编程才是难点？新墨西哥州立大学教师工作坊揭秘3D打印教学的核心竞争力

新墨西哥州立大学的DREAM研究中心，全称是分布式弹性与基于涌现智能的增材制造中心，于2024年凭借美国国家科学基金资助成立，主要扶植中小型制造企业。该中心近期完成了第三年夏季培训，通过举办第三届增材制造个人发展工作坊（AMPD），面向新墨西哥州南部的K-12教育工作者开展3D打印培训，将动手实践的增材制造技能引入当地课堂。

工作坊采用混合式课程，持续数天，教师们需在NMSU的Aggie创新空间里设计3D物体、切片模型，并亲手操作打印机将最终零件制造出来。工作坊的核心其实是计算机编程，这也是3D打印的基本功。查帕拉尔高中的特殊教育老师塔基拉·华莱士说，这部分教学是培训里最有用的内容之一。「我们学会了怎么在程序里设置项目，然后准备打印，」华莱士说。「对我来说，这可能是最重要的部分。因为你可以操作打印机，但我觉得操作打印机是更简单的部分。真正难的是编好你想要做的事，还有程序里的软件部分。」

DREAM研究中心的项目经理马特·马丁斯表示，该工作坊旨在为教师提供工具，让他们能用3D打印，还能教别人怎么用。「那个项目通过让学生和教育工作者跟先进仪器互动，揭开了制造业的神秘面纱，」马丁斯说。「这能帮他们更多地了解STEM，找到跟3D物体和设计互动的创造性方法，并重新构想怎么制造他们周围物质产品的世界。」

沙漠骄傲学院的高中数学老师维沙尔·卡普尔说，跟新技术有关的课程需求越来越旺，比如他现在的无人机课程。「消息在这个地区靠口口相传传得很快，学生要是知道这门课很有趣，而且能帮他们找到一份高薪好工作，他们就会来上，」卡普尔说。「他们要求上我的课。我的同事总跟我说，『你为什么做这些疯狂额外的活？他们都在改我的课表。我班只剩10个学生，而你却有45个。』他们喜欢我那些包含新技术的课程。」

DREAM研究中心的参与者包括NMSU、新墨西哥大学、纳瓦霍技术大学和新墨西哥矿业与技术学院。该中心的更广泛使命是通过所谓的分布式智能增材制造，构建支持新墨西哥州中小型制造企业所需的网络基础设施和劳动力，最终目标是将这一模式推广到全国。马丁斯补充说，工作坊通过赋能学生和教育工作者与先进仪器互动，消除了制造业的神秘感，目标是帮助教师找到学生与3D对象和设计互动的新方式。

工作坊特别强调了增材制造的编程环节，教育工作者们认为这是最不直观但最关键的步骤。查帕拉尔高中的特殊教育教师塔基拉·华莱士表示，学习在软件中设置打印作业是整个过程最困难的部分，甚至比操作打印机本身还要难。沙漠骄傲学院的高中数学教师维沙尔·卡普尔（已经开设了一门无人机课程）表示，学生对动手技术课程的兴趣已经强烈到足以改变他的课程表，学生们积极要求开设包含新技术的课程。

DREAM的教师工作坊说到底是在押注于在劳动力短缺成为瓶颈之前解决它。增材制造能力的扩张速度超过了受过培训的操作技术人员的输送管道，而建立这条管道意味着在学生选择职业道路之前就触达他们。其他组织通过不同的切入点瞄准了同样的差距。

UltiMaker推出了MakerBot Nebula，这是一个专为K-12课堂构建的AI驱动学习平台。它将有关打印机设置和课堂整合的引导课程与一个资助助手工具配对，帮助教育工作者寻找设备资助，从而解决许多学校依赖州或联邦资金（如DREAM的做法）而非仅靠学区预算的资源障碍。

其他地方，America Makes已投入数百万美元专门用于教育和劳动力发展，作为其缩小增材制造技能差距更广泛使命的一部分。包括与空军研究实验室达成的价值3.22亿美元、为期七年的协议，该协议将资金用于在贸易学校和大学扩大面向增材制造设计的课程，同时开展行业学徒制。

像AMPD、MakerBot Nebula和America Makes的劳动力倡议等项目都指向同一个根本问题。增材制造的增长依赖于一个尚未大规模存在的劳动力，触达K-12课堂，而不是等待大学入学，正日益成为行业选择缩小这一差距的方式。