小学信息技术3D打印教学的思考

摘  要：3D打印课程是一门兼有知识性、新颖性和趣味性的信息技术教学内容，有助于激发学生参与课程学习的兴趣，并使他们在快乐地动手操作的过程中提升自身的工程思维、数学逻辑和科学素养，教育价值重大。本文基于小学信息技术3D打印课程教学，重点就课程设计的基本流程及应用要点进行了探讨，希望为后续相关课程教学提供一些新的思路。

关键词：小学教育;信息技术;3D打印;教学方法

中图分类号：TP391.73;G623.5       文献标识码：A 文章编号：2096-4706（2019）08-0119-03

Abstract：The course of 3D printing is a kind of information technology teaching content with knowledge，novelty and interest. It helps stimulate students’interest in participating in the course，and makes them improve their engineering thinking，mathematical logic and scientific literacy in the process of happily operating. It is of great educational value. Based on the teaching of information technology 3D printing course in primary schools，this paper focuses on the basic process of curriculum design and application points，hoping to provide some new ideas for the follow-up teaching of related courses.

Keywords：primary education;information technology;3D printing;teaching methods

0  引  言

在创客时代，3D打印技术等许多先进技术得到了迅猛发展。如果可以基于信息技术课程，有效地利用3D打印的新奇性和趣味性特性，引导学生体会和运用3D打印，那么既可以丰富信息技术课程的内容，又能够提高学生的想象力与创造力，同时也有助于促进学生信息技术学科素养的形成。在这样的教育背景下，如何才能在小学信息技术教学中顺利地开展3D打印课程教学值得深入探讨。

1  3D打印技术及应用现状

3D打印是运用特殊材料，如尼龙、塑料、金属等，运用计算机把打印材料层层叠加，最终形成目标实物的过程。现如今的3D打印技术有很多不同的种类，如选择性激光烧结技术、数字光学处理技术、分层实体制造技术等。3D打印是第三次工业革命之后产生的一种至关重要的生产工具，并且在2013年首次被列入教育领域未来普及应用的创新技术中。现如今3D打印已经不再局限于成人层次，儿童3D打印教育也开始快速普及和发展起来，不仅构建了系统完善的3D打印教育体系，让不同层次的学生从中获益，还为小学信息技术教育的发展带来了强大助力。小学信息技术3D打印教学正是在这样的背景之下产生和快速发展起来的，虽然可以被列入新生事物范畴当中，但是因为3D技术朝着越来越成熟的方向发展，为小学信息技术教学改革带来了诸多便利，仍然获得了迅速发展，并且不断走向成熟。小学信息技术3D打印教学对于教师和学生来说都是一次全新的体验，同时也给师生提出了更高的要求。学生需要对3D打印技术及其相关工具有更加深刻的认识和把握，能够主动参与课堂活动，并从中收获理论知识与实践技能。教师需要不断完善和提升教育教学技巧，把握3D打印教学的方向，补充教学内容，改革教学方法，提升信息技术教育有效性。可以说只有在师生的密切合作和积极互动的情况下，才能够逐步推动信息技术3D打印教学的贯彻落实。

2  3D打印工具的合理选择

在小学信息技术教学的过程中，可以利用3D打印笔、3D打印机、扫描仪以及建模软件等软硬件工具，采取数字化切片技术和三维模型设计技术等手段，结合课程内容和教学目标，通过融入机械手臂、机器人或猜谜识图等一些符合小学生兴趣和爱好的可玩性元素，使全体学生可以在快乐操作的过程中学到必要的知识。由此可见，为了顺利地开展3D打印教学，离不开完善的3D打印工具的支持。在开展3D打印教学之前，必须要先结合课程教学需求合理选择3D打印工具。在实际的3D打印中，常用的打印方式主要包括3D打印笔与3D打印机。如果3D课程教学期间选择了3D打印机，那么需要预先在计算机中开展三维模型设计，或者可以通过内置模型以及扫描等方式来获得三维模型。然后再同3D打印机进行连接后，将模式设计中的有关参数信息传输到打印机，这样在3D打印机收到特定的打印指令后即可开展自动逐层打印，最终就可以形成3D模型。在这个过程当中，主要考察学生的三维建模能力，这对于小学生来讲具有一定难度，所以一般可以用于辅助学习。3D打印筆实际上就是具备3D打印功能的一种特殊笔，其操作中不需要电脑或者软件的支持。只需要满足通电状态的要求，就可以运用其来进行创作。基于3D打印，挤出来的塑料在遇到外界空气后就会迅速冷却变硬，从而形成一种稳定的固化状态。通过对比分析上述这两种3D打印方式，可知3D打印机对小学生的思维能力具有更高要求，而3D打印笔更加符合小学生的思维认知发展规律。基于此，在小学信息技术3D课程教学过程中，为了更好地符合小学生的思维与认知能力，以及发展目标，可以尽量选择3D打印笔及其配套的一些工具来开展课堂教学。

3  小学信息技术3D打印教学目标

为了进一步确保3D打印课程教学有序开展，教师在开展授课前要先明确课程教学目标，具体需要综合考虑小学生的身心发展情况和兴趣爱好等实际情况，从知识与技能等指标方面入手，围绕3D打印课程教学需求以及小学生的思维发展来科学地确定课程教学目标。在确定选用3D打印笔来开展课程教学后，相应的3D打印教学目标主要包括如下几个方面：其一，在知识与技能教学目标方面，主要引导学生学会利用3D打印笔基于二维平面图来构建三维立体模型的基本方法，扩展他们的信息技术知识面。其二，在过程与方法教学目标方面，主要引导学生通过课前开展资料搜集、相互讨论设计主题、开展主题图形设计以及设计作品分享等过程，培养和提升全体小学生独立思考的能力和创新能力。其三，在情感态度教学目标方面，主要是要激发全体小学生对3D打印的学习兴趣，创新3D打印作品，培养他们的创造意识。

4  小学信息技术3D打印教学策略

4.1  精选课程主题

3D打印课程是一门全新的信息技术课程，在实际应用的过程中，需要先精心地选择课程教学的主题。如果没有选择恰当的3D打印课程主题，直接按照课程上面的内容和要求来按部就班地进行，那么可能会影响部分地区或部分学生的学习效果。基于此，在开展3D打印课教学期间，教师需要先精心地选择一些课程主题，具体需要结合小学生的思维认知、动手能力等实际情况，本着贴近生活的原则，选择一些他们可能感兴趣且便于理解的课程主题，尤其是要注意结合小学生的学习需求来科学地设计课程教学主题。但是需要注意的是，除了考虑小学生的思维认知能力和学习兴趣，还要注意结合3D打印课程教学需求以及以前所学过的信息技术课程的教学内容进行教学，切不可一味地按照教材上面给出的内容来按部就班地开展授课，这样会直接影响3D打印课程教学的效果。

例如，考虑到小学生的信息技术知识以及生活阅历和经验等，教师需要先仔细地分析他们的兴趣和爱好等实际情况，尽可能地选择一些趣味性比较强的知识，如可以结合“衣、食、住、行”等贴合学生生活的四大主题形成3D打印课程教學的研究主题。由于这些课程主题贴合学生的生活实际，更容易引导学生的思考和联想，从而也有助于使其更加便捷地开展3D打印设计。又或者教师可以选择一些日常生活中学生感兴趣的动画等来制作一些简单的3D玩偶等，这样也可以更好地激发学生的学习兴趣。如果选择的课程教学主题不符合学生的兴趣和爱好，那么自然无法激发他们的学习兴趣，进而会对后续课程教学的效果产生直接影响。

4.2  合理导入主题

课堂导入是3D打印课程教学的一个重要环节，其导入的成败会对后续整堂3D打印课程教学的效果产生直接影响。大量教学实践表明，活跃的课堂氛围可以调动小学生的思维，更有助于提高他们的学习积极性和热情，也更加容易确保课堂教学的效果。同理，在开展3D打印课程教学期间，为了为整堂课奠定良好的基调，信息技术教师也要注意思考该如何导入课程教学主题。比如，教师可以借助恰当的课程主题导入语来激发他们的学习思维，调动他们学习新知识和新内容的积极性。因此，在开展3D打印课程教学期间，教师可以基于3D打印的设计原理来设置一些富有启发性且不失趣味性的问题，引导学生积极思考，并促使他们在思考的过程中形成正确的操作思路，最终为提升课堂教学效果奠定坚实基础。

例如，在以“美食”为主题的3D打印课程中，教师可以先询问全班学生：“小朋友们，你们平时最喜欢吃哪些美食？”在学生积极思考和激烈讨论之后，教师可以继续询问学生：“那么你们喜欢的这些美食都是什么造型呢？”在提出该问题后，小学生会继续积极思考和讨论这个问题。然后教师再趁机导入本堂3D打印课教学的主题，如告诉学生“我们可以利用3D打印机来自行制作一些美食，你们想不想要尝试呢？”在该问题设置完成后，可以在导入课程教学主题的同时，有效地激发学生学习该部分3D打印课程教学知识的兴趣，提高他们学习的热情和积极性。此外，为了进一步提高学生学习的效果，教师还可以配合着3D打印笔制作模型的基本原理等相关知识，再合理地设置一些对应的问题，借此来引导学生准确、快速地掌握3D打印模型的制作方法，从而大大提升3D打印课程教学的效果。

4.3  完善创作方法

对于3D打印模型设计而言，小学生的思维认知和操作能力等决定了他们操作起来可能具有一定难度。除了我们前期仔细地选择3D打印工具外，教师还需要在3D打印模型设计方面进行科学设计，确保可以符合小学生的思维认知能力。首先，教师要引导学生科学地设计平面图形，之后再引导着平面图形来进行3D打印，最后再鼓励学生将打印出来的这些平面图形通过合理地拼接和整合，构成他们自己想要设计的三维立体模型。特别是在引导小学生创建三维模型期间，教师要善于在教学中融入二维平面设计的内容，同时在3D打印课程设计方面要注意有效地整合画图软件运用。如此一来，就可以使学生通过运用3D打印笔和画图软件来进行作品创作，极大地增加了学生学习的乐趣。

例如，在学生构思好自己想要创作的设计主题后，通过仔细思考一段时间，即可先进行平面图形创作，此时教师可以引导学生利用画图软件来开展平面设计，之后引导他们利用3D打印笔，结合自己的设计需求来选择拼接操作或镂空操作，并最终打印成型，如有的学生可能会设计“牛排”等。在这种设计操作下，可以始终使学生明确自己创作作品过程的清晰性，同时这种授课思路也引导了学生利用了信息技术常规课程教学中所用的画图软件，起到了回顾和巩固已学信息技术知识，提高他们信息技术学习效果的作用。

4.4  加强教学评价

课堂教学评价也是3D打印课教学过程中非常关键的一个环节，其在促进学生学业成长，提高课堂教学质量与效率方面具有重要的作用。为了对学生所设计的3D打印作品进行更加全面、客观地评价，引导他们可以结合评价结果来对自己设计的作品进行完善，这样可以有效地强化小组内学生之间的相互沟通与交流，同时也可以促使学生在对自己所设计的3D打印作品进行再设计与完善期间提高自身的设计能力，最终可以达到提升学生学习效果的目的。

例如，在上述3D打印课程主题设计任务下，如果有的学生成功设计了3D打印“牛排”，之后教师就可以组织全班学生以小组的学习方式开展小组合作讨论，引导他们在小组内先就彼此的设计任务进行相互沟通和交流。在实际的交流过程中，教师可以引导小组内成员相互点评下彼此的看法，如有的学生建议该学生还可以制作一个3D打印的“糖心蛋”，将其和刚才自己制作的3D打印“牛排”进行组合，共同组成一份3D打印“牛排套餐”，这种评价建议是非常不错的，评价双方都可以在相互沟通的过程中学到彼此设计中的一些经验和技巧，不断完善自己所设计的作品。简而言之，在开展教学评价期间，教师要注意引导学生在小组中进行深入沟通，具体就是遵从“相互分享——互相沟通——互相提出建议——学生自主修改与完善”的大致思路。通过引导全体学生在初步体验成功的基础上，增强他们学习的成就感，同时也可以在相互沟通和交流的过程中激发他们想象力和创造性思维，最终可以全面提升3D打印课程教学的效果。

5  结  论

总之，3D打印课程满足了小学信息技术课程教学改革的需求，在丰富课程内容，激发学生动手兴趣和创造力，培养学生想象力等方面的应用优势非常显著。在实际的3D打印课程教学期间，教师需要在精选3D打印工具以及明确课程教学目标的基础上，从精选课程主题、合理导入主题、完善创作方法和加强教学评价等方面入手，优化课程教学的流程，确保可以全面提升3D打印课程教学的有效性。

参考文献：

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[3] 刘远菲.小学信息技术课程的创造性教学策略 [J].课程教育研究，2017（34）：116.

作者简介：王丁（1983-），男，汉族，江苏常熟人，一级教师，本科，研究方向：小学信息技术教育。