本书旨在培养学习者掌握3D打印技术基础应用与创新实践能力，编写过程中引入STEAM教育和创客教育理念，突出其项目学习、体验式学习和个性化学习等创客学习的优势。全书图文并茂，内容从基础到综合实践，层次分明。本书内容中配备了丰富的场景图片、案例图片，以及打印实践与案例实践视频，以帮助学习者轻松快捷地领悟和掌握3D打印基础知识与操作技能。主要内容包括12个项目，以3D打印应用与实战开展项目式学习，以3D打印技术概述、FDM 3D打印机应用、LCD 3D打印机应用、3D扫描技术及应用、3D打印笔应用共五章内容进行呈现。
本书本着“以学生为本”的育人理念，以“思维培养”为导向，在各章节内容编写时，做了特别的教学内容设计：各章节以情景导入、项目主题、项目目标、项目探究、问题、项目实施、实践、成果交流、思考与活动评价等环节贯穿整个章节，能使学习者潜移默化地随各环节完成自主学习。本书每个项目均配有部分相关的软件操作讲解微视频，读者可以扫描书中二维码观看和下载学习。
本书可作为面向青少年开设创客教育、STEAM教育、劳动教育、编程教育和人工智能教育的培训教程，也可以作为中高职学校的机械工程、材料工程、工业工程、工业设计等相关专业的教材，还可以作为3D模型设计、工程技术开发等领域相关人员的自学教材。

前 言
随着“互联网+”、人工智能、云计算、大数据、虚拟现实、物联网、5G、区块链等新技术的快速发展，人类社会正从网络时代快速迈向智能时代，知识结构和学习方式发生着巨大的变化。人工智能和3D打印技术应用正深入人们的日常生活。3D打印在教育中的应用已经得到了普遍推广，其教育价值也逐渐凸显，成为培养学生创新意识、创新思维和创新能力的重要载体。3D打印是一种以3D数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可黏合材料，通过逐层打印的方式来创造物体的技术。3D打印具有“所思即所得”的天然优势，能够将学生的创意变成看得见、摸得着的现实产品，使学生在实践创意的过程中获得体验感和成就感，能有效激发学生的学习兴趣和学习主动性。3D打印从作品设计、创意、实践到应用创新，整个过程涵盖数学、材料学、物理学、信息技术、艺术设计、软件工程等多个学科的知识，是多学科知识的汇聚和融合，符合当前STEAM教育、创客教育和人工智能教育融合理念。
随着教育的深化改革和智能融合，3D打印技术作为一种新兴的科学技术，在各类学校教育教学活动中正呈现出快速发展的趋势。将3D打印与各学科课程建设有机融合，促进人工智能时代创新人才培养。《教育信息化“十三五”规划》要求我们必须以创新为导向，营造创新环境、激发创造精神、鼓励创新思维、培养创新能力、追求创新成果，积极探索创新人才培养的模式创新，更好地服务立德树人，更好地支撑教育改革和发展，更好地推动教育思想和理念的转变，更好地服务师生信息素养的提升，更好地促进学生的全面发展。STEAM教育是将科学（Science）、技术（Technology）、工程（Engineering）、艺术（Arts）和数学（Mathematics）五个学科相融合，打破学科壁垒，以知识之间的联系作为教学内容组织的原则和依据，基于真实世界中的问题情境开展教学。STEAM教育具备跨学科、趣味性、体验性、情境性、协作性、设计性、艺术性、实证性和技术增强性等教育教学特征。创客教育以创新人才培养为重要目标、以项目学习为主要形式，是一种技术支持的基于创造的学习。基于3D打印技术的项目式学习，能让学生通过主动探索、动手实践、创新设计、跨界融合、问题导向、活动探究、项目体验等获取新知识，在“玩”和“做”的过程中学习新知识，并在“做”和“学”的过程中得到升华和创新，进而把创意变为现实产品，实现“玩中做”“做中学”“学中做”“做中创”的目标，实现STEAM多学科知识融合实践育人目标。通过创客学习，在实践中体验、在探索中创新，将跨学科知识进行内化吸收，让学生在项目学习和活动体验中发现问题、分析问题和解决问题，最终达到培养具有创新意识、创新能力和创新思维的创新型人才。
本书的编写以习近平新时代中国特色社会主义思想为指导，全面深入贯彻党的十九大报告精神，坚持立德树人，根据青少年的认知规律、关键能力培养规律和人才成长规律，根据教育部印发的相关文件中所涉及3D打印技术应用知识点设计本书的知识结构和应用案例，引入STEAM教育和创客教育理念，突出其项目学习、体验式学习和个性化学习等创客学习的优势，培养学生计算思维、设计思维、工程思维和创新思维能力，激发学生的创造力和想象力，为发展学生的核心素养助力。
本套人工智能和STEAM教育丛书包含《3D打印技术应用与实战》和《3D创意作品设计与实例》两册，引导学生围绕“项目主题→项目目标→项目探究→问题→项目实施→实践→成果交流→思考→活动评价→知识拓展”的项目学习主线开展学习活动，理解3D打印应用、3D创意设计和3D创意编程的基本概念，掌握3D打印机、3D打印笔、3D激光雕刻（打标）、3D扫描仪、3D One创意设计和3D图形化创意编程等基本方法，开展互动交流、成果展示、作品评价等实践活动，从而将知识建构、技能培养与思维发展融入到解决问题和完成任务的过程中，既能培养学生掌握3D打印硬件实操技术，又能帮助学生提高利用计算机软件工具进行创意设计和创意编程的技能，能有效地培养一批具有跨界融合、创新意识、创新精神和创新能力，适应人工智能时代发展的复合型创新人才。
本书以3D打印应用与实战开展项目式学习，以3D打印技术概述、FDM 3D打印机应用、LCD 3D打印机应用、3D扫描技术及应用、3D打印笔应用共五章内容进行呈现。全书图文并茂、语言简洁精练，内容从基础到综合实践，层次分明。案例操作过程中配有大量实践操作图片，力图让学习者快速掌握3D打印机、3D扫描仪、3D打印笔的实践操作与使用技巧。
3D 打印技术可以给学生的“学习方式”带来新的思考，让原本比较抽象的概念变得更加容易理解，可以激发学生对科学、技术、数学、工程和艺术创意的兴趣，让实践与理论、知识与创意、现实与虚拟三方面相互结合，实现“玩中做、做中学、学中做、做中创”的教学目标。3D打印以学生为中心，能让学生在学习过程中体会到更多的学习乐趣，能有效激发学生学习的内在驱动力，便于学生在学习过程中体验完整的3D打印操作过程，获得直接的实践操作经验，培养学生思考、探索和动手的能力。
本书可作为面向青少年开设创客教育、STEAM教育、劳动教育、编程教育和人工智能教育的培训教程，也可以作为中高职学校的机械工程、材料工程、工业工程、工业设计等相关专业的教材，还可以作为3D模型设计、工程技术开发等领域相关人员的自学教材。
本书由丁美荣、王同聚、朱杨林共同编著，谢晶晶、叶黄顺参与图片和视频素材的加工制作。在此特别感谢华南师范大学教育信息技术学院博士生导师、华南师范大学教育技术研究所所长李克东教授为本书作序！感谢中国铁道出版社有限公司编辑所付出的辛勤劳动。感谢广东省3D打印产业创新联盟和文搏智能提供演示样机！ 
由于编著者水平所限，书中难免存在不妥和疏漏之处，欢迎广大读者批评指正。


编著者   
  2020年10月

目 录
第一章  3D打印技术概述  1
项目　初识3D打印技术/2
第二章  FDM 3D打印机应用 26
项目一　认识FDM 3D打印机/27
项目二　3D打印机切片软件/37
项目三　使用FDM 3D打印机/47
项目四　认识3D激光雕刻技术/64
第三章  LCD 3D打印机应用 73
项目一　认识LCD 3D打印机/74
项目二　LCD 3D打印机切片软件/81
项目三　使用LCD 3D打印机/96
第四章  3D扫描技术及应用  109
项目一　3D扫描技术及分类/110
项目二　拍照式3D扫描仪的操作/117
项目三　手持式3D扫描仪的操作/128
第五章  3D打印笔应用 139
项目　3D打印笔的操作/140
参考文献 155

丁美荣，王同聚,朱杨林