3D打印技術賦能視障學生直觀教學*
——以生物教學應用為例

2022-10-31 05:54:50武麗俠徐華曉

安徽教育科研 2022年24期

武麗俠徐華曉

(合肥特殊教育中心安徽合肥 230012)

一、視障學生觸覺的重要性

視障學生包括低視力和全盲的學生，由于視覺功能受到先天條件的局限，致使他們通過以手觸摸、聽覺等其他感官來獲取各類信息，以此來補償視覺缺陷，通過觸覺替代視覺的形式去獲得新知識、新技能。他們是社會中人數相對較少的一部分個體，具有與健全兒童平等的社會性。個體能否融入社會發展中，對于個體參與到社會生活中起到突出的作用。視障學生作為社會成員中的一員,他們參與社會性發展過程中或多或少地存在一些不可忽視的問題，教育是以促進人的發展、社會的進步為目的，以傳授知識與經驗為手段，培養人的社會活動。

2006年12月13日，第61屆聯合國大會通過了《殘疾人權利公約》(以下簡稱《公約》)，是國際社會在21世紀通過的第一個綜合性人權公約。《公約》確認了殘障兒童享有受教育的權利，以便于充分發展殘疾人潛力、個性和才華等。2017年，中國政府頒布實施的《殘疾人教育條例》第2條規定第1款：“國家保障殘疾人享有平等接受教育的權利，禁止任何基于殘疾的教育歧視。”該條例既保障了殘障兒童有接受教育的權利，又明確了殘障兒童有接受義務教育的法定義務。緊抓社會的發展需求，全面評估視障兒童的綜合能力，根據孩子的個人興趣和愛好，提高其綜合素養，為視障兒童平等地參與社會生活創造有利的條件。

作為特殊教育的教師，我們應積極響應國家政策，創新教學手段，努力探究更適合視障學生的學習特征的教學方法和模式。我國視障教育新課標的教育目標之一是補償盲童的視覺缺陷。對于視障學生來說，手在某種意義上也是他們的眼睛，這意味著視覺功能有缺陷的孩子,觸覺將是他們獲取新知識、新技能的一條重要途徑。視障學生通過觸覺可以感知到很多的事物屬性,如物體的大小、形狀、軟硬、溫度、粗糙程度與質地等,是視障學生盲文學習、認知事物、形成抽象概念和提高生活自理能力的主要依賴,因此觸覺在視障學生直觀教學中起到不可或缺的作用。同時，在視障學生的教學過程中要重視觸覺補償功能的訓練，及早開展視障學生的觸覺訓練，讓他們掌握觸摸的要點與技巧。

二、觸覺教具在視障學生教學中的應用價值

在視障學生的教學過程中，直觀教具是指在教學活動中提供的可被視障孩子們感知的材料，如實物、模型、掛圖等各類教具，教具按照感覺屬性可以分為視覺、聽覺、觸覺、多感官教具和信息技術多媒體教具等。在普通中小學中大量使用的是視覺圖像、動畫等教具，直觀、形象、逼真，而且信息輸出量大，有利于教學活動的開展，能夠高效地傳遞相關信息，促進學生對所學內容的理解和鞏固；然而以觸覺、聽覺為主要感覺通道的視障學生，原本對于普通學校學生可以依靠的視覺教具就需要轉化為觸覺、聽覺或依靠其他感官的教具。但是，目前仍有許多老師認識不到觸覺教具在視障課堂上應用的重要性，沒有恰當地使用觸覺教具，視障兒童失去了很多快捷認知事物的機會,在一定程度上影響了視障兒童的發展。本課題主要研究的是利用3D打印技術制作以觸覺感知為主的教具，打印適合于視障學生的“直觀”教具，提高盲校課堂教學師生互動的積極性，拓展視障學生的認知范圍，提高學生的學習效能感，這也是發展視障學生核心素養的體現。

三、3D打印技術在視障學生教學中的優勢

教育是一種創造性的勞動，教學過程需要老師們充分了解學情，反復鉆研教材，認真撰寫教學設計，采用適當的教學方式，探究適合視障學生學習的教學方法，選用恰當的學具、教具開展教育教學的一種活動。“十三五”期間，我國特殊教育在校生總數達到79.5萬人，比2015年增長80%。到2020年，我國殘疾兒童義務教育入學率已達95%以上，基礎教育整體水平邁入世界中上行列，然而盲校教師面臨著一個同樣的困難，即可供教師們選擇的教具資源非常有限。如何讓教師們擺脫現狀，3D打印技術無疑是一個正確的選擇之一。3D打印能打印出精度與復雜程度較高的產品；3D打印能直接把計算機內任何形狀的三維圖形打印成實物產品；3D打印還無須集中的、固定的制造車間，具有分布式生產的特點。

3D打印技術對于盲校教師來說是一種福音。盲校教師可以結合視障學生的特點，利用3D打印技術按照教學的需要打印出適合的簡易教具；3D打印技術的普及應用還能促進教師對新技術的學習、促進教師專業化發展，有效提升我校3D打印機的使用效果；3D打印還可以克服模具制作造價成本高、效率低、更改較為困難以及需要找專業的公司制作等劣勢。

3D技術愛好者們在網絡上分享了資源豐富的3D建模圖,如打印啦、3D溜溜網、3DWarehouse等；老師們可以下載共享的3D模型，直接或簡單地編輯模型文件后，就可以打印出合適的三維教具，用于課堂教學。視障學生通過觸摸三維教具，借助觸感建立“直觀”的空間感、層次感，有效地減輕了他們認知新生事物的壓力，為視障學生的學習提供了一種相對公平的學習環境。

3D打印產品的構成材料多種多樣，主要包括尼龍玻纖、樹脂、橡膠類、石膏和金屬材料等，為打印出不同觸感的模型提供物質基礎，不同質感的產品能夠帶給觸覺敏感的視障學生不同的觸覺感受，更貼切地認知實物。

觸覺是視障學生感知這個世界的重要窗口，一旦充分激活，孩子們的潛力就能很好地被挖掘。利用3D教具協助教學，可以讓抽象的語言描敘直觀化，讓抽象的空間想象被觸覺感知，為黑暗世界打開了一扇明亮的窗戶，其優勢也就不言而喻了。

四、3D打印技術在視障學生教學中的應用

通過3D制圖軟件和3D打印機可以打印觸覺凹版印刷圖、觸覺模型等產品。我們盲校的老師清楚自己需要什么樣的教具輔助教學，知道視障學生需要什么樣的學習工具。3D打印技術可以補償視障學生的視覺權限，刺激其觸覺感官，增加視障學生的認知及空間概念范圍。

案例1：在《科學》三年級下冊第二單元第二節《蠶的生長變化》的教學中，其教學目標是：(1)觀察蠶在生長過程中，身體結構、食量等方面不斷發生的變化；知道蠶蛻皮意味著什么，每次蠶蛻皮后身體都會發生哪些變化，知道蠶的生長情況和環境條件的關系。(2)學習養蠶的技能。用文字記錄和描述蠶的生長變化。(3)發現生命的生長變化，意識到生命的可愛與珍貴，學會珍愛生命。認識到連續幾十天觀察記錄的重要性。本節課的教學重點是通過帶領視障學生觀察并交流的養蠶記錄,認識到蠶在生長過程中，身體結構、食量等方面都在不斷地發生著變化。本節內容的教學難點是視障學生如何利用觸覺、聽覺等了解蠶在生長過程中的變化。對于這一章節的學習，如果只通過教師描述蠶的變化進行講解，視障孩子們學習的積極性低，而且很難在頭腦中形成具體的形象；如果直接通過實物觸摸，存在以下問題：一是部分視障學生本來就對“毛毛蟲”有懼怕心理，不敢伸手觸摸；二是實物較柔軟，身體的結構特點很難觸摸清楚；三是每個視障學生的觸摸力度不好控制，而且蠶幼蟲又是一種對衛生狀況要求較高的動物，兩種情況都可能會導致蠶幼蟲的死亡，這違背了學生核心素養中尊重生命的理念。在蠶的一生中，五齡幼蟲體形較大，身體分節、足、氣孔都較明顯，我們利了3D打印技術制作了蠶幼蟲，在課堂教學中有模型觸摸，這極大地激發了視障學生探索科學的興趣，不少孩子是第一次觸摸了“蟲”，孩子們又因為知道是“假蟲”，也敢于觸摸，這個建模圖可以根據教師需要在3D打印時調整其大小，觸摸中也不會損壞，這樣就可以更好地達到本節內容的教學目標，突破教學的重點和難點。另外，3D打印的蠶教具還可以重復利用，便于視障學生借助于觸覺和聽覺補償進行觀察，有利于科學課堂互動活動的開展，這是新課改中指出的“細心呵護與生俱來的好奇心，培養他們對科學的興趣和求知欲，引領他們學習與周圍世界有關的科學知識”的體現。

案例2：在《生物學》八年級上冊第五單元第六節《鳥》的教學中，讓學生們找一找鳥類適于飛行的結構特點，課本中描述鳥類的“身體呈流線型，可減少飛行中空氣的阻力”。“流線型”在大部分視障學生的頭腦中沒有認知，當然也無法將其流線型特點代入鳥類的體形中思考。有了3D打印技術，這些問題就迎刃而解了。采用三維教具教學時，提高了課堂活動的趣味性，在一定程度上滿足視障學生對于認識事物及原理的好奇心與求知欲，引發他們對相關問題的思考，如流線型為何可以減少空氣阻力？鳥的“嘴”(喙)是不是都是尖的？鳥的翅膀是不是也呈流線型？……

案例3：通過開展多種教學模式,促進學生的學科綜合性學習,是現階段基于學科融合背景,需要做出的改善型教學策略。應用3D打印教具開展視障教學活動，促進了學科之間的有效融合。例如，在視障部低年級的語文教學過程中，會講述很多有關“心”的詞語和句子，如“心里”“愛心”“心得體會”“誰言寸草心，報得三春暉”等。這時候，孩子們會對“心”充滿好奇，語文老師就可以借助我們3D打印的心臟模型形象地解釋詞句，視障孩子也和普通的孩子一樣，認識自己的“心”，更好地理解“心”的重要性。

五、3D打印技術在應用中的思考

目前，我校的3D打印技術還處于探索階段，在制作和教學應用中還存在一些問題：首先，師資力量還很薄弱，教師們進行3D建模還存在一定的困難；其次，3D打印技術受到自身工藝和材料的限制，如何減少3D打印教具與真實物品之間的差距；再次，如何結合3D教具設計更適合于視障學生的教學模式，優化課堂教學活動；最后，怎樣指導視障學生更有效地使用3D教具，復習鞏固所學習的知識等。這些問題都需要我們從事特殊教育的一線教師進一步探究，更好地服務這群折翼的天使。