信息技術的應用已成為引領教育裝備技術現(xiàn)代化的新課題
信息化時代，大量的新裝備與新技術不斷涌現(xiàn)，如人工智能、納米技術、3D打印、大數(shù)據(jù)、石墨烯等。其中，3D打印(VR、AR)技術由于其趣味性、開放性、實踐性、體驗性等特點，受到各國教育界的普遍重視，而成為教育裝備現(xiàn)代化建設的重要內(nèi)容。
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北京市的一所小學，記者實地觀摩了該校學生在老師的指導下進行3D建模的制作，并嘗試用3D打印筆制作工藝品。在與記者的交流中，學生們表現(xiàn)出了對3D打印(VR、AR)技術的濃厚興趣。他們認為，這些新奇技術能夠營造出“自主學習”的環(huán)境，建立各種虛擬的實驗室與體驗室，感受、體驗諸如太空旅行、火災地震安全逃生、人體生理結構、化合物分子結構等等，獲取平時課堂上說教難以描述的知識與技能。
對于3D打印而言，最核心的價值是為學生提供個性化創(chuàng)新的實踐載體，并將創(chuàng)新的思維延伸落實在真實的問題情境之中。3D打印技術可以體現(xiàn)不同學生的設計意圖與理念，沒有唯一的標準答案，這種個性化的打印最能讓學生體驗到喜悅感和成就感，從而進一步激發(fā)學生的想象力、認知欲和創(chuàng)造力，引導學生向更深的領域發(fā)展。
覆蓋面狹隘與師資力量不足，成為阻礙3D打印技術應用于教育的“攔路虎”
由于3D打印(VR、AR)技術所特有的教育品質(zhì)，3D打印裝備在近幾年得到了教育裝備部門和學校的高度重視，在經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)出現(xiàn)了以?；蚴袇^(qū)為特征的配備以及實際應用的先行先試。
目前，在小學階段，3D打印技術的應用主要體現(xiàn)在建設3D打印實驗室，建立供少數(shù)學生體驗的社團，以開展綜合實踐活動為主;中學階段，此類技術多數(shù)在創(chuàng)客空間中使用，結合社團的具體內(nèi)容來開展活動;而在職業(yè)教育階段，一般是通過校企合作形式，讓學生依據(jù)企業(yè)所提供的設備，學習操作實踐，學以致用，畢業(yè)以后能夠操作企業(yè)儀器設備即可，專業(yè)性和指向性明確，比如機械制造、口腔工藝等，但沒有專門開設課程;而在高校當中，目前還沒有專門的3D打印技術的專業(yè)和課程。
由此可見，中小學的3D打印技術應用缺乏普遍的通識教育，而是以社團的形式開展少數(shù)的、精英式的教育，應用的覆蓋面比較狹隘。雖然部分地區(qū)和學校開始積極探索，也取得了一些經(jīng)驗，但是問題還是很多。主要的根源是沒有把技術與教育很好融合，缺乏頂層設計與實踐指導。比如在調(diào)研中，盡管大多數(shù)受訪者對3D打印技術進入學校持積極態(tài)度，但理解不夠、認識膚淺，在與記者的交流中不少校長表示，3D打印等技術科技含量高，如果長期不解決配套教材、課程標準、設計軟件問題，3D打印在中小學教育教學中的應用會流于形式。沈陽敬業(yè)中學校長李冬云告訴記者，“很渴望給學生引入3D打印(VR、AR)技術的教育，已經(jīng)多次考察，因國家尚未規(guī)定課時，看到一些學校只限于社團活動，成了少數(shù)學生的奢侈課程，所以還在猶豫不決中?！?/div>
此外，師資問題也是阻礙3D打印技術應用于教育教學的“攔路虎”。由于我國教師教育長期以來實行單科專業(yè)化培養(yǎng)與培訓，在3D打印技術應用于教育教學中，學科教師普遍感覺到知識和能力結構不適應，不能把3D打印新技術與本學科或多種學科知識融會貫通在教學活動中，于是這門課程的教學主要由信息技術或勞動技術課老師擔任，被定位于非主流課程。因此，要將3D打印(VR、AR)新技術應用于教學中，必須加強專業(yè)技術教師和學科骨干教師的培訓，加強教學科研的緊密合作。
課程、裝備并駕齊驅，以實驗區(qū)推進3D打印技術與教育的深度融合
通過對調(diào)研地的走訪，針對3D打印技術應用的現(xiàn)狀和困境，“3D打印技術教育教學應用協(xié)同創(chuàng)新中心”提煉出了以建立實驗區(qū)為抓手的解決3D打印(VR、AR)技術教育問題的基本思路和方法，即“理念引領，課程引導，裝備支撐，實驗先行，搭建平臺，逐步推廣”。
首先，堅持以人為本，在協(xié)同創(chuàng)新中整體推進。任何一項工作的推進，都必須做好謀劃，謀定而后動。各地教育局、學校呼吁，推動3D打印進教室，必須由教育部裝備主管部門盡快組織專家隊伍開發(fā)課程資源，解決教材和設計軟件問題，必須緊緊依靠教育專家、技術專家、一線教師深入研究，厘清課程理念、內(nèi)容和評價標準，并做好推廣的一系列措施，整體協(xié)調(diào)推進。
其次，以實驗區(qū)建設為基礎，在教育理論指導下穩(wěn)步推進。以市、區(qū)(縣)為單位建立3D打印(VR、AR)技術教育教學應用實驗區(qū)，面向全體學生，以地方課程的形式，對3D打印技術教育理念、課程、裝備配置和評價進行小范圍的實驗，開展教學實踐，通過實驗形成完善的整體解決方案，在取得經(jīng)驗之后再逐步推廣。
再其次，大力開展教師培訓，結合科研促進教師專業(yè)成長。中國教育科學研究院教授畢誠表示，目前，最要緊的是要解決師資問題，有計劃地實施專業(yè)教師和學科教師技術培訓，教師熟練掌握技能后，才能實現(xiàn)技術與課程和教學實踐的深度融合。為此，建議將此新技術培訓納入我國教師繼續(xù)教育范疇。教師培訓分兩類，一類是3D打印(VR、AR)技術專業(yè)教師的培訓，另一類是技術與學科教育的融合，要對學科教師進行培訓。同時在實驗區(qū)內(nèi)，必須設立教師科研平臺，充分發(fā)揮教師的創(chuàng)造力，讓更多的教師通過課題研究和教學實踐，不斷拓展3D打印(VR、AR)技術教育教學的應用范圍。
最后，以實驗驅動政策創(chuàng)新，促進裝備技術應用標準化建設。在采購新技術裝備、建設實驗室時，應探索一種包含使用、培訓、服務、指導的整體配備機制，形成實驗室建設的標準化新思路，并逐漸形成新的政策導向，加強政策引導和規(guī)范管理，確保教育裝備技術教育功能最大程度發(fā)揮。
總之，3D打印(VR、AR)技術在教育教學中的應用普及，已經(jīng)顯示出新技術驅動教育創(chuàng)新的強大潛力。教育部教育裝備研究與發(fā)展中心主任曹志祥表示，教育裝備主管部門必須緊密聯(lián)合教育科研機構、現(xiàn)代教育裝備技術研發(fā)與生產(chǎn)企業(yè)、學校，通過技術與教育的協(xié)同創(chuàng)新，大力推進整體配套的3D打印課程、教師培訓、實驗室建設標準，教學資源配置以及教學評價等，同時研究VR、AR技術教育教學應用模式，并以此為先導，推進我國教育裝備技術現(xiàn)代化建設邁入規(guī)范化、標準化、科學化的新階段。
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