提高3D打印技术课堂教学效率的实践研究

侯佳轶

【摘要】3D打印技术不仅能培养学生的观察能力、独立思考能力、动手能力，而且能培养学生求实的科学态度和坚韧的探究精神。本文认为通过让学生主动加入到饶有兴趣的学习中来；为不同的学生搭建学习架构，促进学生的适宜性学习；激励学生在团队合作中共同完成任务以及为学生们提供表达的机会，让成果得到分享等策略，可以有效提高3D打印技术课堂教学效率。

【关键词】3D打印技术 虚拟模型 教学效率

【中图分类号】G71 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2017）40-0232-01

随着新兴技术的发展，3D打印技术在基础教育领域已悄然兴起。3D打印技术学术上又称“添加制造”（additive-manufacturing）技术，是一种与传统的材料加工方法截然相反，基于三维 CAD 模型数据，通过增加材料逐层制造的方式。它不仅能培养学生的观察能力、独立思考能力、动手能力，而且能培养学生求实的科学态度和坚韧的探究精神。学生们在学习使用先进建模软件的基础上，充分发挥空间创想能力，制作出一个个富有个性的模型，并亲手使用3D打印机将虚拟模型变为现实的物体。

在中小学开设3D打印技术课程，有利于增强学生的学习体验，发展学生的创造性思维和跨学科思维，有助于提升学生的实践能力。那么，如何才能提高3D打印技术课堂教学的效率呢？笔者经过长期的探索与实践，提出以下策略。

一、让学生主动加入到饶有兴趣的学习中来。

在开展3D打印技术教学的过程中，学校可以根据学生的兴趣、年龄特点及学习能力采取学生自主选课的方式进行。同时，改变以往二维平面所进行的展示，以及單纯依靠想象、理解或死记硬背的方式获取知识。为了吸引学生们的兴趣，我们可以通过互联网技术，录制微课程PPT，运用简洁的语言，明朗的画面，将学生带入3D打印技术的殿堂，使3D打印技术的概念和知识立体化、具体化、可视化，帮助学生摆脱对抽象概念和知识的空想，促进他们全面理解知识并激发他们的求知欲。学生们被3D打印技术提供便捷性的技术支持以及赋予想象力和创造力的立体模型深深吸引，乐于参与这种创造性活动。教学中我们还设计了每节课后的小任务，让学生们利用网络或科技杂志等媒介，主动去搜集3D打印技术的相关知识，这样的活动设计极大吸引了学生们，充分发挥了他们的主观能动性，促进了他们自主选择性学习能力的形成。

二、为不同的学生搭建学习架构，促进学生的适宜性学习

3D打印技术课程要面对小学、初中、高中三个学段的学生，且学生水平与能力参差不齐，甚至相同年龄的不同学生个体也是有差异的，所以要针对不同的学生设计多层次的教学目标和教学难点，仅以小学段为例：学生年龄小，注意力集中时间短，活泼好动，针对这个阶段学生的年龄特点，教师要充分发掘他们的兴趣，根据他们的能力设计教学目标，首先让他们爱上画图，画图无需尺寸，只要他们能够将学过图形的简单绘制出来就可以。因此我们对教学内容进行重新架构，设置了很多有趣的卡通简笔画，并且在开始时不对尺寸作要求，小学生们就像画画一样操作着鼠标，绘制出五角星、灯笼、小卡车、小黄人、卡通女孩等。随着工具的使用日益熟练，他们自己就会在画图时发现为什么他画的图形和其他同学的大小不一样。这时，教师再借机为他们介绍尺寸的重要性，在每次绘制完一幅图之后，进行展示、评比，适时给与表扬、奖励。孩子们的兴趣被激发出来，创作的欲望更加强烈。相对于小学生，初中生的知识储备量更大，数学、几何知识水平更高，在教学设计上可以给他们更大的自学空间。在教学过程中，当他们完成相应的学习任务之后，鼓励他们超水平创意发挥。这样学生被一步步引领着设计出自己喜欢的模型，在一次次成功中体验着3D打印技术带来的学习乐趣。

三、激励学生在团队合作中共同完成任务

3D打印技术看似是个性化的体现，但也需要团队协作才能完成。我们将2到4名学生编成一个小组，组员之间分工明确，如团队中有小设计师，负责创意设计，进行草图的绘制，监理设计模型与设计初衷是否一致，总体协调；有小工程师，负责软件模型制作，擅长操作软件，根据设计者的图纸完成作品；有小模型制作师，负责操作3D打印机，将虚拟模型变为现实，并用工具将模型打磨干净。在整个操作过程中，小组成员一同构思、一同设计、一同打印，共同完成一个创意作品。当他们在某一环节出现问题时，小组成员就会协商、研究问题来自于哪里，怎样调整，这时教师作为观察者，观察他们解决问题的过程，并适时给予指导。当他们完成作品时，他们能充分体会到团队合作带来的喜悦。

四、为学生们提供表达的机会，让成果得到分享

每一名学生都是天生的设计师、富有思想的演说家，我们要充分发挥学生们的潜力，抓住各种机会让学生们表达自己或者团队的设计以及创作的想法。如：在学生们分组完成作品后，每组学生要派出代表对本组设计的作品进行讲解，当学生们天马行空的想象通过3D打印实现后，表达的愿望会很浓，此时教师需要做的就是一方面充分满足学生们表达的愿望；另一方面让学生之间分享过程和成果。当学生代表站到台上，将设计图、三维模型、打印实体模型展现在同学与老师的面前时，教师要鼓励他们介绍自己设计的想法，让同伴都明白设计意图。在交流的过程中，每一位同学都能够汲取他人设计的优点与技巧，学生们在自己介绍作品的过程中同样巩固了知识，总结了3D打印的模型作品与当初设计的差别，为将来设计、打印出更完美的模型积累了经验，同时更重要的是保持了学生们持久的创作欲望。

“心之所向，身之所往”作为一项新型的技术，3D打印技术不仅蕴含着巨大的科技魅力，而且蕴含着巨大的教育潜能，只要我们在教学中能有效地加以整合利用，必将能够促进学生全面而有个性的发展。

参考文献：

[1]李小丽，马剑雄，李萍，陈琪，周伟民.3D打印技术及其应用趋势[J].自动化仪表，2014（1）.

[2]杨丽.初中信息技术3D打印课程的探索与实践[J].中国教育信息化，2016（11）.

[3]姚毅锋，吴道吉.3D打印在中小学创新教育中的实践探索[J].广东科技，2016（14）.

[4]丁焱.中小学开设3D打印课程的意义[J].中国现代教育装备，2014（14）.