3D打印筆在小學生立體創意模型制作中的應用探索與實踐

龐雯

摘 要 立體創意模型制作是一項培養學生空間想象能力和表現能力的專業基礎項目，近期使用3D打印是最近模型制作課程常用的手段。相對于3D打印機操作成本高，耗材貴，使用不便捷以及不容易攜帶等問題，3D打印筆更容易在小學生中使用，特別是在小學立體創意模型課程方面進行應用探索與實踐結果證明，小學科技和美術課程中引入3D打印筆教學后可以實現模型制作與3D打印筆的有效結合，充分提高了學生的思維能力以及空間想象力，豐富了小學課堂的教學模式，有助于3D打印技術在教育中發揮應有的作用，幫助學生養成良好的思維能力，培養創造性思維。

關鍵詞 3D打印筆 立體創意模型制作 空間想象能力

中圖分類號：G434文獻標識碼：A

3D打印技術又稱為“快速成型技術”（Rapid Prototype），目前，很多國家和組織都開始探索3D打印在教育領域的應用，但是3D打印機操作成本高，耗材貴，使用不便捷以及不容易攜帶等問題無法在基礎教育領域普及性使用。兒童3D打印筆這一種新興科技，在最近幾年出現在我們的視野中。這種科技具有操作簡便、價格實惠等方面的特點，不僅如此，兒童使用3D打印筆有利于提高自身審美能力以及動手實踐等能力。

近年來，我校大力發展科技模型教學，3D打印筆具有變平面物體為立體的能力，可以滿足兒童對未知事物的求知欲。對此，本文以小學立體模型制作課程為例，對3D打印筆在課程作中的應用探索與實踐進行闡述。

1 3D打印筆技術簡介

3D打印筆的主要工作流程是在一個獨立設備中加入熱擠壓頭，之后將單片塑料放入設備尾部，在220℃的溫度下塑料會被溶解，隨后在筆尖部位流出，而且由于塑料還可以在極短時間中凝固，因此可以瞬間固定。除此之外，任何具有耐高溫屬性物體的表面都可以進行3D打印筆的創作，在某種情況下空氣也是3D打印筆的工作場所，3D打印筆的工作的唯一必需品是電，只要拿上3D打印筆，無需電腦的幫助任何人都是“神筆馬良”。

2小學立體創意模型制作課程的特點

2.1打破學科壁壘，創新了學生的課程設計

使用3D打印筆進行教學，可以幫助學生感受多樣化的學習體驗，跨越學科之間的鴻溝，合理整合科學與美術等學科的教學資源。由本校美術和科學學科設計的3D打印筆立體模型制作課程內容包括三個方面：生活用品類，汽車模型類以及建筑模型類，這些內容在美術課上只能是一幅好看的繪畫作品或平面設計，但使用3D打印筆，甚至可以直接在空氣中作畫，將孩子的繪畫延伸到實際三維空間。對于科技模型制作來說，學生可以在自己設計制作的立體模型中增加馬達或燈飾，讓孩子直接從設計轉入實踐，享受成果。

2.2充分發揮協作能力，培養學生合作精神

立體模型往往不是一個，很多時候會是一組，這就需要同學之間的小組合作，而在主題式項目學習中側重于通過小組學習方式進行學習，使學生在任務過程中提高協作能力。

3 3D打印筆在小學生立體創意模型制作中的應用

小學創意模型制作是一項科技類的課程，主要為少年提供學習、體驗和實踐的“創客教育”社會公益活動。小學創意模型制作主要包括日常生活類（分類垃圾桶、美術設計類）、汽車類型設計、建筑模型設計等等。

3.1課程目標

小學創意課程的主要教學目標是為了讓學生在使用3D打印筆的過程中將虛擬世界與實體世界進行連接，從而做到對學生空間想象能力的提高，對學生的創新與設計思維進行拓展，全面提高小學生的想象力與創造力。

3.2教學內容

在小學創意課程中主要創設了三個任務情節。在對三個任務進行研究的過程中幫助學生體會3D打印的優點，不斷搭建現實與想象的橋梁，做到學科知識之間的連接。

（1）環保垃圾桶。生活過程中會制造各種各樣的垃圾，如果沒有一個合適的垃圾桶來存放垃圾，那么生活會變得很糟糕。然而好的創意垃圾桶總會為生活帶來樂趣，也符合當今環保節約的生活理念。在綜合實踐活動中，教師要充分尊重學生的主體性，尊重學生的興趣與選擇，鼓勵學生努力探究，實現自己的目標。在老師的指導下，運用數學六面體設計與3D打印筆，制作出一個工智能垃圾桶。詳見圖1。

（2）搭建牌坊。依托地域傳統文化，在對學生進行歷史知識講解的同時，要求學生結合實際構建一個牌坊模型，以此幫助學生學習依照平面模型建立立體模型的方法。第一點，教師需要向學生展示各地牌坊的真實圖片與模型，并且根據模型講述牌坊的由來以及其具有的功能和具體構造。在講解結束后，便要求學生利用3D打印筆構造出部分牌坊模型，詳見圖2。在操作過程中，需要幫助學生學會如何用最少的材料建立模型。可以提示學生從底部建立模型。最后，以組為單位開展建模比賽，使用材料最少，速度最快，結構最牢固的小組獲得勝利。在上述案例中，學生在使用3D打印筆的過程中對相關歷史建筑知識進行了學習，在完成了學科教學任務的同時還體會到了學科之間的相融性，加強了民族自尊心與自信心。

（3）未來汽車。在未來汽車模型設計時，可為學生們開設了的汽車類課程，教孩子去體驗遙控賽車，感受實際操控模型車。引導學生富有創意地運用各種類型地材料，在創作中體驗設計汽車美感，在創作與探索中，捕捉創作靈感。第一步，教師需要對學生進行指導，確保學生針對最合理的面塊組合進行制作。第二步，教師利用尺子、圓規等測量幫助學生掌握相關工具的大小。最后一步，在教師的幫助下學生利用3D打印筆完成汽車的建模任務。通過開展這項活動，對于提高學生動手能力，開拓學生視野，將起到積極的作用。

4 3D打印筆的課堂互動優勢

4.1普通類青少年互動立體創意模型

有了3D打印技術之后，融入自己思想的玩具可以隨時打印出來，比如積木、城堡、七巧板、拼圖、玫瑰花，花俏圓筆筒等，青少年不僅可以自己拿來玩、收藏，也可以送給朋友，跟朋友分享自己是怎么設計出來的，靈感從何而來等，可以起到互動作用，促進青少年們之間的交流。在設計、分享的過程中學習，比傳統學習更有用。比如在花瓣上打印上三維字體，比如祝福語、紀念語等，會讓青少年覺得很神奇，讓他們感到自豪，這種DIY極具創意。

4.2教育類青少年互動立體創意模型

教育模型類如化學分、立體圖形等三維模型，對青少年們理解三維空間具有極其重要的作用，更直觀，理解起來更容易，記得更牢固。這類玩具模型更直接地起到了學習的作用，青少年們天生好奇心重，他們會更認真的去學習去鉆研。青少年學會了設計或者打印出來，引導他們去跟同學們分享，交流。真正在玩的過程中學到知識，在交流與分享中收獲友情等。

5結束語

總的來說，在課堂中引入3D打印筆可以有效地整合數學、美術、科學等學科知識，對學生的空間想象能力起到重要的提升作用，而且對豐富課堂的教學模式起到了一定的效果，3D打印技術具有培養學生創造性思維的教育價值。但是目前的3D打印筆仍有一定的不足，例如噴頭易堵等問題，在使用時需要教育人員注意對學生的保護。除此之外，還需要不斷豐富課堂教學內容，以此提高學生的學習積極性。

參考文獻

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[2] 王萍.3D打印及其教育應用初探[J].中國遠程教育，2013（08）：83-87.