3D打印技术在小学信息技术教学中的应用策略探究

摘 要：在基础教育阶段，3D打印技术仍是个新鲜的事物。伴随3D打印机、材料价格的降低，加上各界对教育事业的关注，3D打印技术日渐在教学领域得到应用。3D打印作为制造业的重要助推，对该行业的前途有很大的影响。3D打印走进课堂，此乃未来教育的使然。信息技术原本是持续发展、创新的学科，教师们需要紧跟时代步伐，结合学生的学情与特点，研发出更多优质的信息技术课程。文章将对小学信息技术教学中3D打印的应用问题进行探讨。

关键词：3D打印技术;小学信息技术;教学应用

3D打印技术的创新，在多个领域中均已得到应用，且出现于基础教育中的不同学科教学。中小学信息技术教学中，3D打印技术有助于提高学生的实操能力，增强他们的创新意识与科目融合性，让学生对学习保持更高的兴致。

一、 3D打印技术的原理

3D打印（3D printing），作为典型的快速成形技术，其前提为数字模型文件。利用粉末状金属或是塑料等各类不同的可黏合材料，以逐层堆叠的方式来建造新的物体（也就是“积层造形法”）。1984年，查克-霍尔（Chuck Hull）研发出全球首台3D打印机。相应地，《经济学人》也提到，“智能机器人必定会与3D打印机等联手，扭转传统意义上的制造业模式，从而诱发第三次工业革命。”从过程原理上看，3D打印技术即利用电脑软件来建立一个新的三维模型，一般为STL或是CAD文件;接着，向打印机传送这种模型数字化，打印机可以将这种三维模型更改为数字切片、分层;同时，将切片信息再次传送到3D打印机，堆积薄型层面并且打印，至完全成型。因此，3D打印机相较于传统打印机，最大不同在于打印材料均为真实的原材料，如金属、塑料、树脂甚至是巧克力。

二、 3D打印教学优势

（一）激励学生积极创造

3D打印技术，可以让学生心中的创意真正变为现实。所谓设计，即可以生产，激发学生内心的创作激情与愿望。在教学工作中，笔者自己就经常鼓励学生去表达他们的作品，从班级中以匿名投票的方式，抽选一款优秀作品来完成打印。

（二）锻炼培养学生解决问题的能力

解决问题的能力，这也是小学生在信息技术课上要重点培养的能力。3D打印技术，正是为了找出和解决这种问题。3D作品，说到底还是要贴近生活，并解决其中的现实问题。每次设计，学生均需历经深入分析、尝试、反復修改这些阶段，才能得到最终的设计作品。上述，即解决问题的全部过程。透过每一次设计，可以提高学生对问题的解决能力，形成一定的科学素养。

三、 小学信息技术3D打印教学策略

（一）精选主题

3D打印课程属于全新的信息技术课，在应用期间，应当精心挑选和确定教学主题。若是找不到合适的3D打印课程主题，教师会根据课程内容、具体要求进行操作。不过，这种做法可能会对某些地区或是学生带来不好的影响。因此，3D打印课教学中，教师应当确定某些较为妥帖的课程主题，结合小学生个人的思维特点、动手能力等，贴近他们的日常生活，从中找出感兴趣，理解难度小的课程主题。特别是根据小学生自身的学习需求，对教学主题进行设计。不过，这里有点要引起重视。除分析小学生个人的思维能力与兴趣外，还应当考虑3D打印课程的任务目标和既往信息技术课来组织教学，切勿盲目地根据教材内容进行授课。如此，3D打印课程教学可能难以看到满意的成效。

要分析小学生已掌握的信息技术知识，他们的生活阅历以及经验，了解他们的爱好特点，优先选择趣味性较高的知识。举个例子，根据“衣、食、住、行”等与日常生活相贴合的四大主题，组织3D打印课程教学。该类课程主题基本上和贴合学生的实情较为符合，方便引导他们的思考与联想，让他们更轻松地完成3D打印设计。与此同时，教师也可以挑选学生兴致较高的动画，设计不太复杂的3D玩偶。该种做法，有助于增强学生的兴趣。若是课程教学主题有悖于学生自己的兴趣，便很难再激发兴趣，甚至会影响今后的课程教学。

（二）导入主题

作为3D打印课程教学的核心环节，课堂导入的好坏关系到整堂3D打印课程教学最终的效果。实践表明，轻松的课堂氛围有助于激发孩子的思维，激发学习的能动性与热情，同时也可以达到更为理想的课堂效果。类似的，在3D打印课程教学中，为了保证课堂的基调，教师还需懂得如何对课程主题进行巧妙的导入。例如，借助适当的课程导入语，启发学生的思维，增强他们对新知识、内容的感悟。在3D打印课程教学中，教师可以根据3D打印原理，设计启发性较强、趣味十足的问题，鼓励学生主动地思考，让他们在思考的同时找到准确的操作思路，为改善课堂教学效果做足铺垫。

以“美食”3D打印课程为例，教师在课前可以向班上学生提问：“小朋友，哪些美食是你们的最爱呢？”在一阵踊跃思考、剧烈讨论后，教师还可接着询问：“大家热爱的美食，大体是何种造型？”听罢，小学生还将再次地陷入思考与广发讨论。紧接着，教师可以趁机导入今天的课程主题。例如，提醒学生“利用3D打印机，可以自行制作好看的美食，假如真的是这样，大家想亲自尝试吗？”显然，这样的问题设置能够将本节课的主题导入，增强学生对3D打印课程的好奇与兴致，启发他们的学习思维与热情。为了更好地改进学习效果，教师还要根据3D打印建模的基本原理、知识，设置必要的问题，引导学生更快速、轻松地了解3D打印模型是如何制作完成的，有哪些步骤，使3D打印课程取得更满意的效果。

（三）创作方法

小学生还未形成完全成熟的思维认知，且他们的操作能力也不是很强，在学习3D打印模型设计上还有较大的困难。除前期认真地挑选3D打印工具，教师也应当对3D打印模型设计进行合理的设计，使其能够满足小学生个人的思维认知。教师需引领学生自行地对平面图形进行设计，在平面图形的基础上完成3D打印;督促学生将打印所得的平面图形进行拼接或是优化整合，建立他们心中想要看到的三维立体模型。尤其是三维模型的构建，教师在教学活动中需要适时地融入前期学到的二维平面设计，在3D打印课程设计上充分地运用各种先进的画图软件。这样的话，学生也能够学会使用3D打印笔以及画图软，创作自己的作品，提高对学习的乐趣。

例如，学生在构思他们心中的创作主题后，还需认真地思考一阵子。随即开始制作平面图形。该过程中，教师需要引导学生借助各类画图软件来完成平面设计，鼓励他们选择3D打印笔。根据个人的设计需求，进行拼接或是镂空操作，直至得到想要的打印成型。部分学生，想要设计“牛排”。基于该项设计，教师要让学生清楚自己的作品特点和详细的过程。该种授课思路，可以让学生了解并使用信息技术课程上常见的画图软件，对课程知识进行反思、巩固，增强他们对信息技术课的学习效果。

（四）教学评价

教学评价，同样也是3D打印课教学中比较重要的步骤，对学业成长、优化教学质量和效率均有极大的益处。为了更充分地对学生完成的3D打印作品进行评价，需要鼓励他们根据最终的评价结果，及时地修改与完善设计作品。该种做法，能够增强不同小组中学生的交流与合作，使学生对设计所得的3D打印作品有清醒的认知。在修改与完善的过程中，提高他们的设计认知和能力，达到更满意的学习效果。

譬如说，根据前述的3D打印课程主题，个别学生已设计并制作了3D打印“牛排”。对此，教师有必要要求班上学生进行分组，对设计作品和各自的设计任务展开讨论。交流时，教师还需引领小组成员对不同的作品进行点评，说出心中的看法。举个例子，A学生对B学生提出了一个建议：希望他可以制作3D打印“糖心蛋”，将它和自己完成的3D打印“牛排”组合起来，形成一份完美的“牛排套餐”。显然，该种评价和给出的建议均是有价值的。在这种沟通与交流中，评价双方均能够學习设计中各自的经验、技巧，并对设计作品进行完善。

四、 3D打印课程实施后的成效

（一）打开了学生的视野，增强了学生的学习兴趣

3D打印课程在我校开展了一个多学期，期间多数学生对于3D打印也保持着很高的兴致。最初，他们并不懂得何为3D打印技术，不清楚其中的设计要点和原理。而今，他们已有能力独立地完成一项设计创作。显然，3D打印课程拓宽和丰富了孩子们的视野，锻炼了他们对信息的获取与应用能力，同时也培养了他们的信息素养。

（二）启发了学生的想象力，培养了创造能力

3D打印课程，可以从理论的视角上为学生不断充电，同时也让学生得到更多与空间模型相碰撞与接触的良机。以小组协作的形式，学生可以单独地进行设计操作。通过设计他们好奇的实体化东西，检验自己的作品是不是满足要求，在实践中持续地提升与完善，取得成功。实际上，这也是打开创造思维和提升能力的可靠途径。

（三）增强学生对三维图形的认识，培养图形感知能力

3D打印的整个操作，学生利用平面图形可以制作出生动的三维立体物品，了解三维立体图形究竟是如何构建的。从想象，到图形设计，最后到真正地打印出实物，这种超强意义上的感知刺激，也可以让学生得到非常明显的图形感知力。

五、 结束语

伴随3D打印技术的完善与成熟，3D打印在基础教育行业的地位也将备受瞩目。信息技术能够为3D打印创客教育提供更精准、科学的解决方案。相反，3D打印创客教育也能够帮助学生树立崇高的信息素养，二者相辅相成，共同推进。身为一线教师，我们在教学中应当认真探索与研究，成为3D打印教学活动中真正的引导者。

参考文献：

[1]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.

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[3]雷玲.小学“3D打印技术”进校园的实践与探索[J].陕西教育（综合），2016（7）.

[4]朱清.与3D打印共舞[J].中小学信息技术教育，2019（7）.

作者简介：

曾燕飞，福建省三明市，福建省三明市陈景润实验小学。