如何利用3D打印教學提升初中學生的創造能力

王海城

摘 要：隨著3D打印技術在全球各領域內的深入應用和發展，近些年3D打印也應用到了教學領域，作為一種新興的教育技術手段應用在中學課堂之中。3D打印技術是創新性的技術產物，它不僅可以最大限度地解除傳統制造條件對學生創新、創造能力的教學弊端，還可以降低創新、創造的平臺要求。因此，如何最大限度地發揮3D打印手段在課堂教學中的優勢，是廣大教育工作者需要深入研究和解決的問題。

關鍵詞：3D打印技術;創造能力;教學策略

3D打印技術作為一項能夠改變世界的顛覆性技術逐漸地應用于人們的日常生活以及生產當中。3D打印是一種數字化、直接性的制造技術，它可以較大程度地解除傳統制造條件對學生創新、創造能力的制約，極大程度地降低創新以及創造的門檻要求，從而快速地成為能夠有效驅動創新大眾化的重要技術平臺。在中學學習階段，采用3D打印教學可以有效地激發學生的創新意識，培養學生的創造能力，為學生營造一種全新的學習體驗。因此，如何在初中教學階段采用3D打印教學模式，提升學生的創造能力是當下中學教育工作者需要深入研究的課題。

一、3D打印在教學中的作用

在教學中，3D打印技術還可以制作可視化的教具和學具。以往的教學模式多是采用教師語言講解，或者多媒體課件展示的教學模式，學生在學習的過程中無法直接接觸、觀察實體教學對象。并且直觀、具體的立體教具數量較少，由于特殊性，也無法定制。但是3D打印技術就可以為教學提供更多的創造空間。教師不僅可以自主制作、打印教具，通過有形的三維格式展示課本中提取的二維信息，還可以通過設計個性化的教學模型以滿足學生的個性需求以及教學目標的需要。學生不僅可以觀察、觸摸這些教具，還可以有效地活躍課堂教學氛圍。

在調查和研究中可知，工程類以及建筑類學科的學生可以應用3D打印來完成快速原型。教師可以利用電腦直接將設計打印成微縮的模型來構造教學設計方案，這樣就節省了大量手工制作的時間。通過這些快速原型，教師就可以在設計之初及時地發現問題和缺陷，并且正確地修復缺陷，教師也能夠給予及時的指導和幫助。

二、如何利用3D打印教學提升學生的創造能力

（一）引導學生在實踐操作中發展創新能力

我國著名的教育學家陶行知曾主張“教與學要整合統一”，教、學、做是同一件事情，而不是各自獨立的三件事情。要促進教師在引導學生做題的基礎上進行教學，同時讓學生在做題的基礎上進行學習。同時，教師還要重視突出學生的主體學習地位，轉變學生被動接受知識的學習狀態。教師只是開展教學活動的指導者和參與者。基于這種理念，將3D打印技術作為能夠輔助教學的平臺，深入地挖掘中學學科的重難點，構建完整的可視化、可拆解的3D模型，從而輔助學生學習主干課程。

例如，學生在學習立體圖形時，如果光看平面圖形就不能建立起立體的空間模型，但是3D打印技術就可以打印出相應的立體圖形，學生可以通過觸摸來直接感受立體圖形，從而強化學生對于立體圖形的認知和印象。

（二）創設3D競賽活動，培養學生的創造能力

創設3D競賽活動有助于提高學生的綜合應用能力。教師可以組織學生參加有關3D作品的創新設計大賽、3D打印創新設計競賽等實踐活動，通過競爭和合作全面訓練學生的語言表達、創新能力，促進學生的全面發展。

（三）基于SIEM教育理念背景下，培養學生的創新、創造能力

STEAM教育理念的本質內容就是教師要引導學生通過自主實踐操作來完成學生自身感興趣的、并且與學生自身生活息息相關的課程項目，使學生在實踐操作過程中全面地學習到各種學科，甚至跨學科的豐富知識。

這種模式無疑會給學生學習營造一個趣味、生動的學習氛圍，這樣有利于學科之間知識的互相整合。同時，開展綜合性的學習活動還可以有效地發展學生的跨學科思維，同時進一步實現學生對學科知識的綜合應用，全方位地培養學生實踐操作能力、三維數字建模能力以及創新、創造能力等學習能力，為學生以后的成長和發展奠定堅實的基礎。

例如，教師在帶領學生學習有關3D教學課堂電風扇的制作內容時，教師就需要引導學生能夠自主了解制作電風扇的相關物理知識，同時讓學生明確電機在什么情況下才會轉動或者停止轉動，這種教學模式要比教師單純地在課堂中直接給學生講解法拉第電磁感應定律的教學模式更加新穎、生動。學生在學習的過程當中自然也會提高對于學習的興趣，在培養自身實踐能力的過程中完善自身的綜合學習能力。

總之，3D打印是一種個性化、數字化的制造技術，它既是促進創新教育發展的技術平臺，還是提高教育創新教學效率的重要手段。將3D打印技術深入地應用在課堂以及校園中，對于培養學生的創新能力具有十分重要的作用。創客教育、STEAM教育理念以及成果導向教育等先進的人才培養理念都需要在全社會的教育理念開放的基礎之上，充分地尊重學生的多樣化需求和特點。與此同時，在中學課堂中引用3D打印教學手段，不僅能夠創設新穎、生動的教學氛圍，還能夠有效地培養學生的創新能力，提升課堂教學效果。

參考文獻：

[1]戴建云.在3D打印教學中對學生創造能力和創新能力的培養[J].教學改革，2018（1）：12-13.

[2]胡福文.內容創新：3D打印創新教育的關鍵[J]，中國教育信息化，2018.