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1700401485 3D打印:从想象到现实 [:1700398832]
1700401486 3D打印未来的课堂
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1700401488 3D打印能否改变课堂?是的。课堂课程将发生突然的、剧烈的变革吗?不。像任何新技术一样,3D打印将逐渐进入课堂,逐渐被一些学校和学科领域所接受,同样也将被一些学校忽视。
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1700401490 中小学面临的困难更多。大多数中小学没有开设设计和工程课程。为了使设计和3D打印成为公共课堂的主流,教师某种程度上必须依附一些技术支持学生获取传统的核心知识,结果,介绍3D打印将变成测试教师创新程度的一个工具。
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1700401492 这里我们应该注意到,一些富有想象力和具有创新性的3D打印应用已经开始在大专院校的课程里推广。对大学教授来说,很容易在他们的课堂上试验3D打印。但K–12课堂的课程计划则不太容易改变,并且公立学校的教师也不太容易得到基金资助来支持3D打印技术的使用。
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1700401494 如果设计工具和3D打印按照计算机教育的已有模式发展,那将是令人遗憾的。富裕的K–12学校和大学装备了快速的网络,也配备了掌握最新科技的教师。相比之下,资源匮乏的学区则很艰难,学生只能按照预定的时间在仅有的计算机教室(计算机教室经常被锁上)里使用落伍的计算机。K–12学校的毕业生数量比其他任何教育途径都多。我们相信3D打印能够传授学生所有的学习能力,并使他们具备一定的社会经济背景。
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1700401496 回顾计算机影响教育的方式,这种方式很容易与其他方式进行对比。计算机最初的应用仅仅是为了提高那些被认为与“计算机相关”的课堂,例如编程课,或者可能是数学课。但这种情况已经发生了变化,今天每个教室都在使用计算机,每个课堂(从历史课到艺术课)也在使用计算机。最重要的是,计算机已经打开了教授和学习科学的全新方法的大门,并且这种改变结束的可能性遥遥无期。
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1700401498 3D打印机有可能延续同样的道路。最初,3D打印机会被相关的课堂所采用,例如技术学院的课堂。很快,3D打印机会被另外的课堂所采用,从数学课到生物课,最终到艺术课、历史课和文学课。和计算机一样,3D打印机将打开教授和学习科学的全新方法的大门,我们今天还无法想象这种教授和学习的方法。
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1700401503 3D打印:从想象到现实 [:1700398833]
1700401504 3D打印:从想象到现实 第10章 美好的世界:3D打印时代的审美标准
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1700401509 我的邻居是家居用品设计师,我去他家吃饭时,他总会向我展示他最新、最畅销的作品。有一天晚上,他让我看了一个波浪形的灯罩,还有一次他递给我一个交叉相扣的盐和胡椒粉的调味瓶。不论他设计什么,一旦他开始了这一晚上的展示和陈述,我们的谈话就展开了。
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1700401511 我的邻居喜欢告诉他的晚餐客人们,设计的过程是充满乐趣的,但是仅仅开始阶段有趣。他会说,可以将专业人士和业余爱好者区分开的真正挑战就是如何将一个设计制造出来。从设计原型到批量生产的飞跃不亚于跨越一个大峡谷。
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1700401513 我的邻居会解释说,一个好的设计师必须确保其设计理念实际上是可以在工厂里生产制作的。同时他还得是一个销售人员,可以说服制造商相信他的设计可以赚钱,而且赚的钱足以负担制造商建立一条工厂生产线过程中的大量投资。
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1700401515 我有一阵子没见我的邻居,但我迫不及待地想告诉他,他的黑暗日子已经结束了。3D打印机就是众多设计师和艺术家一直苦苦等待的输出设备。复杂和独特的形状也许是制造工程师们担心的问题,但对艺术家、时装设计师、珠宝制造商以及建筑师来说,复杂的模型和新颖的几何形状代表着未知的新机遇。
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1700401517 建筑师、工业设计师和艺术家迫切地希望赶快开发利用这一大批新的可供设计的宝藏。3D打印消除了很多才华横溢的设计师在实现他们想法的过程中遇到的资源和技术限制。3D打印和设计技术实现了他们第一次向小批量生产的商业领域的进军,例如珠宝制作、高档家居装饰以及实验性的时装设计。
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1700401519 3D打印:从想象到现实 [:1700398834]
1700401520 计算机:如同大自然造物者
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1700401522 自然界中发现的很多物体在测量时都具有规则的尺寸,可根据数学方程绘制。你见过切成两半的贝壳吗?贝壳的螺旋线是被称为“斐波那契数列”的古老数学概念的自然体现,无论外壳的大小是像乒乓球还是像大西瓜,其内部的螺旋曲线往往具有相同的形状。
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1700401524 斐波那契数列在自然界中随处可见。树枝就按照这个顺序分叉生长,蕨类植物和洋蓟花的形状,甚至漩涡和海带波动的模式都是如此。
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1700401526 斐波那契数列以规律的方式展开。每个数字都是前两个的总和,以简单的规则可以生成序列,所以数列的顺序是1、1、2、3、5、8、13、21……计算机被指定这一规则后,就可以轻松地计算斐波那契数的长数列。
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1700401528 随着计算能力的增强,研究人员发现模仿大自然设计智慧的最有效的办法之一,就是运用数学规律或算法生成形状。计算机生成的三维分形艺术已经存在了几十年,但是直到最近仍只存在于虚拟世界中。唯一改变的就是3D打印技术将实现把复杂抽象的模型从虚拟世界拉入现实世界这一构想。在3D打印技术诞生之前,贝壳的螺旋内腔室只能自然形成。
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1700401530 设计师们多年来都使用常规软件进行设计。有机设计作为一种新模式方兴未艾,终于出现了一种输出设备可以将这些概念变为现实。随着3D打印将数学模型和自然规律从抽象的束缚中解放出来,各种以前无法实现的设计正逐步呈现。
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1700401532 由算法或公式产生的图形通过人为的方式产生多种变化。利用数据和算法的结合,设计师们可以创造出多种二维和三维的形状和图案。一些算法可以生成分支结构,一些可以生成曲面形状,如大量肥皂泡,还有一些可以生成随机的角刺,如石英晶体。
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1700401534 大自然的制造过程是重复的。所有的生物(从一株植物到人类胚胎)通常都是从一个简单的生殖细胞或种子开始,遵从一套相对较小的发展“规律”重复进行。像不断对一个数学公式进行赋值一样,种子发育的形状、形式和模式受周围环境或有限的可利用资源中的诱因驱动。在一个较小的范围内,汽车挡风玻璃上的一片冰晶体是从籽晶开始根据固定的重复模式生长和扩散的。
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