探索如何將3D打印和學(xué)科教學(xué)相融合

劉蓉

摘? 要：3D打印即以數(shù)字化的模型或者是原件作為基本條件，充分應(yīng)用粉末狀的金屬、塑料等具有粘黏性的材料，通過(guò)逐層打印的方法來(lái)將物體打造出來(lái)的方法。通過(guò)在課堂上充分利用3D打印技術(shù)，可以在較短的時(shí)間內(nèi)打造出準(zhǔn)確度高而且具有立體感的物體，便于小學(xué)生在對(duì)實(shí)體的觀察和觸摸過(guò)程中深入了解課堂內(nèi)容，提高學(xué)生的上課注意力，豐富學(xué)生的想象力，本文將主要圍繞探索如何將3D打印和學(xué)科教學(xué)相融合而展開(kāi)。

關(guān)鍵詞：3D打印;學(xué)科教學(xué);融合

引言：

雖然3D打印能夠?yàn)檎n堂提供充分的實(shí)體教學(xué)材料，但是在實(shí)際的教學(xué)開(kāi)展過(guò)程中，3D打印的質(zhì)量往往不是十分理想，受到機(jī)器零件性質(zhì)和環(huán)境等多方面因素的影響，3D打印的成品率通常只能達(dá)到30%到50%左右，在產(chǎn)量低的情況下將會(huì)嚴(yán)重影響正常的教學(xué)進(jìn)程的推進(jìn)，耽誤學(xué)習(xí)的寶貴時(shí)間。另外，不少學(xué)校因?yàn)槭艿劫Y金周轉(zhuǎn)狀況的限制，仍然采用設(shè)備落后的傳統(tǒng)打印機(jī)，這種打印機(jī)不僅存在著產(chǎn)品合格率低的問(wèn)題，而且打印時(shí)間和最新研制出來(lái)的打印技術(shù)相比落后了十幾倍，從這個(gè)層面上來(lái)說(shuō)浪費(fèi)了師資力量和教學(xué)時(shí)間。

一、打印形象具體的教學(xué)工具，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性

小學(xué)生在課堂中很容易出現(xiàn)走神、注意力不集中等問(wèn)題，其主要原因是學(xué)生對(duì)教學(xué)內(nèi)容和教師的授課方式已經(jīng)習(xí)以為常，在沒(méi)有好奇心的基礎(chǔ)上調(diào)動(dòng)不起來(lái)學(xué)習(xí)積極性，而多媒體作為具有信息數(shù)字化的教學(xué)工具，已經(jīng)逐漸不能滿(mǎn)足學(xué)生對(duì)教學(xué)用具具有多樣化和趣味性的要求。3D打印技術(shù)，作為具有能夠?qū)?shí)體打印出來(lái)的能力的工具，走進(jìn)課堂和知識(shí)內(nèi)容相結(jié)合是必然發(fā)展趨勢(shì)。小學(xué)生在學(xué)習(xí)英語(yǔ)的過(guò)程中，很容易因?yàn)閷⒂⒄Z(yǔ)單詞混淆而出現(xiàn)錯(cuò)誤，產(chǎn)生消極懈怠的不良情緒，因此，教師可以將單詞和實(shí)體有機(jī)結(jié)合起來(lái)，幫助學(xué)生進(jìn)一步提高學(xué)習(xí)興趣。

例如，針對(duì)一些分辨度不高，學(xué)生不容易記憶的英文單詞，像Tuesday 和 Thursday等，教師可以通過(guò)3D打印軟件將這些英文單詞建模，然后打印出來(lái)做成書(shū)包掛鏈、鑰匙扣或者是打造成一些可愛(ài)的小動(dòng)物的形狀，組織班級(jí)內(nèi)部的同學(xué)將自己的單詞實(shí)體相互展示。教師也可以鼓勵(lì)學(xué)生們充分發(fā)揮3D打印的想象力，以將英文單詞打印成生活中的實(shí)際物體為主體，按照5人的形式設(shè)置小組，不同小組之間相互競(jìng)爭(zhēng)，小組內(nèi)部的工作從選定英文單詞、創(chuàng)設(shè)實(shí)體形象到解決3D打印技術(shù)問(wèn)題，需要成員之間加強(qiáng)溝通和聯(lián)系，培養(yǎng)出小學(xué)生善于聽(tīng)取其他人意見(jiàn)的良好習(xí)慣，而且?guī)椭W(xué)生在提高想象力的過(guò)程中也加深了對(duì)英文單詞的熟悉度。教師在小組活動(dòng)過(guò)程中，需要通過(guò)在教室中來(lái)回走動(dòng)的方式來(lái)提高對(duì)小組作業(yè)的觀察力度，盡量及時(shí)引導(dǎo)學(xué)生攻克作業(yè)過(guò)程中遇到的問(wèn)題和困惑。最終通過(guò)教師投票和學(xué)生之間彼此投票的方式來(lái)挑選出3D技術(shù)和英文單詞結(jié)合最富有創(chuàng)意性的學(xué)習(xí)小組。

二、利用3D軟件，創(chuàng)設(shè)學(xué)習(xí)情境

在傳統(tǒng)的學(xué)習(xí)模式中，學(xué)生對(duì)空間幾何方面的學(xué)習(xí)基本上是依靠將書(shū)面內(nèi)容拼接起來(lái)并在腦中進(jìn)行重構(gòu)的能力，這樣的學(xué)習(xí)方式需要學(xué)生具備較高的空間幾何分析能力，而這對(duì)正處在學(xué)習(xí)階段的小學(xué)生來(lái)說(shuō)有很大的困難，最終導(dǎo)致學(xué)生摸不清解題思路甚至是在將題目做錯(cuò)的過(guò)程中產(chǎn)生消極懈怠的心理，不利于學(xué)生綜合能力的提高，而3D技術(shù)就可以很好地幫助學(xué)生對(duì)幾何問(wèn)題有更好的理解，3D通過(guò)將實(shí)體打印出來(lái)的方式為學(xué)生提供了更為直觀的觀察視角，降低對(duì)學(xué)生空間想象力的要求，減少學(xué)生在初學(xué)階段受到的阻礙。而且，3D可以為學(xué)生提供了更多掌握知識(shí)的方式，學(xué)生可以相對(duì)輕松地學(xué)到知識(shí)，這便使教師的權(quán)威性有所削弱，利于授課方式向民主方向發(fā)展，增進(jìn)師生互動(dòng)頻率。

例如，五年級(jí)數(shù)學(xué)教材《探索圖形》，涉及到將某個(gè)立體圖形切割之后，三面都被涂色的共有多少的問(wèn)題，教師可以在課前利用3D技術(shù)打印出來(lái)一個(gè)由9個(gè)小立方體結(jié)合起來(lái)的三階正方體，為學(xué)生提出問(wèn)題，“一面都沒(méi)有涂色的小正方體在什么位置？”為學(xué)生提供大概1分鐘的獨(dú)立思考時(shí)間，然后通過(guò)學(xué)生自主舉手的方式來(lái)隨機(jī)制定某位學(xué)生到講臺(tái)上親自將3D模式進(jìn)行拆分，從中找到一面都沒(méi)有涂色的小正方形，驗(yàn)證學(xué)生的思考結(jié)果。然后逐漸增加難度，學(xué)生隨機(jī)從3D模型中在保證不會(huì)發(fā)生坍塌的情況下抽走一個(gè)小正方體，如“正前面左上角的一塊”，按照前面的方式，通過(guò)學(xué)生自主思考然后親自驗(yàn)證的方式來(lái)得到問(wèn)題答案。

三、應(yīng)用3D進(jìn)行設(shè)計(jì)，提高學(xué)生的創(chuàng)新能力

在小學(xué)階段，因?yàn)閷W(xué)生學(xué)習(xí)的內(nèi)容有一定的局限性，因此限制了教師幫助學(xué)生利用有限的課內(nèi)知識(shí)充分?jǐn)U展到課外知識(shí)的能力，但是課外知識(shí)對(duì)于豐富學(xué)生的文化素養(yǎng)和提升學(xué)生的創(chuàng)新能力方面有著很重要的作用。學(xué)生在課堂上應(yīng)用3D技術(shù)的過(guò)程中，一方面提高了動(dòng)手制造能力，也有利于學(xué)生將課堂內(nèi)容充分向外延伸。

例如，在學(xué)習(xí)《趙州橋》一文的過(guò)程中，文中涉及到很多描述趙州橋的段落，教師可以引導(dǎo)學(xué)生按照文中提到的內(nèi)容、網(wǎng)上查閱的資料和自行想象彌補(bǔ)來(lái)進(jìn)行3D技術(shù)創(chuàng)作，對(duì)于打印過(guò)程中需要學(xué)生掌握的建模軟件如Auto CAD的操作，學(xué)生也可以逐漸熟悉起來(lái)。因?yàn)槊總€(gè)人的理解程度和創(chuàng)新能力有所差異，因此彼此之間的3D作品會(huì)存在不同，根據(jù)互評(píng)的方式挑選出最為優(yōu)秀的作品，學(xué)生彼此之間進(jìn)行交流討論，從3D模型的構(gòu)建和創(chuàng)意思路等方面進(jìn)行交流，有利于學(xué)生增強(qiáng)對(duì)語(yǔ)文文字描述的理解能力，并且提升文字轉(zhuǎn)化能力，學(xué)生在為其他同學(xué)講解自己的3D作品的過(guò)程中，也是一個(gè)凝練創(chuàng)意思路的過(guò)程，學(xué)生們彼此之間的思路相互碰撞，再加上3D實(shí)體的幫助，更有助于學(xué)生突破傳統(tǒng)的束縛，迸發(fā)出更多的創(chuàng)新來(lái)源。

結(jié)束語(yǔ)：

將3D技術(shù)和學(xué)科內(nèi)容進(jìn)行充分結(jié)合，一方面可以為學(xué)生提供符合課本圖片要求實(shí)體，學(xué)生在視覺(jué)和觸覺(jué)的雙重感受下增加了對(duì)學(xué)科內(nèi)容的理解程度，另一方面，教師借助3D教學(xué)模式，可以有效地增進(jìn)和學(xué)生彼此之間的溝通，更容易了解到學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握程度，豐富學(xué)生的上課方式和途徑，提升學(xué)生對(duì)創(chuàng)新能力的重視程度，進(jìn)而提高學(xué)習(xí)效率。

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