提高3D打印課堂教學有效性的實踐研究

顧偉青

【摘? ?要】? 隨著教育現(xiàn)代化的廣泛深入，更多教育形式應運而生，創(chuàng)客教育就是其中一種。創(chuàng)客教育包含的內(nèi)容非常廣泛，3D打印技術就是其中一個特殊的項目。借助3D打印技術，我們可以解決生活中遇到的問題，培養(yǎng)學生發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力。本文通過具體的教學案例分析3D打印在小學教育中的應用現(xiàn)狀，從而總結(jié)分析3D打印在小學教育中的問題及帶來的優(yōu)勢，為3D打印在小學信息技術課堂中開展提出更有效的建議。

【關鍵詞】? 3D打印;課堂教學;信息技術

隨著科學技術的發(fā)展，越來越多的新興技術不斷出現(xiàn)，這些技術也在逐步進入教育領域，特別是生活在發(fā)達地區(qū)的孩子最容易接觸到這些新興技術，比如3D打印、人工智能、VR等。對于小學生而言，3D打印更能把自己的創(chuàng)意變?yōu)閷嵨镎宫F(xiàn)在眼前，讓他們的創(chuàng)意變成現(xiàn)實，由此可見，對于小學信息技術中開展3D打印的拓展性課程的研究是一種必然趨勢。

一、從教與學理論角度分析

基于活動理論和3D打印的學習活動理論認為， 3D打印的學習是一種由真實而有意義的問題驅(qū)動的“做中學”，是一種活動教育。在這個學習活動系統(tǒng)中，解決問題和學習目標成為學習者的向?qū)В怀鰧W習者的主導作用，以新的工具（三維打印機、三維建模軟件）為中介，與其他學者合作完成學習過程。

二、從小學生的心理角度分析

心理學認為，興趣是最好的老師。只有對知識有濃厚的興趣，我們才能學得好。3D打印作為一種新事物引入課堂，新技術深深吸引了學生的注意力，打印出來的實物，能激發(fā)學生的學習興趣。小學生喜歡創(chuàng)造個性化的東西，而3D打印是一種能夠滿足學生創(chuàng)作欲望并將個人想法付諸實踐的技術。3D打印教學以校本課程的形式組織教學活動，教會學生設計和打印出獨特的模型，極大地滿足了學生內(nèi)心的創(chuàng)作欲望。

三、對于3D打印課程的嘗試

基于前面兩個角度的分析，于是，在小學教育中開展3D打印課程的嘗試，由于3D打印技術需要用計算機進行建模獲得3D模型。對小學階段而言，重要的不是技能本身，而是了解先進的技術及方法，開闊視野，促進智力發(fā)育。

3D建模軟件有很多種，普遍偏于專業(yè)化，通過對比網(wǎng)絡上眾多的建模軟件，有兩款軟件非常適合小學生：

3DOne是一款專為中小學素質(zhì)教育開發(fā)打造的3D設計軟件。該軟件界面簡潔，操作簡單，使用方便，功能強大。它集成了常用的實體造型和繪制命令，簡化了操作界面和工具欄，讓3D設計與3D打印軟件實現(xiàn)了直接連接的功能，提供了豐富的案例庫，包括本地磁盤和網(wǎng)絡云磁盤資源，從而為中小學生提供一個簡單易用的三維設計平臺。

Design Spark Mechanical，簡稱DSM，是一款專業(yè)的工業(yè)建模軟件，它是免費提供使用的。教材中設計的課程與之前自己設計的課程完全不同，它的設計理念是通過發(fā)現(xiàn)生活中的問題，再利用3D建模設計去解決這個問題，所倡導的是一種設計思維。

3DOne有7天的免費試用期限，它提供了一個非常好的網(wǎng)絡平臺，上面有許多教學案例可以學習。教師可以借助上面的教學案例，嘗試在DSM中進行班級化教學體驗，讓學生通過簡單的立體圖形的組合搭建成一些簡單的實物，比如說椅子、筆筒和杯子等等。

四、3D打印課程硬件支持問題

雖然3D建模的課程已經(jīng)完全能夠在課堂上開展起來，但是由于3D打印的通病，打印速度過慢，打印一個作品需要幾個小時甚至幾十個小時，并且打印機數(shù)量有限，在教學中不可能大范圍地讓學生打印作品。為解決這一問題，可以采用以下幾種解決方式：

1.挑選一到兩位能夠較好完成本堂課任務的學生作品打印，如果有條件打印兩份，一份給予作者，一份作為展示，這樣能夠很好地調(diào)動學生的積極性。

2.鑒于3D打印機數(shù)量是有限的，可以考慮每完成一件作品后，請幾位學生作為打印機操作手，由學生代替老師幫助打印其他學生的作品，可以大大減少教師的工作量。由于打印機的特殊性，需要做好安全防護。

五、3D打印的展望與前景

3D打印課程的旅途已經(jīng)開始了，昆山市許多學校開始陸陸續(xù)續(xù)加入這個課程中。其實3D打印不光可以在信息技術課上開展，也可以在其他學科上有所作為。

例如，在美術課上的應用，3D打印最大的樂趣在于把自己的創(chuàng)意變成實物，這個和美術的創(chuàng)作有著相似之處。如美術課中讓學生繪制花瓶，就可以利用3D打印提前打印幾種花瓶，并對花瓶進行美化，最后展現(xiàn)給學生真正的實物。

與學科課程融合，根據(jù)3D打印技術的原理，可以通過打印的方式打印出你能想到的任何東西，通過這個特點，可以讓其融入各個學科中去。比如，在三年級語文《航天飛機》這篇課文中，可以利用3D打印技術打印出航天飛機的模型，通過實物分析，再結(jié)合課文進行學習，解決教學難點。在數(shù)學課上也可以利用3D打印技術打印相關的幾何圖形進行教學。

3D打印技術的出現(xiàn)讓我們幻想的事物變成實物，促進了創(chuàng)新行業(yè)的發(fā)展，也促進教學的探索。通過一段時間的使用反饋，在實踐過程中可以發(fā)現(xiàn)一些問題，如打印復雜模型費時費力的問題，建模軟件與打印機接口的匹配問題，師生能否熟練使用3D打印機的問題等。如何將3D打印技術恰當有效地應用于學科教育，優(yōu)化教學過程，提高教學質(zhì)量，仍然是教師研究探討的問題。