淺談3D打印技術(shù)在初中科學(xué)STEAM教學(xué)中的應(yīng)用

方琴

摘 要：將3D打印技術(shù)應(yīng)用于STEAM教育當(dāng)中，構(gòu)建3D打印課程，實(shí)現(xiàn)了科學(xué)的創(chuàng)新教學(xué)。應(yīng)用3D打印技術(shù)過程中，將各項(xiàng)教學(xué)資源整合后，使得科學(xué)教學(xué)空間得以延展，而且實(shí)現(xiàn)了跨學(xué)科教學(xué)，對學(xué)生學(xué)習(xí)能力和思維能力的培養(yǎng)可以起到一定的促進(jìn)作用。本文針對3D打印技術(shù)在初中科學(xué)STEAM教學(xué)中的應(yīng)用展開研究。

關(guān)鍵詞：3D打印技術(shù) STEAM教育 應(yīng)用

引言

STEAM教育是集科學(xué)，技術(shù)，工程，藝術(shù)，數(shù)學(xué)多學(xué)科融合的綜合教育。它既是一種以科學(xué)和數(shù)學(xué)為中心，并將其與實(shí)用性技術(shù)工程相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)跨學(xué)科的整合教育模式，也是一種重視多學(xué)科相互融合，注重實(shí)踐的教育理念。 在STEAM教育理念的引領(lǐng)下，3D打印創(chuàng)新課、創(chuàng)客教育、機(jī)器人課程、編程、VR等嶄新的課程開始走進(jìn)初中科學(xué)拓展性課程。 3D打印課程作為一門實(shí)踐性很強(qiáng)的課程，非常受學(xué)生們的歡迎。因?yàn)閷W(xué)生自己可以打印一些科學(xué)課程中的一些實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?，也只有對科學(xué)課程中各個(gè)方面的知識有很好的了解才能打印出模型，在打印模型中可能還涉及到數(shù)學(xué)、物理、藝術(shù)、計(jì)算機(jī)等方面的知識。這大大強(qiáng)化了學(xué)生們的實(shí)物感受和虛實(shí)轉(zhuǎn)化能力，比起單純的學(xué)習(xí)書本知識確實(shí)形象多了。

一、將3D打印技術(shù)融入到科學(xué)STEAM教學(xué)中

3D打印技術(shù)應(yīng)用于科學(xué)STEAM教學(xué)中，使得科學(xué)的教學(xué)不再局限于單一的學(xué)科，而是多學(xué)科的結(jié)合。在具體的教學(xué)中，需要多維度思考，對教育理念予以創(chuàng)新，應(yīng)用3D打印技術(shù)，使傳統(tǒng)教學(xué)中存在的不足得到彌補(bǔ)，使得STEAM教學(xué)得以落實(shí)，學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)得到不斷完善。

1.應(yīng)用3D打印技術(shù)使科學(xué)STEAM教學(xué)資源更為豐富

在科學(xué)的STEAM教學(xué)資源建設(shè)中，要打破常規(guī)教學(xué)思維，建立開放共享教學(xué)理念。而3D打印技術(shù)的應(yīng)用，就是構(gòu)建各學(xué)科的教學(xué)資源的整合平臺，使得多學(xué)科的教學(xué)資源得到共享。3D打印技術(shù)在科學(xué)教學(xué)領(lǐng)域中所發(fā)揮的作用是整合多種課程教學(xué)資源，培養(yǎng)學(xué)生解決各種問題的能力，讓學(xué)生認(rèn)識到合作的重要性，提高學(xué)習(xí)能力。

2.應(yīng)用3D打印技術(shù)將科學(xué)STEAM教學(xué)平臺構(gòu)建起來

在科學(xué)STEAM教學(xué)中，應(yīng)用3D打印技術(shù)可以構(gòu)建多學(xué)科整合的環(huán)境開展教學(xué)，使科學(xué)教學(xué)做到了虛擬與現(xiàn)實(shí)的融合，科學(xué)實(shí)踐與工程學(xué)實(shí)踐的融合，科學(xué)與藝術(shù)的融合，教師和學(xué)生多維度的參與教學(xué)過程，使得科學(xué)STEAM教學(xué)更好地在實(shí)踐環(huán)境中實(shí)施。

3.應(yīng)用3D打印技術(shù)創(chuàng)新STEAM教育

在 STEAM教育中應(yīng)用3D打印技術(shù)，不僅促進(jìn)了教學(xué)的創(chuàng)新，還有助于培養(yǎng)學(xué)生的思維能力。3D打印技術(shù)在科學(xué)STEAM教學(xué)中的應(yīng)用，使得傳統(tǒng)教學(xué)中的一些不足得到了彌補(bǔ)。采用3D打印技術(shù)展開教學(xué)，可以建設(shè)“創(chuàng)客空間”，從教育實(shí)踐的角度出發(fā)解決問題，幫助學(xué)生改變學(xué)習(xí)方式，提高學(xué)習(xí)效率和學(xué)習(xí)質(zhì)量。因此，在科學(xué)STEAM教學(xué)中應(yīng)用3D打印技術(shù)，可以發(fā)揮3D打印技術(shù)的突破口作用對科學(xué)教學(xué)的進(jìn)一步深化改革起到推動作用。

二、3D打印技術(shù)創(chuàng)新STEAM科學(xué)教學(xué)的具體實(shí)施

1.科學(xué)STEAM教學(xué)中要開展3D打印技術(shù)課程

在科學(xué)STEAM教學(xué)中，將3D打印技術(shù)融入其中，采用這種模式，發(fā)揮3D打印技術(shù)的作用，實(shí)現(xiàn)了教育模式的創(chuàng)新。通過在教學(xué)中引入3D打印課程，讓學(xué)生對3D打印技術(shù)有正確的認(rèn)識，在教學(xué)中營造問題情境，應(yīng)用這種技術(shù)完成模型制造，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，對學(xué)生的思維能力起到一定的促進(jìn)作用。

應(yīng)用3D打印技術(shù)所打印的模型，應(yīng)用于教學(xué)中，有助于培養(yǎng)學(xué)生的知識探索精神，引導(dǎo)學(xué)生自主創(chuàng)新。比如，科學(xué)教師組織學(xué)生參加模型制作比賽，學(xué)生可以運(yùn)用光學(xué)中的反射知識與折射知識制作潛望鏡。在制作的過程中，潛望鏡的支架用紙作為材料，既不能長期保存，也不可重復(fù)使用，要實(shí)現(xiàn)技術(shù)推廣更是不可能。[1]應(yīng)用3D打印機(jī)，潛望鏡就可以數(shù)字化建模，之后分開打印組裝，就可以將學(xué)生的制作成果固化，甚至在科學(xué)教學(xué)中還可以作為教具使用。

2.將3D打印技術(shù)融入到創(chuàng)新教育中

在STEAM教育中融入3D打印技術(shù)，可以為科學(xué)教學(xué)創(chuàng)造良好的基礎(chǔ)，讓學(xué)生有機(jī)會參與到實(shí)踐活動中?？茖W(xué)STEAM教學(xué)中應(yīng)用3D打印技術(shù)可以起到一定的創(chuàng)新作用。比如技術(shù)與工程教學(xué)中的結(jié)構(gòu)和機(jī)械的設(shè)計(jì)，如橋梁的設(shè)計(jì)，使用3D打印技術(shù)個(gè)性化的打造實(shí)物模型。再比如機(jī)器人和航模的零部件，生物組織如骨骼，分子原子的結(jié)構(gòu)……學(xué)生的很多創(chuàng)意能夠應(yīng)用該技術(shù)很快地轉(zhuǎn)化為實(shí)際產(chǎn)品。學(xué)生也就自然而然的完成了創(chuàng)造者的蛻變。

具體而言，就是可以利用科學(xué)拓展性課程，教師和學(xué)生應(yīng)用3D打印技術(shù)構(gòu)建創(chuàng)客空間，教師和學(xué)生之間以及學(xué)生之間在這個(gè)空間中充分交流。將創(chuàng)新思維實(shí)物化，實(shí)現(xiàn)科學(xué)教學(xué)中創(chuàng)新思維的培養(yǎng)。

3.應(yīng)用3D打印技術(shù)優(yōu)化STEAM科學(xué)教育

應(yīng)用3D打印技術(shù)可以將STEAM教育整合，不僅使課程教學(xué)內(nèi)容得以優(yōu)化，而且還創(chuàng)造了實(shí)踐環(huán)境。在這種教育環(huán)境下展開教學(xué)，各種教學(xué)資源和各學(xué)科的知識都得到了整合。[2]

科學(xué)STEAM教學(xué)中融合3D打印課程，可以讓學(xué)生在學(xué)習(xí)中不再局限于單一的學(xué)科，對于相關(guān)的知識都建立關(guān)聯(lián)性，形成知識體系，構(gòu)建新的知識格局。比如橋梁的設(shè)計(jì)不但要考慮牢固耐用程度也要考慮美觀，經(jīng)濟(jì)等，學(xué)生的跨學(xué)科思維逐漸形成，實(shí)踐操作能力也會相應(yīng)地提高。因此在具體的教學(xué)中，應(yīng)用3D打印技術(shù)將各學(xué)科間的界限打破，使相關(guān)的資源得到整合，發(fā)揮學(xué)生的創(chuàng)造力解決各種實(shí)際問題，學(xué)生的批判性思維能力也能夠得到培養(yǎng)。

結(jié)語

綜上所述，3D打印技術(shù)進(jìn)入初中科學(xué)STEAM教學(xué)領(lǐng)域中，打破了原有的教學(xué)模式，創(chuàng)意設(shè)計(jì)得以實(shí)施，從而提高學(xué)生的創(chuàng)新思維能力，創(chuàng)造能力也得以增強(qiáng)，有助于提高學(xué)生的合作能力，提升學(xué)生實(shí)踐的能力，使得學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)得到全方位的提高。

參考文獻(xiàn)：

[1]王同聚.3D打印技術(shù)在創(chuàng)客教育中的應(yīng)用與實(shí)踐——以中小學(xué)創(chuàng)客教育為例[J].教育信息技術(shù)，2016，（06）：11-14.

[2]周丹妮.3D打印技術(shù)進(jìn)校園讓學(xué)生創(chuàng)意變成現(xiàn)實(shí)——淺談3D打印技術(shù)在中學(xué)中的應(yīng)用[J].中華少年，2017，（34）：234-234.