淺談3D打印技術在高中通用技術課堂教學的幾點嘗試

【內容摘要】基于3D打印技術是 “設計即生產”的基本理念，可讓學生在學習過程中深度體驗與參與，培養學生的創造性思維和跨學科思維，提升學生的實踐能力。此論文分析3D打印技術在高中通用技術課程的幾點嘗試，探討如何提高學習者的學習積極性、動手設計能力和創新能力。

【關鍵詞】3D打印技術 課堂教學 通用技術

3D打印技術是當今社會比較火的一項快速成型技術。這一技術非常特別，它以數字模型文件為基礎，以逐層打印的方式，運用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料進行物體架構。《普通高中通用技術課程標準（2017年版）》指出，通用技術課程是“以提高學生的學科核心素養為主旨，以設計學習、操作學習為主要特征，是一門立足實踐、注重創造、體現科技與人文相統一的課程。”在高中通用技術課中應用3D打印技術，無疑能提高學生的積極性、激發他們的創新意識，也能提高學生的動手實踐能力，促進創新思維的發展。下面淺談3D打印技術在高中通用技術課堂教學的幾點嘗試：

一、變抽象為具體，突破教學重難點

通用技術學科是一門具有啟發性、嚴謹性和實用性特點的學科。這一課程的培養目標是期待學生通過學習，能激發想象力與創造意識，最終在生活實踐中創造產品和解決生活問題。將3D打印技術與通用技術課進行整合并應用到課堂之中，3D打印技術的創造性和實效性可以得到很好的展示。它能將原本只存在于學生腦海里的想象轉化為活生生的實物，如三維制圖軟件為學生實現自己的想象提供了一個平臺，在制圖軟件設計完成后，3D打印技術則可以將這一設計很快轉化為可視化圖形，待打印機打印出來，學生腦海里的想象力已經具體化、物質化，成為實實在在的創造物。如學生在嘗試創造一個新型桌子時，在進行圖紙設計與打印中，第一必須充分考慮這張桌子的平衡性，應確保桌子在打印過程中保持平衡與直立，防止出現斜倒現象；第二，桌子有其固定的承載力，必須統籌考量新創造的載重能力；第三，因為成本核算問題，也必須進行成本核算，確保物有所值。在這一過程中，不難看出，整個過程要用到生產相關的技術知識，而且涉及有關于桌子的自身的平衡性、承受力、穩定性等物理知識。由此，3D打印技術可以為學生獲得并應用知識提供可靠、便捷的技術支持，也輕而易舉解決了本節課的教學重難點。

二、從理論到實踐，激發學生創新動機

3D打印技術的“變現”功能非常特別，它可以將天馬行空的“創意”，甚至是毫無根基的“空中樓閣”轉變為真實的物體，可以大大提高學生的學習積極性。例如：在學習《結構與設計》這一章中，分析結構的穩定性，通過3D打印技術打印裝沙不倒翁實體，讓學生發現不同的結構在外力相同的外力作用下， 外力退出結構狀態的變化。同時，也正因為這一3D打印技術的先天優勢，它能將復述式課堂變為“實例化”教學，3D打印技術所創造的打印模型可以直接展示給學生，幫助學生更好地去理解知識點和關鍵要素。如在學習第七章《模型或原型的制作》中，通過3D打印技術設計不同模型，讓學生得到不同體驗，讓學生對知識有了更為清晰的認識，激發學生創新能力。3D打印技術為開展通用技術教學創設良好的學習環境，激發學生的學習興趣。

三、由被動到主動，激發學生求知動力

興趣是最好老師。加入3D打印技術的高中通用課程，學生可以自主動手設計建構模型，然后再動手打印出來，這有助于學生對于課程知識的理解，同時也會對通用技術知識有更全面的認識。比如：在航天器模型的制作中，學生會有不少新奇的想法，不過由于自身繪圖能力及設備操作的限制而無法實現。但是引入3D打印技術，學生完全可以將創意航天器打印出來并進行性能測試。在這一過程中，學生既有想象力的發揮，還有創造力的迸發，更有主動求知的探究。由此通用技術課程變成開放的實踐課程，讓學生把知識作為興趣來學，由被動到主動，激發學生求知的興趣，真正能培養學生的核心素養。

四、轉危險為安全，讓實驗真正走進課堂

過去的通用技術課，教師多利用多媒體，開展圖片或者視頻教學，因為缺乏實際的物理感知，教學效果并不好。3D打印技術的出現，扭轉了這種局面。教師可以引導學生進行打印縮小版的模型開展教學，由此學生對模型進行觀察和維修實驗，有了實物的介入，就有了具體的實踐操作，這對于提高教學效率和動手能力非常有益。如在學習《結構與強度》時，學生很難理解結構的強度，如果去實踐有一定的危險性，如果利用3D打印技術設計實驗教具，既可簡化實驗制作過程，還可以設計出特殊的結構部件從而滿足實驗設計的需求，也為學生安全提供了保障。

當前，3D打印技術正擴散至各行各業，將3D打印技術引入通用技術課程，為學生營造了一個實踐、可感的課堂，也為學生提供更多創新、探索、實踐的空間，也是當前學科核心素養與教學改革的需要。

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【本文為安徽省教育信息技術研究2017年度課題《中學創客教育校本課程開發研究》（立項號：AH2017032）成果。】

作者簡介：朱焱軍（1974.12-），男，漢族，安徽太湖人，現任教于合肥濱湖壽春中學，中學高級教師，主要從事計算機教學。

（作者單位：合肥濱湖壽春中學）