3D打印在高中信息技術課程中的應用研究

王偉

【摘 要】3D打印是近年來研究較熱的一項技術，它在教育中得到了逐步應用。如果能夠將其引入中學信息技術教學中，肯定會對中學信息技術教學產生諸多益處。近兩三年，國內北京、上海和廣州等越來越多的學校，開始探索將3D打印技術應用到教育領域中，把3D打印系統與教學體系相整合，受到了廣大師生的喜愛。作為內地的重慶學校，這方面還處于起步階段。基于這樣的背景，為順應時代的發展需求，不斷提高學生的信息技術核心素養，筆者開展了3D打印在高中信息技術課程中的應用研究。

【關鍵詞】3D打印；信息技術課程；應用研究

一、問題的提出

教育只有與時俱進，才能有所突破。在教學的實踐中，筆者發現，高中信息技術教學，在一定的范圍內重復了小學、初中教學內容，難以激發學生的學習興趣。例如：傳統的Office辦公軟件Word、Excel和PowerPoint，在小學、初中教學中學生已有一定程度的學習，在高中階段他們仍然在繼續學習這方面的內容，學生對這些內容的學習興趣不高，他們希望能夠更深入地學習一些與現代技術接軌的新知識、新技術。隨著科學技術的發展，各種先進技術在中學信息技術教學中的應用越來越廣泛。

二、研究的目標、主要內容及過程

（一）研究目標

研究聚焦高中信息技術課堂教學特點和目前教學過程中存在的問題，主要將三維設計與3D打印嵌入到高中信息技術課堂，激發學生的學習積極性，培養學生的創新能力，提升學生信息技術核心素養。

（二）主要內容及過程

1.三維設計與3D打印理論研究

學習當前先進的三維設計與3D打印理論和實踐經驗，認識三維設計與3D打印在高中信息技術課堂教學中的重要性，尋找適合高中學生開展三維設計的建模軟件，為3D打印技術在高中信息技術課程中的應用提供技術支持。

2.三維設計與3D打印實踐研究

通過多樣化的教學方式、個性化的教學行為，激勵教師將三維設計與3D打印嵌入高中信息技術課堂教學，激發教學活力。通過交流與討論，在三維設計與3D打印嵌入內容、嵌入時機、嵌入技巧等方面形成實踐經驗，不斷總結和反思。引導學生創造性地進行3D建模設計，將自己的設想轉變為現實，作一名“創客”實踐者。

3.構建3D打印陳列室

將師生制作的優秀三維模型通過3D打印變為實體模型，從而構建3D打印陳列室。同時，利用3D打印模型輔助師生教與學。

4.編寫3D打印校本教材

在課堂教學的基礎上，總結第一手教學資料，形成3D打印校本教材一本，為今后學校開展“創客”教育和3D打印教學提供教輔資料。

5.通過3D打印教學實踐，提升學生設計與創造能力

培養學生信息技術核心素養與創新能力。攜手3D打印，促進師生共同成長。

三、研究成果

1.通過兩年的研究，筆者從3D打印零基礎上，通過不斷的學習，在邊學邊做的過程中，尋找到了3Done這款非常適合中小學生進行三維設計制作的軟件

學生通過學習知道了什么是三維設計，了解了3D打印機的工作基本原理；學會了三維建模，探索解決生活中的問題。三維設計與打印技術帶給學生“學習方式”新的思考，讓抽象的教學概念更加容易理解，激發學生對工程設計創意的興趣，帶來實踐與理論、知識與思維、現實與未來三方面的相互結合。

2.在三維設計與3D打印教學中嵌入“微課”，培養學生的自主學習能力，提高課堂教學效果

學會學習是學生核心素養的又一重要組成部分。主要表現為個體在學習態度、方式、方法、進程等方面的選擇、評估與調控。自主學習是學會學習的重要組成部分，為學生終生學習發展奠定堅實的基礎。在3D打印教學中如何培養學生的自主學習能力呢？筆者將“微課”嵌入到三維設計與3D打印課程教學中。具體操作方法是將3Done的基本命令操作做成“微課”讓學生們課前預習。學生可以隨時去觀看，不受時間的限制。通過課前的預習，學生熟悉了基本操作，提高了學習的興趣，在課堂上的表現比以往更加積極主動。將課堂練習典型案例做成“微課”，供學生課堂學習。學生可以根據自己的需求選擇暫停、重復和快進，完全不必像以往教學中，教師要照顧各種程度不同的學生，現在，學生完全可以按自己的節奏自主學習。教師課堂上要講的內容減少了，有更多的時間去引導需要幫助的同學，有更多的機會去發現學生學習中存在的問題，節約了大量的課堂時間，提高了教師的教學效率。將課后拓展案例做成“微課”，供學生們課后探究學習。教師引導他們參與討論，理清思路，攻克難點，激發創新思維，改變觀念。

四、研究效果

3D打印將設計模型轉變為實體，提高了學習者的學習興趣。將3D打印技術運用到教育領域中，把3D打印系統與教學體系相整合。一方面，3D打印機提高了學生在掌握技術方面的優勢和學生的科技素養；另一方面，利用3D打印機打印出來的各種三維立體模型，顯著提高了學生的設計創新能力。

如果讓3D打印走進課堂，學生的創新能力和動手實踐能力就可以得到訓練，不但將學生的創意、想象變為了現實，還培養了學生的創新意識與創新能力，提升了學生的信息技術核心素養，進而形成了學生個人終生發展和社會發展需要的必備品格和關鍵能力，促進了學生全面而富有個性的發展。