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《3D列印教室|翻轉教育的成功秘笈》

對於想要帶領學生進入3D列印這個奇妙世界的教育者來說，這是一本不容錯過的入門指南。您可以從這本書中了解各種新科技、新設計，還有購買3D列印機的誠摯建議。

本書的作者群都具備了數十年的科技教學經驗，書中的範例都是教師們實際在課堂上進行過的專題，這18個充滿挑戰性的有趣專題，將帶領您探索科學、科技、工程與數學，以及視覺藝術與設計。

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  作者介紹

  
  
  
  
  David Thornburg
  
  David Thornburg博士運用專業來幫助教學者建立將科技做為教導學生們如何理解所需的各種技術，以紮實的研究與對於教育未來發展的一貫眼光為基礎，希望所有學習者都能因此受益。身為STEM 教育的堅定擁護者，他認為3D列印非常強大的教育工具。
  
  Norma Thornburg
  
  Norma Thornburg是位優秀的教育家。藉由在新興科技趨勢中的豐富知識，幫助許多教師們發展與建構主義相關的教學策略，讓學生去做一些可讓他們終身受益的生活技術的學習活動。她在動手做東西上的興趣範圍相當廣。她曾經教授機器人課程，現在則是致力於「軟性電路」（soft circuit，內部具備電路的織品創作）這個領域，以及使用特殊的3D列印機來製作各種陶瓷工藝品。
  
  Sara Armstrong
  
  Sara Armstrong是位教育顧問、主講者、主持人以及作家，致力於提供教育改革所需的各種資源與工具。作為教育者超過40年，她在許多主題都有鑽研且開辦了許多工作坊，包含專案導向式學習、資訊素養、數位與傳統的口說故事、科技整合以及教育的全球化資源等等。她把3D 列印視為將探索式與專案導向式學習帶進教室的一項強而有力的工具。
  
  

烤肉宅配 恆春 3D列印教室|翻轉教育的成功秘笈－目錄導覽說明

• 準備動作
  導論
  本書宗旨
  3D列印應用在教育上的機會與挑戰
  淺談標準
  家用3D列印機如何運作
  學生如何創作設計？
  如何從物體截取3D影像
  實作單元
  1 – 齒輪板
  2 – 背包吊牌
  3 – 用Tinkercad製作背包吊牌
  4 – 七巧板
  5 – 風扇驅動車
  6 – 多面體的拉張整體模型
  7 – 雙齒輪時鐘
  8 – 五角形地磚
  9 – 五芒星
  10 – 扭結探索
  11 – 設計生物體
  12 – 列印你自己的化石
  13 – 設計活動雕塑
  14 – 製作埃舍爾（Escher）風地磚
  15 – 製作電子元件盒
  16 – 河內塔
  17 – 製作希臘神殿
  18 – 創意陶器
  自己動手做
  靈感從何而來
  資源
  
  

序

3D列印機毋庸置疑地是課室中有力的工具。這些列印機一年比一年便宜，且已經有許多學校開始想辦法將它們應用在自然科學、工程學科中。學生從3D繪圖開始，應用各種程式，最後以光固化成型法（STL）將作品輸出。輸出物品本身對於教育倒是沒有什麼幫助，真正的價來自於學生在設計過程中的實驗與創造。只要抱持這樣的想法，就可以輕易地看出這些設備可以應用的科目範圍極廣，尤其是自然科學、科技、數學、工程等學科，不過在藝術、人文科學、語言和社會科學等領域也可以用得到。

這本書中有一些跨年級的課堂實作提案。例如七巧板，光是設計、製造的過程就牽涉到很多數學；風扇驅動車則需要許多設計層面的構思，包含車體外觀、物理實驗等。我們也在書中提供每項實作單元與新世代科學標準（NGSS）、以及各州的數學共同核心標準（CCSS）之間的關聯。新世代科學標準的中心思想是讓學生發展理解能力，非只是記憶課程內容。在設計、製造、實際操作之中，理解力發展將遠遠超越傳統的照本宣科教學法。

雖然用3D設計程式，如Sketch Up就可以創造出任何製作物，不過從Inkscape之類的2D繪圖工具開始，再利用擠出（加上高度）形成三維圖形會比較容易。從傳統的2D繪圖工具開始有個優點，那就是學生和老師都已經很熟悉了。雖然許多好用的圖形無法用這個方式繪製，但能用的圖形也夠多了。利用2D繪圖工具，慢慢建立三維的設計技能，進而從其他程式進入直接的3D設計。

在此之前，個人電腦的創作：文字、動畫、平面影像、網站，僅存在於紙張或螢幕上。近年來，廣告工廠開始可以實際「列印」出物品，可是這些列印機的價格都是天價，而且設計軟體的操作方法非常複雜。而現在，市面上終於開始有一般人負擔得起、體型輕巧、容易上手的3D列印機了。新軟體讓任何人，包括小孩都能使用，自己設計3D物件。只要將3D圖檔傳送到使用合適素材的列印機，就可以印出模型。基本素材包括塑料、金屬、陶瓷，現在應用範圍甚至延伸到新店 烤肉食材水泥、活體細胞等。本書會介紹一些實例，至於這項技術未來還會如何發展，我們就只能繼續想像了。



3D列印可以… 快速製作出原型



工業用的3D列印機仍然相當昂貴，一般只有大企業才會購買；至於一般使用者，則有其他選擇可以用來設計、製作較小的零件。聯合包裹服務（UPS）就有幫客戶輸出高質感塑料原型的服務。也有一些公司，像是Shapeways（www.shapeways.com），也為職業與業餘設計師提供類似的服務，且服務項目非常豐富。客戶在拿到作品以後，甚至還可以加以販售，且模型的素材並不僅只於塑料。



3D列印可以… 客製化零件



Bathsheba Grossman（ww.bathsheba.com）是一位雕塑家，她利用3D列印加上五花八門的素材，做成珠寶及各種雕塑，形狀多半是複雜的數學模型（她同時擁有數學及藝術領域的文憑），有時也接受委託，製作大型藝術品，展示地點遍及世界。

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3D列印也可以應用在與藝術完全無關的領域，像是櫥櫃門把壞了，你可以自己做一個出來。3D列印機最適合用於這種客製化的工作了。



3D列印可以… 建造房屋



南加州大學（University of Southern California）的「輪廓工藝」技術，利用3D列印機，以水泥為素材，可以在24小時內建造出2000平方英呎的房屋。房屋建造完成後，要再加上牆台灣伴手禮網友推薦內的水電配置。許多公司都對這項技術展現高度的興趣，Caterpillar公司即其中之一。



3D列印可以… 應用於醫療



3D列印對義肢製造業來說是一項再完美不過的技術，因為利用這項技術，可以輕易地針對個人做出客製化的形狀。比方說，Leon McCarthy天生沒有左手手指。他的父親Paul McCarthy知道，工廠製品的價錢太高，因此，他從兒子的學校借來3D列印機，為兒子印出一隻手。這隻人工手不但好用，而且要是有部分破損，還可以輕易地復原。