3D打印技术在国外青少年创新教育中已经有非常广泛的应用了，在国内则是刚刚起步，而且在起步中遇到了一个很现实的问题，学校采购了大量的3D设备，却没有相应配套的课程让这些设备有效运用于教学中，造成巨大的资源浪费。

　　基于这方面的考虑，浙江大学计算机学院副教授、教育部计算机辅助工业设计产品创新工程中心副主任张旭生牵头成立3D打印与青少年创新教育实验室，专注于3D打印课程的开发，到现在已经近2年多的时间。

　　以下内容根据张教授在“3D打印创新教育区域研讨会”上的演讲内容整理。

为什么要创新

　　创新即是变化，是适应环境变化的过程和结果。站在不同视角理解创新会得出不同的结论。

　　从自然哲学视角看，人的自为性创新首先是自然演化序列的继续，人类的创新行为应遵循自然界内在逻辑规律，自然界中幸存的物种是极少数的一部分。创新有可能是对的，也有可能是错的，这个认识非常重要。

　　从社会哲学视角和人类发展历程来看，创新是工具及协作关系丰化过程的产物。渔猎时期的弓箭、农耕时期的锄头、工业时期的机床、不同时代有不同的 创新，与当时人类生存环境、生存格局相匹配。信息时代，就一定会有相应的信息工具来组织和协调人与人之间的关系，计算机、机器人、3D打印机等就是信息时 代的工具代表。

　　从政治经济学视角看，人类社会存在着文明冲突、经济竞争、政治博弈、军事抗衡等，创新可以使种族民族获得生存优势。所以，创新会成为国家发展战略。

　　从现实生活格局视角看，理念创新、技术创新、产品创新、模式创新等是适应未来社会发展变化速度和不确定性的关键要素。因为整个社会的发展速度非常快，如果不去创新就很难适应社会，从这个角度讲，创新是每个人不得不去做的事情。

从美国的STEM到我国的STED

　　在3D打印技术课程设计、课程安排以及课程内容植入时，对创新逻辑的理解非常重要。我们梳理了三大类的创新包括思想创新(知识)、应用创新(工 具)和整合创新(技术)。其中思想创新具有高度概括性、高度抽象性和高度适应性，是科学家、院士们需要研究的;应用创新的重点是把知识转变为有效的工具， 这是工程师需要研究的;整合创新则与生活紧密相关的，是设计师的主要工作。

　　大家都非常熟悉的STEM教育非常重要，但美国提出STEM教育的背景也同样重要。一个数据告诉我们，2011年中美本科教育中工程技术类毕业 生的比例，中国是50%，美国是15%，在美国的工程师里很多都是中国人，整个美国的工程化教育体系出现衰退，因此在这个背景下美国要强调STEM教育。 恰恰与之相反，我们在工程技术方面的教育始终是非常重视的。

　　但是，美国在产品设计创新方面非常强，相反我们的产品创新能力则存在不足，与之形成鲜明对比。

　　所以根据这种实际情况，我们提出一个概念STED，其中STE与STEM一样，D是指Design，这个概念意在将我们不擅长的产品设计创新与 STEM融合，实现STEM的本土化。我们希望在STED的指导思想下，培养既有工程技术能力，又有产品设计能力的人才。工程技术解决的是物与物的关系， 比如模具、机械、电气、软件等，设计关注的是文化、心理、时尚、美学等，这些是我们传统教育中比较缺失的一部分。

3D打印课程可以是这样

　　创新教育需要教育装备、课程体系和教师(课堂)这三个教育载体来实现。每个时代有不同的教育装备来满足特定的需要，3D打印就是信息时代教育装备的一个代表。

　　基于创新逻辑，我们从青少年认知规律以及能力进阶培养的需求出发，设计了“入门课”、“创意课”和“挑战课”三段式的课程结构，可以满足各个年龄段青少年对3D打印创新教育不同层次的需求，从初步常识了解到创新思维方法学习再到综合能力提升，均可找到对应的课程设置。

　　同时，通过采取线下与线上相结合的模式授课，线下有标准化的课堂和课程体系，线上平台为老师教学管理、学生作品上传以及信息交流搭建平台。

　　目前已经建构了包括硬件系统、课程教材、教师培训、任务竞赛、网络互动、大数据管理在内的一整套体系。

　　今后希望可以建立一套基于3D打印的创新教育综合评价体系和标准，与高考制度改革的综合评价体系对接，同时满足学生能力提升的需求和升学的需求。