隨著互聯(lián)網(wǎng) 、云計算、大數(shù)據(jù)、虛擬現(xiàn)實、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、5G、區(qū)塊鏈等新技術的快速發(fā)展，人類社會正從網(wǎng)絡時代快速邁向智能時代，知識結構和學習方式發(fā)生著巨大的變化。人工智能和3D打印技術應用正深入人們的日常生活。3D打印在教育中的應用已經(jīng)得到了普遍推廣，其教育價值也逐漸凸顯，成為培養(yǎng)學生創(chuàng)新意識、創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力的重要載體。3D打印是一種以3D數(shù)字模型文件為基礎，運用粉末狀金屬或塑料等可黏合材料，通過逐層打印的方式來創(chuàng)造物體的技術。3D建模設計和3D打印具有所思即所得的天然優(yōu)勢，能夠?qū)�學生的創(chuàng)意變成看得見、摸得著的現(xiàn)實產(chǎn)品，使學生在實踐創(chuàng)意的過程中獲得體驗感和成就感，能有效激發(fā)學生的學習興趣和學習主動性。3D打印從作品設計、創(chuàng)意、實踐到應用創(chuàng)新，整個過程涵蓋數(shù)學、材料學、物理學、信息技術、藝術設計、軟件工程等多個學科的知識，是多學科知識的匯聚和融合，符合當前STEAM教育、創(chuàng)客教育和人工智能教育融合理念。
隨著教育的深化改革和智能融合，3D打印技術作為一種新興的科學技術，在各類學校教育教學活動中正呈現(xiàn)出快速發(fā)展的趨勢。將3D打印與各學科課程建設有機融合，促進人工智能時代創(chuàng)新人才的培養(yǎng)。STEAM教育是將科學（Science）、技術（Technology）、工程（Engineering）、藝術（Arts）和數(shù)學（Mathematics）五個學科相融合，打破學科壁壘，以知識之間的聯(lián)系作為教學內(nèi)容組織的原則和依據(jù)，基于真實世界中的問題情境開展教學。STEAM教育具備跨學科、趣味性、體驗性、情境性、協(xié)作性、設計性、藝術性、實證性和技術增強性等教育教學特征。創(chuàng)客教育以創(chuàng)新人才培養(yǎng)為重要目標、以項目學習為主要形式，是一種技術支持的基于創(chuàng)造的學習。《教育信息化十三五規(guī)劃》要求我們必須以創(chuàng)新為導向，營造創(chuàng)新環(huán)境、激發(fā)創(chuàng)造精神、鼓勵創(chuàng)新思維、培養(yǎng)創(chuàng)新能力、追求創(chuàng)新成果、積極探索創(chuàng)新人才培養(yǎng)的模式創(chuàng)新。國務院印發(fā)《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》，提出實施全民智能教育項目，在中小學階段設置人工智能相關課程，逐步推廣編程教育，3D
One軟件既具備簡單易用的3D設計環(huán)境，還具有專業(yè)級平面草圖繪制、積木式圖形化編程和Python代碼編程設計界面，可采用多種方式進行3D模型設計，能夠培養(yǎng)學生計算思維、編程思維、設計思維、工程思維和創(chuàng)新思維能力�；�于3D打印技術的項目式學習，能讓學生通過主動探索、動手實踐、創(chuàng)新設計、跨界融合、問題導向、活動探究、項目體驗等獲取新知識，在玩和做的過程中學習新知識，并在做和學的過程中得到升華和創(chuàng)新，進而把創(chuàng)意變?yōu)楝F(xiàn)實產(chǎn)品，實現(xiàn)玩中做做中學學中做做中創(chuàng)的目標。實現(xiàn)STEAM多學科知識融合實踐育人目標。通過創(chuàng)客學習，在實踐中體驗、在探索中創(chuàng)新，將跨學科知識進行內(nèi)化吸收，讓學生在項目學習和活動體驗中發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題，終達到培養(yǎng)具有創(chuàng)新意識、創(chuàng)新能力和創(chuàng)新思維的創(chuàng)新型人才。
本套叢書的編寫以*新時代中國特色社會主義思想為指導，全面深入貫徹黨的十九大報告精神，堅持立德樹人，根據(jù)青少年的認知規(guī)律、關鍵能力培養(yǎng)規(guī)律和人才成長規(guī)律，根據(jù)*印發(fā)的相關文件中所涉及的3D打印技術應用知識點，設計本套叢書的知識結構和應用案例，引入STEAM教育和創(chuàng)客教育理念，突出其項目學習、體驗式學習和個性化學習等創(chuàng)客學習的優(yōu)勢，激發(fā)學生的創(chuàng)造力和想象力，為發(fā)展學生的核心素養(yǎng)助力。
本套人工智能和STEAM教育叢書包含《3D打印技術應用與實戰(zhàn)》《3D創(chuàng)意作品設計與實例》兩冊，引導學生圍繞情景導入項目主題項目目標項目探究問題構思設計項目實施實踐成果交流思考活動評價知識拓展等項目學習主線開展學習活動，理解3D打印應用、3D創(chuàng)意設計和3D創(chuàng)意編程的基本概念，掌握3D打印機、3D打印筆、3D激光雕刻（打標）、3D掃描儀、3D
One創(chuàng)意設計、平面草圖繪制、積木式圖形化編程和Python代碼編程等基本方法，開展互動交流、成果展示、作品評價等實踐活動，從而將知識建構、技能培養(yǎng)與思維發(fā)展融入到解決問題和完成任務的過程中，既能培養(yǎng)學生掌握3D打印硬件實操技術，又能幫助學生提高利用計算機軟件工具進行創(chuàng)意設計和創(chuàng)意編程的技能，能有效地培養(yǎng)一批具有跨界融合、創(chuàng)新意識、創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力，適應人工智能時代發(fā)展的復合型創(chuàng)新人才。
本書主要包括：3D建模設計基礎知識、3D建模創(chuàng)意設計入門、3D建模創(chuàng)意設計進階、3D建模創(chuàng)意設計實戰(zhàn)、3D建模創(chuàng)意設計編程等五章內(nèi)容。每章以項目形式進行學習，結合現(xiàn)實生活中常見的事物作為案例，運用平面草圖繪制、積木式圖形化編程和Python代碼編程等多種形式開展3D創(chuàng)意設計。案例設計使用3D
One設計軟件進行呈現(xiàn)與實踐實現(xiàn)，全書圖文并茂、語言簡潔精練，內(nèi)容從基礎知識到綜合創(chuàng)新，層次分明。講解過程中配有大量關鍵實踐操作圖片，力圖讓學生快速掌握3D創(chuàng)意設計基礎知識和實操技能。書中的3D建模創(chuàng)意設計以學生為中心，能讓學生在學習過程中體會到更多的學習樂趣，能有效激發(fā)學生學習的內(nèi)在驅(qū)動力，便于學生在學習過程中體驗完整的3D創(chuàng)意設計的操作過程，獲得直接的實踐操作經(jīng)驗，培養(yǎng)學生思考、探索和動手的能力。主要表現(xiàn)為以下幾個方面：
（1）結合創(chuàng)客教育和STEAM教育的理念，采用項目式學習，選擇與學生學習、生活比較貼近的實際案例進行3D創(chuàng)意實踐，實現(xiàn)學習者所思即所得的愿望。讓學習者在掌握技能的同時，能有效地學習科學、技術、工程、數(shù)學、藝術等多學科的基礎知識，提高多學科知識整合應用和融合創(chuàng)新能力。
（2）學習應用簡易3D設計軟件進行平面草圖繪制、積木式圖形化編程和Python代碼編程，發(fā)展立體空間思維，完成項目設計；體驗利用數(shù)字技術進行3D創(chuàng)意設計的基本過程與方法。
本書可作為面向青少年開設創(chuàng)客教育、STEAM教育、勞動教育、編程教育和人工智能教育的培訓教程，也可以作為中高職學校的機械工程、材料工程、工業(yè)工程、工業(yè)設計等相關專業(yè)的教材，還可以作為3D模型設計、工程技術開發(fā)等領域的自學教材。
本書由王同聚、丁美榮、朱楊林編著，謝晶晶、葉黃順參加本書圖片和視頻素材的收集與制作。感謝中國鐵道出版社有限公司的編輯們精心策劃與排版制作，感謝廣東省3D打印產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新聯(lián)盟和文搏智能提供演示樣機，感謝廣州中望龍騰軟件股份有限公司提供軟件平臺和技術支持。
由于編者水平所限，書中難免存在不足之處，歡迎廣大讀者批評指正。
編著者