果将邮筒模型分段打印,依然可以重塑一个邮筒。汪洋还强调:“与此同时,配合其他文化设施进行配套设计,相信老邮筒也能焕发邮政文化的光彩。”

关于教具能否打印的话题,汪洋介绍说抽象的数学图形完全可以具象化

他以算盘为例:算盘不仅可以打印,还可以“一体成型”,即在3D模型上预留算珠和轴的空隙,打印完成后只需除去其间的支撑链接即可使用。我们为什么会讨论起算盘?3月的全国两会上,有基础教育界出身的全国人大代表提议——小学数学应恢复使用算盘,但生产厂家却很罕见了。

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▲ 3D技术打印的文创产品大雁塔

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▲ 少数民族的图腾也可由3D技术打印

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▲ 3D技术打印的婚纱可供影楼选择

  关于课程的从教体会,汪洋就更愉快了。他说:“这是跨学科课程,科技与艺术相结合是本课程的一个特色,学生在课堂上不仅要学习3D打印技术和3D建模软件,还要学习美术设计相关的项目化课程。课堂上,我引导学生课题向两个方向发展:以满足功能(解决问题)为目标的产品设计类;对现有3D打印技术相关产业、科技、材料等信息综合归纳、提出见解的文献综述类。但是上学期,学生结合科艺融合的课程和自己的兴趣,做了3D打印技术与艺术作品设计相结合的课题,效果非常好。这促使我对课程成果的预设做出了反思!”

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▲ 徐汇中学注重跨学科创新团队建设,这是校园内的汇学名师长廊

富有远见的曾宪一校长,很欣赏年青教师的多元知识结构和教学相长的特有活力;他也支持汪洋老师带自己的学子,去智慧湾实地考察。他强调说:科创课程不能局限在校园,应该尽可能了解相关行业的前沿窗口。

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▲ 作者和徐汇中学曾宪一校长(右)交流科创课程设计课题

曾宪一校长说:“过去的半个世纪,拥有质量高、成本低、速度快等特点的机械加工和注塑成型等传统制造工艺,被奉为大批量生产的工业标准。随着制造业全球化及市场的激烈竞争,产品快速开发逐渐成为竞争的重要手段之一。为满足制造业日益变化的客户需求,制造技术必须具有高柔性,能够以小批量甚至单件生产迎合市场。”但是,传统“减材方式”生产的金属构件,其成形制造方法往往因工序多、工模具成本高、从设计到零件制造周期长,并且对复杂内腔结构的零件往往无能为力,难以满足新产品的快速响应需求。

本世纪以来,随着激光技术、计算机技术、CAD/CAM 技术以及机械工程技术的发展,增材制造技术应运而生。3D打印(增材制造的别称)是以数字模型为基础,将材料逐层堆积制造出实体物品的新型制造技术。这深刻改变了传统的工艺流程、生产线、工厂模式、产业链组合,是制造业代表性的颠覆性技术。

曾校长具体介绍说:3D打印行业市场景气旺盛且具有可持续发展的广阔前景。其产业链从上中下游来看:上游为塑料、金属、蜡、石膏、砂等各种材料;中游为3D打印设备及技术;下游为制造、医疗、建筑、军事等应用领域。上海正在打造科创中心城市和先进制造业高地,更需拥抱3D打印蓝图。

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▲ 左起:汪洋、作者、曾宪一校长、罗山河,在教育家马相伯铜像前留影

最重要的是:在教育呼应国家发展蓝图方面,曾校长和汪洋老师的观点是高度一致的。他们都认为:“初高中学生阶段,思维已经到达一定高度,但对未来人生的设想还没有清晰、务实的认知。因此,有必要在课堂上说清3D打印产业情况、3D建模可以实现的应用,这对上海学子来说更为重要。中学生运用3D打印做课题不仅对发散性创新思维有促进作用,更重要的是对学生未来择校选专业提供切实帮助。”这一结论性判断,是本次对话的最大收获!

| 王泠一(上海社会科学院上海国际经济交流中心研究员)

| 罗山河  郑静洁  管敏晖

| 梁群

转自金海岸公众号


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