淺析3D打印設(shè)計軟件在數(shù)學(xué)課堂教學(xué)中的運用

秦玲 李曉明

摘要：技術(shù)的飛速發(fā)展，促進了教學(xué)方式、學(xué)習(xí)方法的改善，也帶動了課堂教學(xué)的變革。教師巧用3D打印設(shè)計軟件，能夠讓學(xué)生經(jīng)歷知識的形成過程，獲取直觀體驗，從而使數(shù)學(xué)課堂教學(xué)高質(zhì)高效。

關(guān)鍵詞：3D打印設(shè)計軟件 數(shù)學(xué)課堂 信息技術(shù)

技術(shù)的迅猛發(fā)展改變了我們的課堂教學(xué)，3D打印技術(shù)也為數(shù)學(xué)課堂教學(xué)帶來了新的活力。《3D One》是一款為青少年開發(fā)設(shè)計的3D打印設(shè)計軟件，界面簡潔、功能強大、易于上手，非常適合中小學(xué)學(xué)生，能夠簡單、輕松、快捷地讓中小學(xué)生表達創(chuàng)意想法。開發(fā)利用《3D one》軟件的多項功能，將之應(yīng)用于課堂教學(xué)，能夠有效提高課堂教學(xué)效率。下面就該軟件視圖導(dǎo)航、動態(tài)移動、建模三個功能進行分析，通過實例展示《3D one》軟件對于數(shù)學(xué)教學(xué)的促進作用。

一、視圖導(dǎo)航功能幫助學(xué)生獲取直觀體驗

教師要關(guān)注對學(xué)生學(xué)習(xí)過程的指導(dǎo)，處理好學(xué)習(xí)過程與結(jié)果的關(guān)系，重視直觀，促使課堂教學(xué)取得良好效果。

例如“觀察物體”這一教學(xué)內(nèi)容，教材在編排上不僅設(shè)計了觀察活動，還設(shè)計了動手拼擺活動，讓學(xué)生從不同位置觀察組合體。教具演示時，學(xué)生由于座位固定，對物體的觀察難免不夠全面。為了改善這一狀況，教師在教學(xué)時可以利用《3D One》軟件的視圖導(dǎo)航功能：先用《3D One》軟件建好模型，再讓學(xué)生依次點擊視圖導(dǎo)航圖標(biāo)中的不同視角，從上、下、左、右、前、后六個視角展示物體外形。教師還可以讓學(xué)生按住鼠標(biāo)右鍵，通過移動鼠標(biāo)任意改變視圖導(dǎo)航的視角。這樣操作下來，學(xué)生就會更全面、更直觀地、更深刻理解：視角不同，物體所呈現(xiàn)的外形也不同。學(xué)生在便捷、動態(tài)的觀察中獲得很多直觀體驗，對物體的認識也在觀察中不斷加深。

空間觀念的形成，必須要有看、想、做的活動過程。看，是最基礎(chǔ)的活動。視圖導(dǎo)航功能，可以全方位呈現(xiàn)物體的形狀，讓每一位學(xué)生獲取即時、直觀的視覺體驗，有效發(fā)展他們的空間觀念。

二、動態(tài)移動功能幫助學(xué)生發(fā)展空間思維

萬事萬物都在不停的運動之中。運動觀念的建立和完善，對于每一個人都是必須的。兒童由于思維發(fā)展處于形象思維階段，在理解圖形運動抽象概念時，需要直觀形象的幫助。教師在教學(xué)圖形運動時，利用《3D One》軟件的動態(tài)移動功能，讓學(xué)生在對圖形平移、旋轉(zhuǎn)等現(xiàn)象的直觀觀察中獲得充分的感性認知。如在教學(xué)《圖形的運動》中的例題“移一移”時（如圖1），先在《3D One》軟件中制作例題圖中的幾所小房子，然后讓學(xué)生上臺演示，利用動態(tài)移動功能，演示物體左右、前后、上下的平移。《3D One》軟件的動態(tài)移動功能，能直觀呈現(xiàn)小房子的運動軌跡，讓學(xué)生在自主學(xué)習(xí)的過程中認識到：物體平移時圖形的形狀和大小沒有變化，位置發(fā)生變化，物體沿著直線移動。另外，學(xué)生還自主探究動態(tài)移動功能中的旋轉(zhuǎn)和向上空間移動功能，特別是向上空間移動功能，實現(xiàn)了從二維空間向三維空間的拓展，有效發(fā)展學(xué)生的空間思維，為今后利用平移和旋轉(zhuǎn)知識解決圖形相關(guān)問題做了鋪墊。

三、建模功能幫助學(xué)生發(fā)展創(chuàng)新能力

兒童的認知符合“感知—表象—概念”的規(guī)律，通過對事物的直觀觀察，獲得豐富的直接經(jīng)驗，形成表象認知，再從中概括事物的本質(zhì)特征。教師利用《3D One》軟件建模，并制作多種教具學(xué)具模型，創(chuàng)設(shè)動手操作活動的情境，學(xué)生利用教具學(xué)具將抽象的數(shù)學(xué)概念形象化、具體化、實物化，學(xué)生創(chuàng)造思維的空間得到拓展，創(chuàng)新意識得到增強。

3D打印實現(xiàn)所想即所得，是一種與傳統(tǒng)的材料去除加工方式截然相反的材料成型技術(shù)，它基于模型數(shù)據(jù)，通過增加材料逐層制造的方式，實現(xiàn)“個性化制造”。根據(jù)教學(xué)需求設(shè)計教具學(xué)具，將想象中的事物變成學(xué)生手上真真切切的實物，能夠激發(fā)學(xué)生動手欲望、探究熱情，課堂教學(xué)效率得以優(yōu)化提高。

在教學(xué)“長方體的認識”時，教師事先利用《3D One》軟件制作并打印教學(xué)中所需的各種教具學(xué)具，在課堂上充分利用打印的教具學(xué)具，讓學(xué)生分組進行動手操作，學(xué)生觀察、拆分、分類、組合學(xué)具，積極探索長方體頂點、棱、面的特征，學(xué)生的主觀能動性充分發(fā)揮。然后讓學(xué)生通過測量、計算、剪裁、粘合，小組合作制作完成的長方體框架。直觀形象的學(xué)具與數(shù)學(xué)實踐活動相結(jié)合，給學(xué)生創(chuàng)設(shè)了一個自由發(fā)揮的天地，促使主動發(fā)現(xiàn)并牢固掌握長方體的特征。

一堂高效的數(shù)學(xué)課，離不開教具學(xué)具的使用。3D打印實物教具學(xué)具可以在課堂中發(fā)揮積極作用，教師們在條件允許的情況下，可以嘗試用《3D One》軟件制作自己所需的教具學(xué)具來豐富自己的課堂。

3D打印飛速發(fā)展，教師利用《3D One》軟件功能輔助小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)，有利于學(xué)生化解數(shù)學(xué)的抽象性與思維的形象性之間的矛盾，實現(xiàn)數(shù)學(xué)概念形象化、具體化、實物化，給學(xué)生更多的直觀經(jīng)驗，幫助學(xué)生發(fā)展空間觀念，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識，3D打印能成為學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)、探索數(shù)學(xué)知識和解決問題的有力工具。

淺析3D打印設(shè)計軟件在數(shù)學(xué)課堂教學(xué)中的運用2022年5月中第14期（總第114期）參考文獻：

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責(zé)任編輯：黃大燦