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考试分数与动手能力
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当我与戴夫·怀特交谈时，他提供了一些观点，这些观点和我从其他工程和设计课程的教师那里听到的类似。近年来，戴夫了解到有些学生非常精通他们的课堂作业，这些学生被称作“课本通”，但这些学生并不都是他眼中的好学生。他说：“当我了解到学生对教科书没有兴趣时，我并不感到吃惊，但一旦他们接触到一个项目的设计部分，他们恢复了兴趣，布置的书面作业也能很好地完成。”
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格伦·布尔也证明了在精通理论和实践之间存在着差距。他说：“我了解到在仿真环境下，有些学生的电路设计可以做得很好。但当面对真实的电路时，这些学生经常失败。纯粹的理论学习改变着我们的大脑，使我们的学习僵化。关于物理维度，以及伴随着理论维度的经验学习，还有很多地方值得挖掘。”
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先前的研究支持了格伦·布尔的第一手经验。在1995年，一位研究者对比了学生制作真实电路的能力和他们该科目的考试分数。学生通过动手作业，如制作并测试一个电路，证明他们的实践知识，同时对学生提出一个关于电路的问答测试。研究结果表明，考试考得好的学生，当面对真实电路的时候并不一定精通。换句话说，笔试分数并不是一个可靠的测试学生动手能力的手段。
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该研究提出一个问题：哪种方式更有效，即通过讲解理论传授学生新的信息然后应用，还是通过动手体会第一手经验后进入理论学习？对于通过把设计软件和3D打印机编入课程，尝试指出如何提取教育价值的人们来说，这是一个非常重要的问题。
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结果很明显，学生是不同的个体，不同的学生喜欢不同的事情，甚至每个学生学习爱好的转移也依赖于科目和新知识的复杂性。
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忘记学习方式
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我们希望人们尝试设立3D打印和设计软件课程时不会把这些技术局限在具体的学习方式。学习方式的概念对于教师、父母、出售教育课程的公司和学生具有巨大的号召力，问题是学习方式的存在没有科学性。事实上，一些研究表明，在讲课方式学生不习惯的课堂上，他们精力特别集中，并且非常努力，做得很好。
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我们每个人都对最佳学习方式有自己的观点，该观点已经在某种程度上渗入关于课堂的教育主流思想里，现在这种观点已牢固地存在于教学战略上。这在某种程度上类似于星座运势，几十年来，教师、父母甚至学生都已经接受了这个想法，即大家都有他们自己的独特的学习方式。作为回应，在过去几十年中，教育和教学理论家已经确定并制定了至少70种经过证明的学习方式。
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然而，为学习方式量身定制课程的危险并不缺少经验证据的支持，它的危险是这样的课程框架是有限的且注意力分散的。教师们尝试让新的、挑战经验学习方式的设计课程适应空想的学习方式，这耗费了教师的时间，也稀释了教学资源。
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我们当然要解释一下研究者是如何定义学习方式的：“学习方式”是一种观念，即不同的个体对什么指令或学习模式对他们来说是最有效的有不同的意见。赞成学习方式评价的人争论说，一个人最好的学习方式是首先判断他独立的学习方式，然后制订相应的课程计划，我们也把这一过程称作“匹配”。
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典型的学习方式评价是询问人们更喜欢什么样的信息表现形式，例如词语、图片或演讲。另外一个普遍的问题是对个人来说，最吸引人的或最合适的精神活动是什么形式（如分析或聆听）。假定设计和3D打印对拥有“视觉”或“触觉”学习方式的学生有很大吸引力，这具有很强的诱惑力。问题是这将遗漏有能力的学生，如果考试，这些有能力的学生将被划为不同的类别。
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如果学习方式是可疑的科学，那么在K–12（从幼儿园到12年级）的教室里是否有理论基础支持3D打印和设计工具的价值？可能有。掌握坚实基础知识或者抽象概念的人能够在新环境中创造新的概念。用一个更加学术的方式来描述不同环境中的相同的知识，就是“多重表达”。
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这里举一个例子：当你考虑“抛物线”这个术语时，出现在你的脑海里的会是什么？如果你真正理解抛物线的概念，你会立刻想起多项式方程，或者一条几何曲线、一个聚光镜，甚至可能是旋转液体的表面，这些多重表达（分析的、几何的、光学的、物理的）都与抛物线有关。一个真正掌握这个概念的人能够把它们联系起来，但如果你只想到了其中一个，说明你没有完全掌握这个概念。
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把数字化设计转化为实际物理对象的最强大的方面是，加强抽象概念转化为不同的媒介。设计文件中所包含的知识是虚拟的，在数字媒体中被捕捉。知识经打印之后成为实物。设计工具和3D打印因作为工具挑战学生在新媒介中描绘概念或过程的能力而闪闪发光。
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3D打印让学生不再遗忘
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人们熟悉使用视觉媒介区分复杂抽象主题的价值。我们大多数人都很轻松地接受了这个概念，并认为从书本学习新知识的最好方法应用来解决实际的、现实世界的问题。3D打印作为一个有价值教育工具的原因在于，它给教学和学习抽象概念引入了附加的物理维度。
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例如，Fab@school项目的“边做边学”课程，动能被定义为“一个系统或物体运动时所具有的能量，随着物理速度的增加和重量变大而增加”，这样的一种书面描述是定义动能的一种方法。当学生设计、制作风车，并且把它放在风扇前面接通了一个电子电路时，这给出了通过一种附加的媒介加强概念的方法。
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当戴夫在地理课堂上通过3D打印引导学生时，学生在不同的媒介之间转换。首先，学生学习从数值上描写山体表面的知识（数值是描写火山形貌的一种媒介），一个数据库描写火山喷发之前的形貌，另外一个描写火山喷发之后的形貌。接下来学生把原始地形测量资料转化为设计文件（数字是另外一个媒介）。最后，学生打印出圣海伦火山喷发之后的小型复制品（物理介质）。
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我们或许从来都不知道，但我想知道10年以后学生是否还记得这个地理练习，以及他们将记住什么？如果一些学生仅从书本上重复阅读火山喷发，其他人则进行整个火山喷发的实验，我想知道哪个组将更好地记住课程内容。
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这里有一个有趣的实验，可以测试多重表达的作用。首先写一个简单方程，例如y=1/x，写出的数学方程是描述数字之间关系的一种方式。第二个媒介是视觉的，在二维的图片上画出方程。
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现在让我们设想一下，你带着这个简单的书写方程去商场，或者你的州议会，对于给出的x值，让一些成年人解出这个方程。或许一些人知道方程是干什么的，他们知道为了解出x，你必须给出y值（或相反）。在这种情况下，如果你告诉他们y值是2，他们能很容易地计算出x值是1/2。
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如果同样的方程是在一个新的媒介中表达，将会怎么样？假设询问一个成功解出这个方程的人，让他在图上画出它的形状。如果你回到商场或者州议会，随便找个人这么做，可能很少有人能够轻易用图形表达出方程。我们大多数人没有记住高中或者大学里的数学技巧，其中的一个原因是，MBA（工商管理硕士）课程申请人中高级经理入学考试的GRE（美国研究生入学考试）数学分数线低于应届大学毕业生分数线。
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一些教育理论家推测，我们大多数人离开学校之后很快就忘记数学课程的原因是，我们在单一的抽象介质中学习数学。如果学生学习抽象数学概念，然后把它转换为不同介质里的概念，可能他们能够更好地掌握和回忆这些概念。以我自身的经验来看，死记抽象概念让我通过了考试，但考试过后我很快就忘记了它们。
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