中小学创客教育研究论文

现如今，3D打印机是民用市场出现的一个新词，在专业领域有另一个名称叫“快速成形技术”。我整理了3d打印技术2500字论文，希望能对大家有所帮助! 3d打印技术2500字论文篇一：《试谈3D打印技术及其应用发展》 【摘要】本文通过分析3D打印机的原理， 总结 了几种典型的3D打印技术，分析其市场应用和发展方向，得出3D打印技术的发展会引领第三次工业革命的发展。 【关键词】3D;打印机;3D打印技术 1.前言 近来，三维(3D)打印技术[1]在发达国家兴起，前不久在网上流传的3D打印手枪，引来许多网友围观。3D打印现在已不再只是概念产物，全球已有不少公司推出了个人3D打印机，它已在平常生活中开始普及。2012年4月，英国《经济学人》刊文认为，3D打印技术将与其他数字化生产模式一起，推动第三次工业革命的实现。传统制造技术是“减材制造技术”，3D打印则是“增材制造技术”，它具有制造成本低、生产周期短等明显优势。 打印机的原理及技术 3D打印机 3D打印机是近年来在民用市场出现的一个新词。在专业领域有另一个名称叫“快速成形技术”[2]。快速成形技术诞生于20世纪80年代后期，是基于材料堆积法的一种全新制造技术。它集分层制造技术、机械工程、数控技术、CAD、激光技术、逆向工程技术、材料科学于一体，可以直接、快速、自动、精确地将设计电子模型转变为具有一定功能的原型或直接制造零件，从而为零件原型制作、新设计思想的校验等方面提供了一种低成本而高效的实现手段。快速成形技术就是利用三维CAD的数据，通过快速成型机，将一层层的材料堆积成实体原型。 不同种类的快速成型系统因所用成形材料不同，成形原理和系统特点也各有不同。但是基本原理一样，那就是“分层制造，逐层叠加”[3]，类似于数学上的积分过程。形象地讲，快速成形系统就像是一台“立体打印机”，因此得名。 3D打印机的原理 3D打印机根据零件的形状，每次制做一个具有一定微小厚度和特定形状的截面，然后再把它们逐层粘结起来，就得到了所需制造的立体的零件。 每个截面数据相当于医学上的一张CT像片;整个制造过程就像一个“积分”的过程。 整个过程是在电脑的控制下，由3D打印系统自动完成的。不同公司3D打印使用的成形材料不同，系统的工作原理也有所区别，但其基本原理都是一样的，那就是“分层制造、逐层叠加”。这种工艺可以形象地叫做“增长法”。 3D打印技术 SLA技术 光固化成型法(SLA)是用特定波长与强度的激光聚焦到光固化材料表面，使之由点到线，由线到面顺序凝固，完成一个层面的绘图作业，然后升降台在垂直方向移动一个层片的高度，再固化另一个层面。这样层层叠加构成一个三维实体。SLA是最早实用化的快速成形技术，采用液态光敏树脂原料。其工艺过程是，首先通过CAD设计出三维实体模型，利用离散程序将模型进行切片处理，设计扫描路径，产生的数据将精确控制激光扫描器和升降台的运动;激光光束通过数控装置控制的扫描器，按设计的扫描路径照射到液态光敏树脂表面，使表面特定区域内的一层树脂固化后，当一层加工完毕后，就生成零件的一个截面;然后升降台下降一定距离，固化层上覆盖另一层液态树脂，再进行第二层扫描，第二固化层牢固地粘结在前一固化层上，这样一层层叠加而成三维工件原型。将原型从树脂中取出后，进行最终固化，再经打光、电镀、喷漆或着色处理即得到要求的产品。 SLA技术主要用于制造多种模具、模型等;还可以在原料中通过加入 其它 成分，用SLA原型模代替熔模精密铸造中的蜡模。SLA技术成形速度较快，精度较高，但由于树脂固化过程中产生收缩，不可避免地会产生应力或引起形变。因此开发收缩小、固化快、强度高的光敏材料是其发展趋势。 SLS技术 选择性激光烧结技术(SLS)是采用激光有选择地分层烧结固体粉末，并使烧结成型的固化层，层层叠加生成所需形状的零件。其整个工艺过程包括CAD模型的建立及数据处理、铺粉、烧结以及后处理等。 整个工艺装置由粉末缸和成型缸组成，工作时粉末缸活塞(送粉活塞)上升，由铺粉辊将粉末在成型缸活塞(工作活塞)上均匀铺上一层，计算机根据原型的切片模型控制激光束的二维扫描轨迹，有选择地烧结固体粉末材料以形成零件的一个层面。粉末完成一层后，工作活塞下降一个层厚，铺粉系统铺上新粉。控制激光束再扫描烧结新层。如此循环往复，层层叠加，直到三维零件成型。最后，将未烧结的粉末回收到粉末缸中，并取出成型件。对于金属粉末激光烧结，在烧结之前，整个工作台被加热至一定温度，可减少成型中的热变形，并利于层与层之间的结合。 与其它3D打印机技术相比，SLS最突出的优点在于它所使用的成型材料十分广泛。从理论上说，任何加热后能够形成原子间粘结的粉末材料都可以作为SLS的成型材料。目前，可成功进行SLS成型加工的材料有石蜡、高分子、金属、陶瓷粉末和它们的复合粉末材料。由于SLS成型材料品种多、用料节省、成型件性能分布广泛、适合多种用途以及SLS无需设计和制造复杂的支撑系统，所以SLS的应用广泛。 PDM技术 熔积成型(FDM)法，该 方法 使用丝状材料(石蜡、金属、塑料、低熔点合金丝)为原料，利用电加热方式将丝材加热至略高于熔化温度(约比熔点高1℃)，在计算机的控制下，喷头作x-y平面运动，将熔融的材料涂覆在工作台上，冷却后形成工件的一层截面，一层成形后，喷头上移一层高度，进行下一层涂覆，这样逐层堆积形成三维工件。 该技术污染小，材料可以回收，用于中、小型工件的成形。成形材料：固体丝状工程塑料;制件性能相当于工程塑料或蜡模;主要用于塑料件、铸造用蜡模、样件或模型。 LOM技术 分层实体制造法(LOM)，又称层叠法成形，它以片材(如纸片、塑料薄膜或复合材料)为原材料，其成形原理如图所示，激光切割系统按照计算机提取的横截面轮廓线数据，将背面涂有热熔胶的纸用激光切割出工件的内外轮廓。切割完一层后，送料机构将新的一层纸叠加上去，利用热粘压装置将已切割层粘合在一起，然后再进行切割，这样一层层地切割、粘合，最终成为三维工件。LOM常用材料是纸、金属箔、塑料膜、陶瓷膜等，此方法除了可以制造模具、模型外，还可以直接制造结构件或功能件。 LOM技术的优点是工作可靠，模型支撑性好，成本低，效率高。缺点是前、后处理费时费力，且不能制造中空结构件。成形材料主要是涂敷有热敏胶的纤维纸;制件性能相当于高级木材;主要用途是快速制造新产品样件、模型或铸造用木模。 打印技术的市场应用及发展方向 建筑设计领域 建筑模型的传统制作方式，渐渐无法满足高端设计项目的要求。全数字还原不失真的立体展示和风洞及相关测试的标准，现如今众多设计机构的大型设施或场馆都利用3D打印技术先期构建精确建筑模型来进行效果展示与相关测试[4]，3D打印技术所发挥的优势和无可比拟的逼真效果为设计师所认同。 磨具制造领域 玩具制作等传统的模具制造领域[5]，往往模具生产时间长，成本高。将3D打印技术与传统的模具制造技术相结合，可以大大缩短模具的开发周期，提高生产率，是解决模具设计与制造薄弱环节的有效途径。3D打印技术在模具制造方面的应用可分为直接制模和间接制模两种，直接制模是指采用3D打印技术直接堆积制造出模具，间接制模是先制出快速成型零件，再由零件复制得到所需要的模具。 医学领域 在医学领域的应用近几年来，人们对3D打印技术在医学领域的应用研究较多。以医学影像数据为基础，利用3D打印技术制作人体器官模型，对外科手术有极大的应用价值，近年来许多医院推出3D打印胎儿服务。 航空航天领域 在航空航天领域中，空气动力学地面模拟实验(即风洞实验)是设计性能先进的天地往返系统(即航天飞机)所必不可少的重要环节。该实验中所用的模型形状复杂、精度要求高、又具有流线型特性，采用3D打印技术，根据CAD模型，由3D打印设备自动完成实体模型，能够很好的保证模型质量。 家电和食品领域 3D打印技术在国内的家电行业上得到了很大程度的普及与应用，使许多家电企业走在了国内前列。美的、华宝、小天鹅、海尔等都先后采用3D打印技术来开发新产品，收到了很好的效果。 3D打印在食品领域也有成功的应用。做成的鲜肉特别有弹性，而且烹饪后肉质松散有嚼头，丝毫不逊于真正的肉，就连肉里的微细血管都能打印出来。人们吃到“3D肉”的日子不会太远，因为美国泰尔基金会近日已投资成立了“鲜肉3D打印技术公司”，希望能够为大众提供安全放心的猪肉产品。这种利用糖、蛋白质、脂肪、肌肉细胞等原材料打印出的肉具有和真正的肉类相似的口感和纹理，就连肉里的微细血管都能打印出来。 4.总结 3D打印是产业界自主创新的过程，政府主要负责引导方向，要让民营企业有充分的自主发展空间，同时对一些敏感行业或者产品要加强监管。3D打印技术市场潜力巨大，势必成为引领未来制造业趋势的众多突破之一。这些突破将使工厂彻底告别车床、钻头、冲压机、制模机等传统工具，改由更加灵巧的电脑软件主宰，这便是第三次工业革命的到来的标志[6]。在这种势头下，传统的制造业将逐渐失去竞争力。 参考文献 [1]古丽萍.蓄势待发的3D打印机及其发展[J].北京：数码印刷，2011(10)：64-67. [2]丁军涛.快速成形技术在企业实际生产中的应用[J].陕西：科技探索，2012(8). [3]郑利文.Objet Geometries公司推出多种复合材料3D打印机[J].北京：模具工业，2008(2)：73. [4]梁晨光.3D打印技术纵览“印”出来的真实世界[J].北京：微型计算机，2008(6)：106-109. [5]乔益民，王家民.3D打印技术在包装容器成型中的应用[J].重庆：包装工程，2012(11)：68-72. [6]丁博强.3D打印推动第三次工业革命[J].上海：创意产业，2013(2). 3d打印技术2500字论文篇二：《浅谈3D打印的误差分析》 【摘 要】本文从理论上介绍3D打印的基本原理，并系统的分析了成型的前期数据处理、成型加工过程和后处理三个阶段各因素对成型精度的影响。同时，提出了改进成型制件精度的 措施 和方法，对快速成型技术的发展有一定的指导意义。 【关键词】快速成型;成型精度;工艺参数 0.引言 3D打印与传统的制造业去除材料加工技术不同，其遵循的是加法原则。首先设计出所需零件的三维模型，然后根据工艺要求，按照一定的规律将该模型离散为一系列有序的单元，通常在Z向将其按一定厚度进行离散(习惯称为分层)，把原来的三维CAD模型变成一系列的层片;再根据每个层片的轮廓信息，输入加工参数，自动生成数控代码;最后由成形系统成形一系列层片并自动将它们联接起来，得到一个三维物理实体。 目前基于分层制造原理，将三维造型转化为二维轮廓信息叠加造型的快速加工方法，其成型制件的精度与很多因素有关。 1.前期数据处理误差 在成型制件建模完成之后，需要将其进行数据方面的转换，目前被应用最多的就是STL格式文件，主要是用小三角面片来近似的逼近任意曲面模型或实体模型，能够较好的简化CAD模型的数据格式，同时在之后的分层处理时，也能够较好的获取每层截面轮廓上的相对于模型实体上的点。 STL格式化引起的误差 STL格式文件的实质就是用许多细小的空间三角形面来逼近还原CAD实体模型，其主要的优势就在于表达清晰，文件中只包括相互衔接的小三角形面片的节点坐标和其外法向量。用来近似逼近的三角形数量将直接影响着实体的表面精度，数量越多，则精度越高，但是三角形数量太多即过高的精度要求，会造成文件内存过大，增加数据处理时间。所以应在精度范围内选择合理的离散三角形数量。当用建模软件输出STL格式文件时都需要确定精度，也就是模拟原模型的最大允许误差。当表面为平面时将不会产生误差，如果表面为曲面时，误差则将不可避免的存在。 目前，为了得到准确的实体截面轮廓线，应用较多的就是采用CAD直接切片法，该方法可以从根本上消除由STL格式而造成的截面轮廓误差，同时也能够有效的消除格式转换造成的精度误差。 模型分层对成型精度的影响 对模型进行分层处理的过程中会产生一定的误差，这种误差属于原理性误差。分层处理是在STL格式转换之后，通过预先设定好成型的方向，设定好分层的厚度，就可以对模型进行分层切片处理了。分层后会得到一组垂直于成型方向的彼此平行的平面，这些平面将STL格式文件截成等层厚的截面，截面与模型表面的交线即形成了该截面的轮廓信息，此信息可作为成型扫描过程中的数据。因为每层之间有一定的距离，由于其破坏了模型表面的连续性，这样就可能丢失一部分的轮廓信息，造成模型的尺寸误差和表面精度。 2.成型加工误差 设备自身也存在着一定的误差，它造成的是成型件的原始误差。设备自身误差的改善应该从其系统的设计和制造过程中入手，提高成型设备的硬件系统，以便改进成型件精度。 工作台Z方向上的运动误差 它主要在丝杠的控制下，通过上下移动完成最终的成型加工。所以工作台的运动误差将直接影响着成型件的层厚精度，从而导致成型件的Z向尺寸误差。同时，工作台的运动直线度误差也会造成成型件的位置、形状误差和较差的粗糙度。 X、Y方向同步带变形误差 X、Y扫描系统：步进电机控制并驱动同步齿形带，然后带动打印头进行每层的扫描运动，是一个二维的运动过程。在定位或者使用时间较长以后，同步齿形带可能会产生一定情况的变形，会严重影响扫描系统的定位精度，所以为了解决这个问题常采用位置补偿。 X-Y方向定位误差 成型机运动控制系统采用的是步进电机开环控制系统，电机自身和其各个结构都会对系统动态性能造成一定的影响。X、Y扫描系统在往复的扫描过程中存在着一定的惯性，使扫描镜头的扫描尺寸其实大于成型件的设计尺寸，造成尺寸误差，同时，由于扫描系统在扫描过程中是一个加减速的过程，边缘扫描速度会小于中间扫描速度，这样就会导致成型件边缘的固化程度高于中间部分，固化不均匀。 扫描机构在成型过程中，总是在进行连续的往复填充运动。驱动扫描机构的电机自身存在着一个固有频率，扫描不同线长的时候会出现各种频率，所以当整个机构发生谐振时，会给扫描机构带来很大的振动，严重影响成型的精度。 挤料速度与扫描速度误差 在保证有足够加热功率和相同扫描速度的前提下，若挤料速度过高，在工件的表面及侧面就会出现材料溢出现象，导致表面粗糙，支撑结构与工件不易分离;若挤料速度过低，在扫描轨迹上就会出现材料缺失现象。因此，适当降低挤料速度，能提高工件的表面品质，轮廓线更清晰，支撑结构与工件易于分离。 综上所述，通过优化工艺参数可以有效地提高成型件的精度和质量。 3.后处理产生的误差 成型完成之后，需要将成型件取下并去除支撑，对于固化不完全的成型件，还需要进行二次固化。固化完成后还需对其进行抛光、打磨和表面处理等工序，将这些称之为后处理。后处理对成型精度的影响可分为下列三种： (1)支撑去除时，因为人为等因素有可能会刮伤成型表面或其精细的结构，严重影响成型质量。为了避免这点，在支撑设计时应该选择合理的支撑结构，既能起到支撑作用又方便去除，在允许范围内少设支撑，节省后处理时间。 (2)成型后，由于工艺和本身结构问题，零件的内部还会存在一定的残余应力，并且在外部条件如温度、湿度等环境的变化下，成型件会产生一定的翘曲变形，造成误差。应该设法减小成型过程中的残余应力，以提高零件的成型精度。 (3)成型后的零件在尺寸和粗糙度方面可能还不能完全满足用户的需求，例如表面存在阶梯纹、强度不够，尺寸不精确等，所以要对成型件进行进一步的打磨、修补、抛光和喷丸等处理。如果处理不好，可能会对成型件的尺寸和表面质量等造成破坏，产生后处理误差。 综上所述，通过减小分层厚度可以通过自适应的分层方法能很好的提高成型件的表面精度，降低因分层数量较多而引起的效率降低问题，或者通过优化成型加工方向的办法来提高成型件表面质量。其中优化成型加工方向在工艺上有一定的难度，对于成型加工方向的优化，不仅要考虑精度的因素，也要着重考虑成型效率和支撑设计等方面因素。 4.结论 自由成形件的精度是指加工后的成形件与原三维CAD模型之间的误差，主要有尺寸误差，形状误差和表面误差。因为自由成形的全过程包括前处理、自由成形和后处理三个阶段，所以每个阶段都可能存在影响成形件精度的因素。然而，成型件的精度不只与成型机本身精度有关，还与自由成形全过程中的其他因素有关，而(下转第156页)(上接第110页)且这些其他因素还更加难以控制。 [科] 【参考文献】 [1]胡庆夕，周克平，吴懋亮等.快速制造技术的发展与应用.机电一体化，2003，8(5). [2]朱林泉，白培康，朱江森.快速成型与快速制造技术.北京：国防工业出版社，2003. [3]王广春，赵国群.快速成型与快速模具制造技术及其应用.北京：机械工业出版社，2003. [4]于松章，洪军，唐一平.基于RE/RP/RT技术的产品快速开发集成制造系统.新技术新工艺，2004，8(3). [5]勾吉华，彭颖红，阮雪榆.快速成型技术及其工艺分析.机械科学与技术，2000，2(19). 3d打印技术2500字论文篇三：《试谈中小学创新 教育 中3D打印的应用》 随着3D打印在产品设计、建筑设计、机械制造、医学领域、 文化 艺术等行业发挥越来越重要的作用，3D打印这一新兴科学技术也不断融入到人们的工作和生活中。而科技促进教育这一客观规律也决定了3D打印对教育的影响是必然的，3D打印技术与学校教育的结合必成为STEAM教育中对学生开拓创新能力培养的必要组成部分。 1 3D打印在学校教育中的应用现状 创客教育，政策先行，教育部于2015年发布《关于“十三五”期间全面深入推进教育信息化工作的指导意见(征求意见稿)》，其中提到了未来五年对教育信息化的规划，鼓励探索STEAM教育、创客教育等新教育模式，从政策层面将刺激3D打印教育市场的快速增长。国内3D打印在教育领域中的应用已然走在了前列，并逐渐步入了批量应用阶段。全国各地区都有学校加入到3D打印创客教育的潮流中来。3D打印在不少地区已经被列入普通学校教育的统筹范围内，而不仅仅是职业培训。 2 3D打印在中小学教育中的优势 传统教育特别是中小学教育是以教师为主导的填鸭式教学方式。因其理论性较强，且多数以死记硬背为主要方式，学生无法把学到的知识进行转化和应用，久而久之就会失去兴趣。而3D打印课程可以让枯燥的课程变得生动起来。在3D打印应用的教学中，学生不再是单纯地看文字或图形，而是根据相应理论知识通过电脑绘制其三维模型，并用3D打印机把模型打印出来。这是学生吸收和运用知识的过程，使学习过程变得生动有趣，同时极大地提高学生学习的主动性和分析、解决问题等方面的能力。 3 3D打印与各种学科的融合 3D打印与学科的融合既是对各传统学科教学的补充，又是开展STEAM教育的重要形式。 打印与语文课的结合 语文课中的 说明文 是难以描述和理解的，例如赵州桥课程中对桥梁结构的描述。而如果运用课文中描述的知识点用软件把模型绘制并打印出来，有了理论应用于实践的过程，学生对知识的掌握会更加深刻。 与数学课的结合 通过三维模型设计软件，学生可以方便地从不同方位观察模型，任意组合、改变模型形状，学生的空间 想象力 得到很好的锻炼和培养。 与美术、剪纸等艺术课的结合 通过三维设计软件很容易实现二维图形到三维模型的转化。艺术课中的剪纸或手绘图形便可以转化成三维模型，且应用于不同的作品中，并通过3D打印机打印出来，增加课程的趣味性。 与历史、生物、地理、化学、物理等其它课程的结合 辅助教具直接通过3D打印制作出来，将抽象、难懂的教学变得更直观、形象化，更好地激发了学生的学习兴趣。 4 中小学3D打印课程的开展形式 目前很多学校把3DOne作为教学软件，通过软硬件结合，推出3D打印创意设计课程解决方案，以学生动手参与为主要学习方式，旨在全面提升、激发孩子们的潜能，学生在学习过程中潜移默化地提高动手能力和思考能力。3D打印创客教育通常包括如下形式： (1)兴趣班。兴趣班是3D打印在学校开展创客教育初期的主要形式。每个班级挑选数个学生组合成兴趣小团队，由学校老师或者校外的公司机构提供技术支持协助学校开展课程。 (2)校本课程。教师通过课程的开展，总结成果及 经验 完成学校的校本课程，打造校本特色的3D打印课程。 (3)教、科研项目。教、科研项目的方式使得3D打印课程的开展更有拓展性。例如学校以船作为项目题目，学生学习船的工作原理，以及如何优化船体、增加动力机构，然后自己设计船体造型、打印模型和试验航行，通过不断地试验以及改善，学生可以把课题内容掌握得非常牢固。并且学生会不断去思索、尝试各种各样的方式，极大地提高了学生的想象力和动手能力。 5 结语 以3DOne软件为教学的3D打印创客课程，给了STEAM教育一种新的方式，不管是从国家的支持，还是从提高学生的创新能力来说，3D打印都将作为一个重要的手段会得到极大的发展。通过与学科结合的方式，并借助于各地的3D打印比赛，3D打印教育将会有更好的发展。 猜你喜欢： 1. 3D打印技术学习心得体会 2. 3d打印技术论文3000字 3. 3d打印技术论文范文 4. 3d打印技术论文总结 5. 3d打印技术论文结论

1. 大部分“创客教育从业者”拔高了 “创客”在小学生范畴内的要求。 近年来，创客教育如雨后春笋般兴起，创客教育的理念也日益受到教育者的重视与认同，然而大部分“创客教育从业者”（包括管理者、一线教师、以及校外机构、科技公司等）并不能真正理解“创客”的真正含义，他们往往对“小学生创客”要求过高，希望他们创新，创造，能制作一些智能化的“上得了台面”的作品。殊不知，这些“拔苗助长”的举动并不符合“创客文化”的最初定义。“创客”在百度百科的定义—— “创客”本指勇于创新，努力将自己的创意变为现实的人。这个词译自英文单词“Maker”。我认为“创客”在小学生范畴内应该被重新定义，应该被理解为他们是一群充满好奇心，热爱动手去做一些有趣的事情，并且乐于分享的小学生。“创客教育从业者”对“小学生创客”的要求不能过高，只要小学生喜欢动手制作，坚持不懈地捣鼓一些“小玩意儿”，就应该认为他是“Maker”，鼓励他们，给他们提供支持，让他们保持“持续动手”的勇气、动力，从而度过一个有点“科技风”的快乐童年。“小学生创客”的重新定义，应该是创客教育者的基本共识。 2. “小学生创客教育”正在逐渐地被给予“厚望”，继而功利化。 “创客教育”虽是时代发展和教育变革的产物，但它并不是中国教育发展的最后一根救命稻草，也不能解决所有的教育问题。如今，在创客教育产品生产者和销售者的渲染、媒体的炒作、教育者面对教育变革的焦虑和热切变革心理等多重作用下，“创客教育”似乎成为了“万能处方”。普罗大众似乎对“创客教育”寄予了“对中国应试教育的伟大补充”般的厚望。只要一件事物被给予厚望，那么这件事情就有可能失去原来的乐趣，取而代之的是“‘厚望’带来的逐渐增加的压力”。我没有说“创客教育”的不对或不好，而只是怀疑如此规模浩荡的“创客教育”首要目的是什么？我们是否还在“还给孩子最真实快乐的创客教育”的道路上努力？在“创客教育之风”盛行之下，理性审视“创客教育”及其作用，警惕“创客教育风”，是有必要的。尊重，尊重孩子自己的想法；敬畏，不随意破坏孩子的童年；支持，对有需要的孩子提供我们理解的“创客教育”支持。以上三点是创客教育的基本出发点。 3. 优质“创客课程”的缺失，不符合儿童认知规律的课程铺天盖地。 “创客课程”是开展“创客教育”的“支点”，有可能成为撬动整个创客教育体系改革的重要力量，然而“创客教育从业者”往往忽视了“创客课程”的重要性。管理层有时急于求成，大刀阔斧地建设“创客空间”，当“创客空间”建设完毕后，才发现“创客课程”没有匹配到位。还有些学校意识到“课程”的重要性，但是缺少对课程优劣的甄别能力。市场上和学校里都比较缺少优质的“创客课程”——由专业的课程团队写就，并经过一线教师和学生检验的符合学生认知规律和心理发展特点的课程。令人欣喜的是，目前，国内已有少数高校、 中小学以及企业探索性地开发了一些“创客课程”，但这些毕竟是少数，还有很多“创客设备”是缺少课程支持的。 4. “创客设备”的大量购置，大大丰富了“吸收灰尘的创客库存”。 “创客设备”是开展“创客教育”的基本保障，没有“创客设备”，再好的老师配上再好的“创客课程”也是巧妇难为无米之炊。但目前“创客教育之风”盛行之下，创客设备被大量购置，例如“创客教育三件宝”——激光切割机、3D打印机和无人机。这些 “创客教育大跃进”时期的设备，因为无人使用而逐渐被封存。这么巨大的教育投入，最后换来的教育产出非常渺小。那么，如何将“创客设备”可持续地使用起来，成为了迫在眉睫需要解决的难题。 5. 不解决“缺少师资，缺少课时”的问题，“创客教育”只能是小打小闹。 “创客教育”的推出和普及，是自上而下的短时间内“大行其道”的，这样有好处——普及速度大大加快，然而也有它固然的弊端——学校并没有配备专业的具有良好“创客素质”的师资，也没有对应的用于多数学生的“创客课时”。如何解决这两大难题，政府和学校的层面都在研究办法——有开展四点半课程的，有开展半日化社团课程的，有借助 “校外力量”的，也有 “在固定年级固定专用课时”的。但这些还是无法从根本解决这两大难题，因为无法保证“有兴趣的每一个孩子都能接受到良好的创客教育”，这里指的是“每一个孩子”。 注：以上所有观点仅代表工作室某成员的观点，不代表工作室的观点。

摘要 ：当前越来越多的教育工作者开始关注STEM教育、创客教育和科学教育，这三种教育在多方面各有异同。本文首先从STEM教育的内涵与特点，了解部分STEM教育的概念，之后分析当前我国中小学科学教育现状特点，然后论述创客教育与STEM教育、科学教育在课程形式、教学目标等方面的差异，最后总结三者之间的联系。 STEM教育即科学(Science)、技术(Technology)、工程(Engineering)和数学(Mathematics)教育的简写，提倡跨学科教育，使用多学科的思维和知识解决实际问题。STEM教育并不是将科学、技术、工程和数学四类学科简单的叠加，而是使它们彼此之间进行有效融合，组成为一个有机的整体，并以真实问题解决为任务驱动，在实践中应用知识、获得知识，培养学生的问题解决能力、复合思维和创新思维。 STEM教育是当今知识经济时代下全新的教育范式，以培养具有善于质疑、勇于实践和敢于创新的学习品质，以及具有跨学科知识素养和解决真实问题能力的人才为根本目标，已经成为了各国教育领域的重要发展战略。 对于STEM 教育的本质问题，我国学界主要基于 STEM 这个概念的历史轨迹和组成要素来讨论，呈现出“整合取向”，即认为 STEM 教育的核心是跨学科整合。 跨学科整合打破单一学科的界限，强调学科的“混合”，把不同学科、不同领域的理论与方法有机融合。 STEM 教育的学科整合,不是盲目地将不同学科的内容进行简单地堆积或拼凑，而是将各学科内容进行重构及融合，并与实际生活相联系，创造性地开展跨学科教学，其目的在于提升学生的科学精神和创新能力。有专家建议，可以把工程、技术类 学科作为基础，整合科学、数学等学科的知识内容，能够有效地提升学生的综合实践与创新应用能力，并有效弥补我国基础教育领域工程与技术教育的短板。 STEM教育具有体验性特征，注重项目制学习，注重学习的过程，而非体现在试卷上的知识结果注重学习与现实世界的联系。学生在参与、体验获得知识的过程中，不仅获得了结果性知识，还学习到了在项目问题解决过程中的过程性知识。STEM教育主张学生通过自学或教师引导习得抽象知识，更强调学生动手、动脑，参与学习过程。STAM教育提供了学生动手做的学习体验，学生应用所学的数学和科学知识应对现实世界问题，创造、设计、建构、发现、合作并解决问题。 STEM教育具有情境性特征，强调让学生获得将创客知识进行情境化应用的能力，同时能够理解和辨识不同情境的知识表现。STEM教育强调知识是学习者通过学习环境互动建构的产物，而非来自于外部的灌输。 STEM教育强调团体协作性，在群体协同中相互帮助、相互启发，进行群体性知识建构。在完成任务的过程中，学生需要与他人交流和讨论。STEAM教育的协作性就是要求学习环境的设计要包括协作和会话两要素：让学生以小组为单位，共同搜集和分析学习资料、提出和验证假设、评价学习成果。 STEM教育要求学习产出环节包含设计作品，通过设计促进知识的融合与迁移运用，通过作品外化学习的结果、外显习得的知识和能力。在设计过程中，学生学习知识、锻炼能力、提高STEM素养，因此设计性是STEM教育的核心特征。 科学教育在我国中小学的发展处于初级阶段，存在学校科学设备的建设有待完善、专业师资力量不足、学生自身的兴趣有待提高、科学教育课程和活动的设置缺乏健全完整的体系、科学教育的宣传推广力度不足等问题。 科学教育在初中和小学开展程度较高，而高中开展相对较少。从高中阶段来说，最大的压力仍然来自高考。 中小学学生具有一定的创新意识和能力，通过相关活动，操作实践、合作沟通等各方面能力都有所提高，但是学生参与的热情还有待提高，对于科学教育的认知还有待加强。 很多学校科学教育的基础设施建设还不能够满足需求。政府和相关组织的政策和资金支持不足，多领域的技术、人才的参与还不能够满足需求。学校之间的交流较少，资源和成果的共享不足。 创客教育是以项目为中心设计的实践课程；STEM教育是为打破学科界限，将有关学科融合设计的综合课程；科学教育从狭义上说，是按学科领域分科设计的学科课程，从广义上说，其课程形式不限。 创客教育鼓励学生利用数字化工具，在发现问题、探索问题、解决问题中将自己的想法作品化，教师则作为支持者帮助学生；STEM教育是基于由教师预设的问题情景，在教师组织、引导下开展学习，在了解、解决问题过程中跨学科学习；科学教育则是依据科学学习规律和原则，进行知识讲授、讨论、实践，教师主要是知识的传授者。 创客教育强调学生进行产品创造，核心是创造；STEM教育强调跨学科，强调不同学科的整合；科学教育涉及个人需要、社会问题、就业准备以及学术深造基础4个领域，是向学生传授用于日常生活和未来科技世界的科学知识，掌握科学方法，培养科学精神和科学态度，教育学生如何处理科学与社会问题，让学生具有在今后择业所必需的科学技术基础与继续学习科学所必备的理论基础。 从内涵及特点来看，创客教育与STEM教育、科学教育显然是不能相互取代的，因为它们的着眼点是有所差异的。 创客教育着眼于在实践中培养学生的创新精神实践能力。透过表象看本质，创客教育实则是一系列的教育理念，其教育目标是培养具有创客精神和素养的全人，对过程并没有严格封闭的操作要求，而是建立于自主、开放、共享的基础之上进行的。 STEM更侧重于学习的过程。STEM教育以培养具有善于质疑、勇于实践和敢于创新的学习品质，以及具有跨学科知识素养和解决真实问题能力的人才为根本目标。在学生参与、体验的过程中，该方式更加关注学生在问题解决过程中获得的过程性知识，而非只是体现在试卷上的知识结果。 科学教育，是一种以传授基本科学知识为手段，体验科学思维方法和科学探究方法，培养科学精神与科学态度，进行科研基础能力训练和科学技术应用的教育。它更加重视间接经验技能的传授与积累，以掌握现有科学知识为主要内容，现实中其更多处于知识学习的基本层面，并不像其他二者一样注重实践创新能力的培养。 由此可见，三种方法皆有其自身的侧重点，并不可以相互取代，但可以进行相互补充。 创客教育与STEM教育、科学教育各有其优缺点，而将三者联系起来使用，恰好可以裨补各自的缺漏。所以，这三者显然是可以进行相互补充融合的。 在教学过程中，教师可以将创客教育与科学教育结合起来，使学生在掌握基本科学知识的同时进行思维发散，有助于形成创新意识。将创新实践与STEM跨学科解决问题的理念融合，也可以达到意想不到的效果。若三种方法相互辅助、相互支持，便能够更好地实现教育的优化。参考文献： [1] 秦瑾若,傅钢善.STEM教育:基于真实问题情景的跨学科式教育[J].中国电化教育,2017(04):67-74. [2]彭敏, 朱德全. STEM教育的本土理解——基于NVivo11对52位STEM教师的质性分析[J]. 教育发展研究(10):6. [3] 杨雪,韩晓玲.中小学创客教育现状调查与对策——以山东省为例[J].中小学信息技术教育,2017(03):34-38. [4] 杨晓哲,任友群.数字化时代的STEM教育与创客教育[J].开放教育研究,2015,21(05):35-40. [5]裴新宁.重新思考科学教育[J].科学教育与博物馆,2021,7(04):272-277.