计算思维在小学3D打印教学中的应用研究

杨震国

摘 要：3D打印教学中应培养学生计算思维的能力。这不仅有利于提高学生的3D模型创建能力，也培养了良好的学习习惯。当遇到实际问题时，能用正确的方法来解决。

关键词：3D打印；计算思维；多元化评价

计算思维作为信息技术领域创新思维方式，目前正逐步成为小学信息技术课堂的核心素养培育能力。随着3D打印技术在生活中的不断应用，培育拥有计算思维的新型人才显得尤为重要。日常3D打印教学中，如能让学生养成独立分析任务、计算梳理、按比例创建等习惯，必将提高学生的3D模型创建能力。因此，在3D打印模块学习中，面向学生的计算思维能力培养做了大胆实践。

一、创建生活化情境，引导学生运用计算思维

在3D打印学习中，如果学生具有强烈的求知欲，教师就易于引导学生积极主动探索3D创意设计。如果教师能创设学生感兴趣的情境，学生就会形成追求知识的内需力，不需教师过多地督促。任何创意设计作品都对计算思维具有极高要求，它都完美地展示出学生各方面的综合能力。普遍的学生都只想获得一个新奇的模型，并不想通过自己的思维得出适合的数据。这样的学习氛围只会给教学带来巨大的阻碍。所以在学生所掌握知识基础上，围绕学生感兴趣的生活化情境，鼓励用计算思维的方法解决问题。

例如在教学“精美班钟”时，为了学生都能快速掌握制作方法，经常用讲授法来处理。首先由我分析好钟的大小尺寸，讲解班钟的制作过程，接着就让学生模例制作，当然学生完成的班钟和老师所讲如出一辙。本人针对上述情况作了适当的教学调整，先出示了软件设计的各式班钟，学生观察了各异的钟面，学习兴趣高涨，都在议论哪个钟更美观实用。全班积极主动地分析用什么办法可以制作出钟面上的粗点、细点。在生活中的钟面尺寸是多少，是否有快速计算的方法得到所有的点。时针、分针、秒针的制作，是用加运算还是减运算组合。最后让学生改变钟面的贴图参数，就可以得到意想不到的精美班钟。

二、巧妙预设作品，提升计算思维运用能力

3D打印创意设计中，实用性与创新性相关联的，创新是在实用的基础上开发而来。把3D设计模块加入到小学信息技术课程中，是为了让学生学会用信息技术来帮助解决生活中遇到的实际问题。在3D打印设计中融入精密的设计数据，可以创作出许多具有现代感的外观作品。3D实物设计需结合多种计算思维能力，利用不同的数值可以得到不同的模型。为提高实际问题解决能力，引入儿童玩具类设计，如骰子、套娃、五巧板、汉诺塔、乐高城堡等；学习用品类设计如课班钟、桌椅、书架、个性班牌、秋千、眼镜、艺术相框等。

例如在教学“我的钢笔”模型创建时，有部分同学很快完成了一支简单的钢笔，显得很粗糙。老师适时展示有笔尖折弯、每段笔身边缘作圆角处理、笔身表面作图案具有细节处理特效的作品。展示预设的精美作品，不同的数值可以产生不同的视觉效果，让学生感知由计算思维所得的作品更精美。有些孩子能力较弱，我也会让他们先熟悉“基本编辑”“草图编辑”“组合编辑”等指令按钮。在学生都掌握草图绘制技能的基础上，再帮助他们进行数据分析指导。再由各项数值作为物件的参数创建模型，以此让他们渐渐懂得计算思维的方法，并且反复修改完善作品。

三、倡导多元化评价，提升学生计算思维广度

在教学中每一位学生的思维都不同，教师可注重因材施教，耐心地指导学生分析问题、计算各个部件组合的思维方法，使学生养成独立计算思维的良好习惯。首先鼓励学生合作学习一起分析探究，可以找一个例子来分析，哪种尺寸可以在生活中更实用。让学生明白，所有的设计都要应用到实际生活中，如果模型不可用，就要重新计算、设计。当然也可挑选一些有计算、设计特长的同学当“小助手”，他们很擅长比例分析、空间连接关系、逻辑结合成不同的效果等等。老师根据学生不同的计算思维方法，并不直接判断对错，而是鼓励学生一题多解，从多个角度分析解决实际问题。

再如在教学“我的现代化书桌”一课时，并非直接出示给学生课桌上的摆放物件的尺寸數据、摆放位置。鼓励同排学生组成小组、分任务协作，探讨物体间的大小比例尺寸。同学们先把书桌、转椅、液晶显示器、保温杯等的尺寸数据先列出来，应组内根据生活经验把比例数值确定好。在第一步草图编辑时就把每个成员的思维成果都结合到作品中，在渲染成型时如果发现与实际生活不符，可以再次计算确定更优化的尺寸。在作品展示环节，每组可以选最具代表思维过程的两件作品，仔细分析它们的尺寸关系，以及最后的组合编辑关系。教师不特意限定，学生发现、探索出较好的计算方法时给予充分的鼓励。

在3D打印教学中充分培养学生的计算思维能力，能提升所设计模型的良品率，培养学生的实际工程解决能力，以此提高他们运用3D设计知识实现问题的抽象、对问题求解的能力。当然，计算思维培养并非一蹴而就，而要在项目设计中不断锤炼得来，也必将积极推动学生的学习发展。

参考文献：

[1]钟柏昌，李艺.计算思维的科学涵义与社会价值解析[J].江汉学术，2016（2）.

[2]林雄.基于计算思维的中小学信息技术教师培训教学模式研究[J].中小学电教，2017（10）.

编辑 温雪莲