視障學生參與3D打印制模案例研究

國家工業和信息化部等部門印發的《增材制造產業發展行動計劃（2017—2020年）》，提出“3D打印+創新教育”。3D打印是通過逐層堆疊方式，將數字模型轉化為實體零件的先進制造技術，具有高度的靈活性和個性化等特點。目前，盲校多用平面圖形或者實物作為教具，其空間局限性導致學生感知結構復雜或體積較大的物體受限。因此，把三維模型打印出來，對視障學生觸摸、感知物體的形狀、空間會有很大的幫助。

一、3D打印技術對視障學生的意義

當前國內3D打印的教學應用正在普遍開展，但不可否認的是，3D打印在盲校教學中的實踐探索還相對較少。《盲校義務教育語文課程標準》指出，盲校語文課程應特別關注學生的個體差異，科學評估學生的特殊需要；應重視學生視覺缺陷的補償，充分利用輔助技術，支持其更好地學習語文，促進其語文素養的提高。

借助3D打印技術的三維優勢，遵循課標要求，我們在教學中積極開展實踐，深入分析學生的認知模式、學習水平等，以精準匹配教學設計與學生實際需求，促進學生高效學習。

二、3D打印技術在語文教學中的應用案例

本課題研究中，參與3D打印制作模型的學生為鄭州市盲聾啞學校盲三年級的14名學生。為全面把握學生特點，我們通過問卷進行了調查。回收的問卷顯示：所有學生皆為“經驗型”學習者，對3D打印雖有所聞但缺乏認知；93%的學生表示非常感興趣，其余7%的學生較感興趣；學生一致傾向于教師指導與同伴合作的學習模式。此外，學生對參與3D打印制作模型有所擔心，主要原因是認為3D打印技術復雜，對掌握這門新技術沒有信心。

為確保制作活動安全高效，我們遵循組間同質性與組內異質性原則，把14名學生（低視力生3人、全盲生10人、1名盲且自閉生）均衡分成三組。同時，邀請本校熟悉3D打印的高中學段的聽障學生協助視障學生，形成以學生為主體，教師為主導，聽障輔助全盲、低視力與全盲共同合作的教學方式。

根據學生的認知發展特點及實踐主題，我們選取了模型設計與拼裝部分作為實踐重點，采取適當的指導方法，引導學生通過參與設計3D打印認識客觀事物，發展自身能力。具體教學實踐以三年級課文《趙州橋》中的“趙州橋”為打印對象，具體實踐過程如下。

創設情境。教師創設與學科相關的知識情境，激發學生興趣，使學生快速進入學習狀態。低視力學生可以查閱3D打印以及趙州橋相關知識。教師播放相關視頻，并展示已有的趙州橋模型，帶學生進行模型數據測量。

教師引導。全盲學生通過預習課文，低視力學生通過視頻與文字相結合的方式，初步認識趙州橋。在此基礎上，教師借助已有模型，引導學生感受橋的形狀、大小、結構等。教師將趙州橋的堅固和巧妙之處，如“圓弧拱”和“敞肩拱”等對應在橋身的具體位置介紹給學生，讓學生理解從“半圓形拱”到“圓弧拱”的創新不僅使橋身更加美觀，也讓坡度變緩，便于人們通行。低視力學生借助殘余視力近距離觀察感知模型，能較清晰地勾勒出趙州橋模型全貌。在教師的引導下，低視力學生幫助組內全盲同學觸摸細節，共同探討，加深對趙州橋的理解。

合作實踐。因3D打印的復雜性，教師要對CAD軟件、打印機、打印材料及常用工具進行介紹，聽障學生協助所在小組的視障學生熟悉相關軟件和工具，并協助所在小組成員完成模型測量。在教師確認后，再進行合適的模型參數設計。

在進行3D打印之前，教師與聽障學生共同輔助視障學生認識3D打印機，了解打印材料、逐層打印工作原理等。在教師的幫助下，低視力學生嘗試進行送入打印材料等相關簡單操作。組件打印完成后，由聽障學生輔助視障學生完成后期處理，如去除支撐材料、表面打磨及局部修復等，確保模型的質量和完整性。

各零部件處理完后，教師提出問題，學生結合問題進行組裝。在學生合作組裝趙州橋模型過程中，教師巡視指導，及時答疑，確保操作安全。小組展示作品時，讓大家以“在設計和建模過程中你最感興趣的部分”“你認為最難的是哪部分”和“你有哪些收獲”為主題，講述體驗過程，教師進行記錄。

實踐過程與結果顯示，表現最好的是一名全盲學生，其閱讀能力和生活知識儲備能力較強；低視力學生，尤其是生活知識儲備較豐富的學生，對模型的興趣度略低于全盲學生。對比傳統課堂，案例中的學生參與設計3D打印，并使用自己參與打印出的趙州橋模型開展直觀教學，學生的學習積極性、知識理解力以及對趙州橋的認知能力顯著提高，紛紛表示認可這樣的課堂形式。

三、總結與展望

通過視障學生參與3D打印制作模型案例的研究，我們初步探索出聽障學生與視障學生合作完成3D打印制作模型的基本方法、基本技術、實踐經驗及基本能力。整個過程中，學生親自動手更容易發現已有經驗的不足，獲得的直接經驗印象更加深刻。從案例中可以發現3D打印在創新教學中發揮著重要作用，有利于提高學生學習效率，培養其主動探究和團隊精神。

案例研究受條件限制，也存在不足之處。第一，模型較小，無法呈現石板上的浮雕，今后我們將嘗試用局部精細化的方式單獨打印出石板模型。第二，視障學生由于信息技術能力及生活知識不足，即使在老師的輔導下，經驗較少的學生也需多次觸摸才能正確認識趙州橋的局部。第三，本次實踐僅在盲小學三年級14名學生中開展，樣本量較小，得出的規律和方法不具有普遍性，有待進一步推廣完善，以提高所得經驗的適用性。

盡管本次實踐存在著許多不足之處，也有一定的局限性，但開辟了一條以3D打印技術賦能視障學生認知發展的新路徑。我們堅信，隨著科學技術的進步和教育理念的不斷更新，將為視障學生開啟更多的學習與成功的可能性，鼓勵他們在學習與成長的道路上自信前行。

（本文系2023年度河南省基礎教育教學研究項目“運用3D技術提升低年級視障學生認知能力研究”的研究成果之一，課題編號：JCJYB2338010099）

（責編佳琪）