陕职学2023年度教育教学改革研究课题 课题编号2023SZX422《新技能英语》课程思政课堂融合实证研究

一、调查背景

1. 3D打印技术的中外发展现状

国外技术现状

1996 年，3D Systems、Stratasys、Z Corporation公司分别推出 Actua 2100、Genisys、Z402产品，“3D打印机”的称号第一次出现。2005 年，Z Croporation 发布世界上第一台高精度彩色3D打印机Spectrum Z510。到现在根据Statista网站的数据，2019年全球3D打印市场规模约为149亿美元，到2020年，该市场规模已经达到218亿美元，据估计，到2027年这一数值将增长到增长到440.3亿美元，市场前景广阔。

国内技术现状

中国从1994年开始研究3D打印，北京隆源公司于1995年成功研发了一台AFS激光快速成型机，随后华中科技大学也研制出了SLS快速成型机。经过20多年的发展，这个产业，美国、以色列、德国领跑全球，中国跟随其后。国内3D打印技术也广泛应用于各个领域，主要是医疗领域和建筑领域，3D打印在教育领域的应用多为普通创客教育。

2. 调查对象分析

中小学教育体量大、受众群体多，作为全民教育的教育高地受到更多关注，科技发展的今天，原有的传统教学辅助模式已经不能满足社会发展和教育发展的需求。3D打印技术在教学应用中有其优势，受到广泛重视（ 宋国梁  2019）。

3D打印教育辅助技术通过APP资源库下载需要的模型，便可以制作出复杂形象的实体教具，创设逼真具有代入感的教学情境，从而使传统枯燥的课堂变得生动有趣，理论知识和实践结合，学生灵活参与教学，拓展了学生的立体想象空间，提高了学习兴趣，促进教育教学领域的创新和发展（ 张昊璇 王少梅 2018）

3D打印技术可以广泛应用于制造业、医疗领域、文化遗产保护、建筑、教育等领域。在制造领域3D打印技术可用于生产复杂的零部件、原型制作来加速生产和提高效率；在医疗领域，3D打印技术可用于制造医疗器械、义肢、牙科设备等，还可以根据个性化新需求定制医疗器械，提高医疗领域的效率和精度；在文化遗产保护领域，3D打印技术可以用于对文物进行数字化保存，保护和保存珍贵文化遗产，也有助于在古代文化教育和展示方面进行传承和推广；在建筑领域，3D打印技术可以用于建筑结构和构件的制造，快速打印出各种建筑模型和原型，能够提高建筑效率和准确性；在教育领域，3D打印技术可以帮助学生更好的理解课程内容和进行创新型设计，激发学生的创造力和想象力。

二、调查意义与调查设计

1. 调查意义

当前的消费市场中，中小学教育作为基础教育，所受到的关注度高和影响力广。由于学校受众广，群体特殊，消费心理和行为值得调查研究。3D打印技术作为广受关注的创新行业在学校教育方面具有普及教育推广价值。为了调查清楚3D打印教育辅助技术在学校的推广价值和普及教育进行的价值，我们团队运用问卷调查法、访谈法，基于242位校长和一线学校管理人员和教师的访谈、问卷调查和会议，对3D打印技术在实际中的应用价值展开市场调查，形成调查报告，得出3D打印的普及教育在中小学大有可为，场景广阔的结论。

2. 调查设计

3D打印技术能够广泛应用于多个领域，在教育领域，3D教育辅助打印技术有其无可比拟的优势，本调查旨在调查教育领域3D教育辅助打印技术应用市场的接受度、普及度和推广价值，以对3D教育辅助打印技术进一步市场推广做出有价值的市场调查与预判。

调查过程分为三个阶段：

第一阶段准备阶段 准备访谈提纲，编写调查问卷，联系调查对象。

第二阶段试测阶段 随机选取小范围样本进行试测，测试访谈提纲和调查问卷的可行性和有效性，经过随机抽取5名校长，3名一线教师，2名行政管理人员进行小范围测试，测试结果符合调查需要。

第三阶段问卷发放与数据分析阶段 总共回收有效问卷242份，与学校行政管理人员和一线教师开展访谈113次。

调查对象：1）学校校长

2）学校一线行政管理人员或者教师

调查方式：问卷调查、访谈、图片、文件

调查问卷总共设置18题，涉及受访者信息、购买意愿、对3D打印技术的了解程度、学校设备情况等。

三、调查分析

1. 调查问卷回收与分析

问卷星总共成功回收有效问卷242份，根据平台数据分析填写调查问卷的女性占到78.3%，男性占21.7%，反映了基础教育阶段女性教师占比高。学校的主要现代化教学辅助设备以计算机和投影仪、一体机为主，3D打印设备也占到了一定比率。受访者表示自己接触了解到3D打印是通过新闻报道和网络推广，分别占比18.6%和38.02%。分别有71.07%的问卷表示对3D打印技术目前学校的39.67%设备使用时间基本在三到五年，17.77%的设备使用在十年以上，到了更换年限，说明3D打印教学辅助设备还具有一定的市场空间。

              图1                                   图2

79.75%的受访者同意3D打印能够应用于教具模型打印方面，57.44%的受访者同意该技术可用于环境创设，有83.06%的受访者表示3D打印教育辅助技术可以用于学生科技兴趣的培养。

90.91%的受访者都表示对3D打印教育辅助技术可以一试，说明对新技术的接受度很高，也很愿意进行尝试。在引进3D打印教育辅助技术方面，84.3%的受访者认为可以提高学生学习兴趣。在影响校方选择3D打印教学辅助技术，价格因素占到30.17%，品牌因素占到9.5%，打印准确度占到35.54%，操作容易因素占到14.46%，携带便捷因素占到10.33%。

2. 访谈结果与分析

研究者与校长、行政管理人员和一线教师进行了总计113次访谈，得出以下结论：

2.1采用3D教育辅助打印技术的课堂呈现以下特色：

1）趣味性 课程或者课堂上引进3D打印教学辅助技术，结合趣味性强的3D打印应用可以直接打印需要的教具，或者学生直观立体的参与进来，动手制作教具，增加了课堂的趣味性和互动性。

2）基础性 课堂上引进的3D打印教学辅助技术简单操作易上手，本身配备的3D打印应用中就包括丰富多样的模型资源库，在应用时，APP上选定模型，便可以打印出功能各异、造型多样的课堂教具与模型，操作简易，上手引进门槛低。

3）科学性 基于快速成型技术，借助3D打印应用，模型资源科学合理，成品准确。

4）拓展性 3D打印教学辅助技术不仅可以应用于教具打印，还可用于环境创设，资源库也可以由使用者增加拓展，与其他使用者进行互动，实现课程与技术应用的拓展。（林志伟等 2022）

2.2在市场分析方面得出结论：

1）3D打印技术普及教育的空间还很大，大有可为。

2）项目产品在性价比方面具有优势，具有市场竞争力，在同类竞品中出类拔萃。

该项目发挥3D打印技术定制化和时效性优势，3D打印辅助教学器材，相关产品处于市场空白，随着我国在线教育等分散教学模式的兴起，3D打印技术可将教学内容实体化，形象生动的3D打印辅助教学器材有助于学生动手能力的提升及知识的学习，可以预见3D打印技术在辅助教学领域具有广阔的市场前景。

2.3 针对访谈提纲，受访者普遍认为：

1）将3D打印技术运用于生产教学模具比较好。

2）基于3D打印技术和设备，可以将数学课程中的立体几何模型打印出来，帮助学生理解三维空间图形结构；将物理学科把抽象的电力线结构图、磁力线打印出来，把无形抽象的知识有形化；化学学科可打印出3D分子、原子模型，把微观粒子结构实体化;

3）觉得前景非常好，随着相关制度法规的逐步完善、3D打印技术的不断提升以及校园3D打印基础设施的日益完备，学生们将有机会借助3D打印完成更多课业内容。

四、结语

3D打印代表着数字化、智能化，3D打印教学辅助技术为传统课堂带来了创新和活力。增加了课程的趣味性、基础性、科学性和拓展性。能够直接应用于教学，除此之外，还带来了教学方式、内容、教育理念和教学模式方面的改革与创新，是教育发展的机遇。

参考文献：

邱望洁，李昊阳. 3D打印技术在教育行业的应用发展前景研究[J]. 中国教育信息化 2017（05）：11-14

林志伟等. 基于Python的3D打印计算机辅助制造实验教学[J].   实验科学与技术 2022(20): 98-101

李柯影，郑燕林. 3D打印技术在中小学教学中的应用[J].XDIYIS 2015(25):108-114

杨云，赵艳. 基于3D打印的中小学创意信息技术课堂教学实践研究[J]. 长春教育学院学报 2020（9）：（45-50）