教育装备现代化课堂变得如此前卫

  教育装备是什么？你也许会想到课桌、黑板、投影仪、实验器材……的确，教育装备能很传统，但令人意外的是，它也可以是3D打印、VR、AR等最前沿的科学技术。

  日前，现代教育装备技术综合改革试验区启动仪式暨现代教育装备技术应用研讨会在湖北咸宁举行，来自教育管理部门、教育装备部门、高校、中小学的专家和一线D打印等新技术助推教育变革、教育装备现代化等问题进行了深入讨论。

  由国务院印发的《中国制造2025》指出：“加大科学技术创新力度，推动3D打印等领域取得新突破。”中国工程院院士卢秉恒也说：“以3D打印为代表的‘增材制造’是极有前景的制造技术。”近年来，众多行业领域都将3D打印作为新的业务增长点和发展契机，教育装备也不例外。

  为此，教育部教育装备研究与发展中心搭建起开放性的创新平台——3D打印技术教育教学应用协同创新中心（以下简称协同创新中心），旨在以3D打印等新技术在教育教学中的应用为抓手，推进课程装备化和装备课程化，满足“双创”人才的培养需要。

  “通过对全国7省、10市的教育装备中心、部分先期试用3D打印的中小学、高职高专、大学、教育装备产业城以及3D生产研发企业等30余家机构的调研，我们得知3D打印、VR、AR等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，在各级各类学校中的应用已呈快速发展的新趋势。”协同创新中心主任刘俊波说。

  在传统观念中，无论是古典的文房四宝，还是现代的显微镜、望远镜、理化生学科实验室装备，乃至计算机、平板电脑等，教育装备更多体现为辅助教学的仪器设施。“但3D打印等新技术融和了现代信息技术，能为学生提供创新设计、创造、解决现实问题的个性化、社会化、趣味性、综合性、开放性的创新实践。”教育部教育装备研究与发展中心主任曹志祥表示，“在亲手进行3D打印制作时，学生可以将创意融入进去，有无限的想象空间和可能，不但成本适中，综合了材料、电子、机械、艺术等多学科，而且有升级拓展而形成规模实验的可能。”

  此外，VR、AR技术为学习的人营造了自主学习的环境。利用虚拟现实技术，可以建立各种虚拟实验室，涵盖地理、物理、化学、生物等学科，拥有传统实验室很难来做比较的优势。“学生能够最终靠自身与信息环境的相互作用来学习，还能够最终靠亲身去经历、感受、体验，获取过去空洞抽象的说教难以描述的知识与技能。”浙江教育装备技术中心主任施建国说。

  但就目前情况去看，3D打印在教育装备领域的推广依然面临不少问题。首先是师资力量，不但在数量上普遍缺乏，而且面对新技术，师生同处一条起跑线，这样很可能达不到预期效果。其次，由于3D打印机产品性能取决于材料，但要过材料关可谓困难重重。“相关教材数量不足、质量堪忧，课程教学体系安排随意性大、装备以及耗材缺少质量评估与检验测试标准，这些都亟待解决。”中国科学院原党组副书记郭传杰说道。

  所以，在我国，目前3D打印、VR、AR等新技术作为具有深度融合可能性的新装备技术，虽然受到普遍欢迎与看好，但无论是研发与协同能力，还是产业链的成熟度，整个3D打印行业发展落后于舆论预期，用郭传杰的话说就是：“群情跃动，少数试水，多数观望。”他还以二“有”四“无”总结行业概况：“有热情，有期待，但是无规划，无标准，无课时，无评价。”

  针对这样一些问题，协同创新中心设计了整体解决方案，明确小学以认知为目的，侧重科普体验；初中以操作为目的，侧重动手能力；高中以创造为目的，侧重创新思维和实践能力。在此基础上，构建了包括课程标准与教材、3D打印设备与材料、建模设计软件、创意交流云平台、师资培训与技术服务等项目在内的完整课程教学体系，还有选择地建立3D打印技术应用实验区，根据不同地方情况和学校需求，提供基础配置、标准配置、选择配置等多套装备菜单服务，可供挑选。

  据刘俊波介绍，协同创新中心在3D打印的技术方面也有不少突破。中心研发的新设备具备了独特的防伤害锁闭装置，保障学生在操作的流程中的人身安全，还有自动卸料平台、快拆喷嘴等专利技术，免去了普通3D打印后还需再加工才能成型的麻烦。为了更好适应教学实际的需求，中心专门研发了一套具有自主知识产权的轻量化在线建模软件——三维模方，提供丰富的素材与模型，易于上手，与各阶段的知识点紧密结合。

  为了保证整体解决方案的顺利施行，中心建立开放的监测评价体系。而实施全过程检测的目的，在于更好地结合学校教育改革实践、课程建设、教师专业发展等需要，并探索3D打印等新技术在实验区的发展新路径。

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