探索如何將3D打印和學科教學相融合

劉蓉

摘? 要：3D打印即以數字化的模型或者是原件作為基本條件，充分應用粉末狀的金屬、塑料等具有粘黏性的材料，通過逐層打印的方法來將物體打造出來的方法。通過在課堂上充分利用3D打印技術，可以在較短的時間內打造出準確度高而且具有立體感的物體，便于小學生在對實體的觀察和觸摸過程中深入了解課堂內容，提高學生的上課注意力，豐富學生的想象力，本文將主要圍繞探索如何將3D打印和學科教學相融合而展開。

關鍵詞：3D打印;學科教學;融合

引言：

雖然3D打印能夠為課堂提供充分的實體教學材料，但是在實際的教學開展過程中，3D打印的質量往往不是十分理想，受到機器零件性質和環境等多方面因素的影響，3D打印的成品率通常只能達到30%到50%左右，在產量低的情況下將會嚴重影響正常的教學進程的推進，耽誤學習的寶貴時間。另外，不少學校因為受到資金周轉狀況的限制，仍然采用設備落后的傳統打印機，這種打印機不僅存在著產品合格率低的問題，而且打印時間和最新研制出來的打印技術相比落后了十幾倍，從這個層面上來說浪費了師資力量和教學時間。

一、打印形象具體的教學工具，提高學生的學習積極性

小學生在課堂中很容易出現走神、注意力不集中等問題，其主要原因是學生對教學內容和教師的授課方式已經習以為常，在沒有好奇心的基礎上調動不起來學習積極性，而多媒體作為具有信息數字化的教學工具，已經逐漸不能滿足學生對教學用具具有多樣化和趣味性的要求。3D打印技術，作為具有能夠將實體打印出來的能力的工具，走進課堂和知識內容相結合是必然發展趨勢。小學生在學習英語的過程中，很容易因為將英語單詞混淆而出現錯誤，產生消極懈怠的不良情緒，因此，教師可以將單詞和實體有機結合起來，幫助學生進一步提高學習興趣。

例如，針對一些分辨度不高，學生不容易記憶的英文單詞，像Tuesday 和 Thursday等，教師可以通過3D打印軟件將這些英文單詞建模，然后打印出來做成書包掛鏈、鑰匙扣或者是打造成一些可愛的小動物的形狀，組織班級內部的同學將自己的單詞實體相互展示。教師也可以鼓勵學生們充分發揮3D打印的想象力，以將英文單詞打印成生活中的實際物體為主體，按照5人的形式設置小組，不同小組之間相互競爭，小組內部的工作從選定英文單詞、創設實體形象到解決3D打印技術問題，需要成員之間加強溝通和聯系，培養出小學生善于聽取其他人意見的良好習慣，而且幫助小學生在提高想象力的過程中也加深了對英文單詞的熟悉度。教師在小組活動過程中，需要通過在教室中來回走動的方式來提高對小組作業的觀察力度，盡量及時引導學生攻克作業過程中遇到的問題和困惑。最終通過教師投票和學生之間彼此投票的方式來挑選出3D技術和英文單詞結合最富有創意性的學習小組。

二、利用3D軟件，創設學習情境

在傳統的學習模式中，學生對空間幾何方面的學習基本上是依靠將書面內容拼接起來并在腦中進行重構的能力，這樣的學習方式需要學生具備較高的空間幾何分析能力，而這對正處在學習階段的小學生來說有很大的困難，最終導致學生摸不清解題思路甚至是在將題目做錯的過程中產生消極懈怠的心理，不利于學生綜合能力的提高，而3D技術就可以很好地幫助學生對幾何問題有更好的理解，3D通過將實體打印出來的方式為學生提供了更為直觀的觀察視角，降低對學生空間想象力的要求，減少學生在初學階段受到的阻礙。而且，3D可以為學生提供了更多掌握知識的方式，學生可以相對輕松地學到知識，這便使教師的權威性有所削弱，利于授課方式向民主方向發展，增進師生互動頻率。

例如，五年級數學教材《探索圖形》，涉及到將某個立體圖形切割之后，三面都被涂色的共有多少的問題，教師可以在課前利用3D技術打印出來一個由9個小立方體結合起來的三階正方體，為學生提出問題，“一面都沒有涂色的小正方體在什么位置？”為學生提供大概1分鐘的獨立思考時間，然后通過學生自主舉手的方式來隨機制定某位學生到講臺上親自將3D模式進行拆分，從中找到一面都沒有涂色的小正方形，驗證學生的思考結果。然后逐漸增加難度，學生隨機從3D模型中在保證不會發生坍塌的情況下抽走一個小正方體，如“正前面左上角的一塊”，按照前面的方式，通過學生自主思考然后親自驗證的方式來得到問題答案。

三、應用3D進行設計，提高學生的創新能力

在小學階段，因為學生學習的內容有一定的局限性，因此限制了教師幫助學生利用有限的課內知識充分擴展到課外知識的能力，但是課外知識對于豐富學生的文化素養和提升學生的創新能力方面有著很重要的作用。學生在課堂上應用3D技術的過程中，一方面提高了動手制造能力，也有利于學生將課堂內容充分向外延伸。

例如，在學習《趙州橋》一文的過程中，文中涉及到很多描述趙州橋的段落，教師可以引導學生按照文中提到的內容、網上查閱的資料和自行想象彌補來進行3D技術創作，對于打印過程中需要學生掌握的建模軟件如Auto CAD的操作，學生也可以逐漸熟悉起來。因為每個人的理解程度和創新能力有所差異，因此彼此之間的3D作品會存在不同，根據互評的方式挑選出最為優秀的作品，學生彼此之間進行交流討論，從3D模型的構建和創意思路等方面進行交流，有利于學生增強對語文文字描述的理解能力，并且提升文字轉化能力，學生在為其他同學講解自己的3D作品的過程中，也是一個凝練創意思路的過程，學生們彼此之間的思路相互碰撞，再加上3D實體的幫助，更有助于學生突破傳統的束縛，迸發出更多的創新來源。

結束語：

將3D技術和學科內容進行充分結合，一方面可以為學生提供符合課本圖片要求實體，學生在視覺和觸覺的雙重感受下增加了對學科內容的理解程度，另一方面，教師借助3D教學模式，可以有效地增進和學生彼此之間的溝通，更容易了解到學生對知識的掌握程度，豐富學生的上課方式和途徑，提升學生對創新能力的重視程度，進而提高學習效率。

參考文獻：

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