將3D打印技術應用于小學教學

唐文

[摘 要] 3D打印技術被譽為“第三次工業革命的重要生產工具”，是基于“設計即生產”的基本理念，通過支持學生在學習過程中的深度體驗與參與，發展學生的創造性思維和跨學科思維，同時也有助于提升學生的實踐能力。3D打印技術進課堂改變了我國的教育模式，使課堂教學形式變得生動活潑，提高了教學質量和效果。3D打印技術應用于教育，能為教學提供思想、智慧，是與科技相融合的最佳路徑，能給學生能量，開發他們的想象力，為學生打開一扇全新的大門，真正做到以學生為主體，以學生為中心，從而培養和提升學生的核心素養。

[關鍵詞] 3D打印技術；小學教學；核心素養

3D打印是一種活動的教育，讓學生通過動手操作，使其對3D打印有初步的認知，再由教師帶領學生去完成案例，在此基礎上，再讓學生自由發揮，利用所學的技術去表達自己的創意及想法。3D打印技術應用于教育，能為教學提供思想、智慧，是與科技相融合的最佳路徑，能給學生能量，開發他們的想象力，為學生打開一扇全新的大門，真正做到以學生為主體，以學生為中心，從而培養和提升學生核心素養。

3D打印正逐步被推廣應用于小學課堂教學，改變我國的課堂教學模式，豐富課堂形式，活躍課堂教學氛圍，極大地提高了課堂教學質量和效果。

一、3D打印技術應用于教學的優點

偉大的科學家愛因斯坦說過：“興趣是最好的老師。”學生如果對某種事物產生了濃厚的興趣，自己就會主動去求知，去探索，并在實踐的過程中產生愉悅的心情。一些不太優秀的孩子并不是智力跟不上的問題，而是他們對課本上的理論不感興趣，然而3D打印技術可以讓原本枯燥、乏味的課堂變得生動活潑起來，這種技術可以實現“在玩中學”的目的，孩子們不再是在黑板或投影儀下簡單地看文字或圖形，而是通過觀察3D打印成品實物、觸摸3D打印成品來感受知識。在設計過程中學生參與進來，通過參與設計、打印成品，孩子觸摸到自己設計的成品，體驗成功的喜悅。在這個參與的過程中，他將知識融會貫通，將知識深深地印在腦海里，從而愛上科學。

3D打印可以隨時將設計圖稿轉化為成品，使生動直觀的教學形式成為可能。3D打印可以培養中小學生的動手操作能力。研究表明，3D打印為學生提供了豐富的“動手實驗的經驗”。學生使用3D打印機打印物體獲得了有目的的直接經驗。3D打印將學生腦海中的抽象概念和設計引入現實生活中，對教師教學內容中的抽象概念或科學過程進行了可視化展示，更好地發揮“抽象的經驗”在學習中的作用，使學生獲得更多的認知體驗，提高思維能力，提升核心素養。

二、3D打印技術在小學學科教學中的應用舉例

1.小學信息技術學科

3D打印技術勢必會提高學生的信息技術水平，通過教師的細心的教學，并加以實踐操作。當學生親手拿到自己設計的打印成品后，內心的喜悅是無法用語言來形容的。這種教學的反復刺激，使學生自己形成內動力，從而真正落實“教師主導、學生主體”的教育理念。

當學生通過大量案例的設計后，再進行創新意識的培養，讓孩子們自由發揮想象，將自己腦海中的物體通過3D打印機打印出來，待孩子們有一定基礎后，即可帶領孩子參加一些比賽項目。

南昌市現代教育技術中心就組織過2次3D打印創意大賽，第一屆的主題是設計“眼鏡”，造型精美且能佩戴。孩子可以通過對普通眼鏡的細心觀察，先設計出普通眼鏡，再在普通眼鏡的基礎上進行藝術再加工，打印出成品后進行試戴。反復的試驗潛移默化地培養了孩子們細心、耐心等良好習慣，提升學生的核心素養。

2.小學語文學科

例如：在五年級下冊《威尼斯的小艇》一課的教學中，除了要了解小艇的構造，還要了解小艇在威尼斯水城中的重要作用。在以往的教學過程中主要是靠學生理解課文。在處理這一教學難點的時候，教師一般是找些相關的圖片和視頻幫助學生來理解威尼斯小艇的結構和功能。但是運用3D打印技術的話，教師可以給每組同學打印出一艘“真實”的威尼斯小艇供學生課前預習、課上討論、課后研究。整個教學過程變得生動活潑，充滿樂趣，教學效果自然會有很大提升。學生對小艇的構造和小艇在威尼斯水城中的重要作用就有深刻的理解。

3.小學數學學科

在小學一年級上冊數學課本中就有有關立體圖形的認識，這時的孩子都處于感官學習狀態，對所看到的和所觸摸到的印象特別深刻。故而通過3D打印技術將所需學具打印出來，供孩子們觀察、觸摸，既能提高孩子對知識的認識，還能使孩子了解三維知識，從小培養創新思維。

再如，六年級的“圓錐的體積”一課中，學生很難理解：圓錐的體積為什么要用圓柱體積除以3。學生自己畫圖或者教師利用PPT課件解釋說明都無濟于事。但是在3D打印技術的幫助支持下，圓錐的體積為什么要用圓柱體積除以3就變得非常容易理解了。課前老師可以讓學生打印好等底等高的圓柱容器和圓錐容器，然后再進行裝水實驗，學生們通過實驗就會得出結論。

4.小學英語學科

在英語學科的教學中，老師可以打印一些特定場景、人物供學生進行情境再現，讓孩子有種身臨其境的感覺，真正做到在玩中學習。老師可以用3D打印機打印出一些與單詞相對應的實物給學生觀察。這樣，有了感性認識做基礎，可以從感性認識上升到理性認識，單詞的記憶就簡單多了，而不是簡單地死記硬背單詞了。

5.小學科學學科

小學科學學科中有很多教學內容都適合使用3D打印技術來教學，老師可以通過3D打印技術，打印一些非本季節的動植物，讓孩子觀察、感受動植物模型，從而滲透熱愛大自然、親近大自然、珍愛生命的思想；老師也可以通過3D打印技術，打印一些瀕臨滅絕的動物，讓孩子學會保護自然、珍惜資源、低碳環保的知識。

6.小學美術學科

在小學階段的美術學科中，教師能夠使用打印設備打印出一些課本所需教具，讓學生真切地感受藝術帶來的沖擊。如：四年級下冊的“新家園”中，畫家園，在城市與鄉村，感受人們生活水平的提高，一棟棟的新房子有花園和果園，非常美麗。這時教師可以將提前準備的打印模型拿出來讓孩子們觀察，并說說自己身邊的變化及感受，為接下來的創意設計做好鋪墊。

7.小學音樂學科

音樂是一門聽覺的藝術，是培養學生全面發展不可缺少的一部分。讓孩子擁有藝術鑒別能力是很有必要的。在課上，孩子們勢必會接觸到很多不一樣的樂器，課上教師不可能帶著多種樂器讓孩子一一接觸、了解，教師可以利用3D打印技術打印出一些“迷你樂器”，通過近距離觀察器樂模型，讓學生們了解樂器的構造，清楚樂器的發聲原理，促使孩子們對音樂產生濃厚的興趣，從而培養全面發展的孩子。

三、影響和發展

面對任何新技術，我們都要以包容開放的心態去接納。3D打印技術是新事物，有很多問題需要在試驗中進行研究，挑戰和機遇并存，要轉變觀念，不斷探索創新，使3D打印技術真正服務于教學。

3D打印技術進入小學課堂并不是最核心的價值，核心價值是促進學生思維能力的全面發展，提升學生的核心素養。但是這需要學校、教師、家長等多方面的引導。相信在不久的將來，隨著3D打印技術與學科教學進一步融合，3D打印技術將大面積走進中小學課堂。不難想象，3D打印技術將成為課堂教學中不可缺少的輔助教學手段。

參考文獻

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責任編輯 李杰杰