3D打印技术：中学物理实验教学优化新思路

鞠毅

摘要：本文简析了3D打印技术在中学物理实验教学中的应用价值，针对当前3D打印技术在中学物理实验教学中存在的问题，提出了相应的解决策略，为广大物理教育工作者提供一些借鉴和参考.

关键词：3D打印技术；中学物理；实验教学

中图分类号：G632文献标识码：A文章编号：1008-0333（2023）15-0083-03

科学技术的飞速发展推动了3D打印技术的不断成熟.物理作为一门以实验为基础的科学，其本身强调对实验活动的全面落实和优化.在现阶段的中学物理实验教学工作中，许多教师对3D打印技术做出了一些尝试，但是由于教师自身对3D打印技术的应用缺乏经验，对相关资源的整合不到位，导致3D打印技术对实验教学的价值难以得到有效凸显.面对此情况，教师应当积极创新教育思路，结合3D打印技术独特的教育价值，对学生进行科学的指导，确保每位学生都能够在基于3D打印技术的物理实验活动中，实现对物理知识原理的深刻理解.

1 3D打印技术在中学物理实验教学中的应用价值

1.1 有利于激发学生学习兴趣

基于学情，教师在开展相关教育活动时需要考虑到对实验活动流程的有效优化与调整，能够真正考虑到学生的整体性特点，并且在积极主动解决问题的同时，指导学生及时调整学习状态.面对不同成长背景下学生表现出的学习兴趣，教师在对学生进行指导时需要做出相应的尝试和探索，既要关注学生的学习能力特点，也可以更具针对性地对学生提出相应的要求，从而保障每位学生都能够全身心地投入到实验活动中去，在主动解决问题的同时保持对物理实验的浓厚兴趣.

1.2 有利于丰富物理实验形式

3D打印技术本身具有较强的吸引力，在开展中学物理教学活动的过程中，教师能够真正帮助学生及时调整学习状态.基于对3D打印技术的合理运用，促进学生对物理实验学习的全面落实.传统中学物理实验主要强调教师对教材中实验项目的讲解和分析，而没有真正考虑到学生的学习特点以及真实需求，在利用3D打印技术开展物理实验教学时，教师能够真正带给学生多元化的实践体验，并且基于形式多样的物理实验，促进学生知识体系的有效建构，让每位学生都能够在接触物理实验的同时實现综合素质的全面提升.

1.3 有利于强化学生知识应用能力

物理课程本身是一门理论与实践相互结合的课程，在有效利用3D打印技术开展物理实验教学活动的过程中，教师能够真正基于实践帮助学生理解物理知识原理，并且在一定程度上促进学生知识应用能力的有效锻炼和培养.学生本身正处在奠定物理学习基础的关键时期，他们在成长过程中参与的实践活动能够在一定程度上影响到知识运用能力的发展.基于3D打印技术带来的全面体验，学生能够从物理实验中汲取灵感，实现知识应用水平的提升.

2 中学物理实验教学中应用3D打印技术面临的问题

2.1 基础设施建设不到位

3D打印技术的实现依赖于基础设施的支持，但是目前许多中学在物理实验基础设施建设方面仍然存在一定的不足.3D打印相关的设备配置不齐全，导致基于3D打印技术的中学物理实践活动难以得到落实：在实验教学方面的投入有限，尤其是3D打印这一新型技术及应用本身尚不成熟，在相关基础设施建设方面，需要花费较大的成本和精力，导致中学3D打印相关的基础设施难以配置到位.

2.2 教学形式缺乏创新性

基于3D打印技术开展中学物理实验教学活动的过程中，许多教师采用的教学形式，过于死板，物理实验教学主要强调教师对实验流程的设计和规划，在对学生进行教育和指导实践时忽略了学生主体地位，这是导致物理实验教育价值受到较大影响的重要原因.教师一味地强调自身在中学物理实验教学中的主导作用，而没有真正体现出学生的主体地位，这样一来学生在看待问题时的体验不够深刻，他们很难真正全方位解决学习中遇到的各种问题，也无法在探究和理解物理知识的过程中获得深刻多元的学习感悟.

2.3 教学评价过于功利化

教学评价是中学物理教学的一个重要环节，在现有的评价机制下，许多教师过分强调基于中学物理实验教学学生取得的成绩，而没有真正考虑到学生在学习活动中的真实学习需求以及实际表现，这就导致评价功能难以发挥应有的作用，学生学习能力容易受到较大的限制和影响.在一味追求物理实验成绩的背景下，学生容易面临较大压力，很容易因没有完成实验流程而产生挫败感，在功利化的评价导向下，出现自我否定的情况，这样一来基于3D打印的中学物理实验教学难以发挥应有的价值，学生学习能力和综合素质无法得到有效锻炼与提升.

3 利用3D打印技术优化中学物理实验教学的基本原则

3.1 遵循以生为本的原则

以学生为主体是中学物理实验的基本要求，在利用3D打印技术开展中学物理实验教学的过程中，同样需要遵循主体性的原则，真正关注学生学习特点，并且在考虑到学生认知规律的同时，做出具有针对性的指导，让每位学生都能够全身心的投入于物理实验活动，并且在解决问题的同时实现综合素质的全面发展.以生为本意味着教师需要减少对学生的干涉，在围绕3D打印技术，开展物理实验的过程中，真正听取学生的意见和反馈，让每位学生都能够保持对物理实验活动的浓厚探究兴趣，让学生能够做到基于物理实验活动提高学习效率，并且真正帮助学生树立正确的学习观念.

3.2 遵循循序渐进的原则

基于3D打印技术优化中学物理实验教学需要教师逐渐引导，需要注意的是3D打印技术是一项走在科技前沿的技术，其本身具有较强的科学性，在教育过程中学生很难真正适应基于3D打印技术的物理实验.遵循循序渐进的原则意味着教师需要关注学生的认知规律，在教育过程中，能够根据3D打印技术的特点，对物理实验活动做出新的尝试和探索，并且在行之有效的物理实验活动设计中推动学生学习状态的及时调整，让每位学生都能够适应3D打印技术，并且在学习过程中及时调整学习状态.

3.3 遵循开放自主的原则

自主的教育环境是促进学生思维发展的重要前提和基础，在利用3D打印技术开展中学物理实验教学活动的过程中，教师应当格外重视对学生学习行为的合理引导，能够从多角度出发创造开放自主的空间，推动学生对3D打印技术的不断适应，确保物理实验活动成为促进学生个性发展的重要平台.要开放自主的实验教学环境，意味着教师需要做好教学活动的统筹，一方面发挥教师的引导作用，另一方面也要尽量减少对学生实验行为的干涉，让每位学生都能够全身心投入物理实验，并且在深入分析和探究问题的同时实现思维成长.

4 利用3D打印技术优化中学物理实验教学的有效策略

4.1 整合教育资源准备3D打印素材

做好资源整合是3D打印技术得到有效落实的保障.在开展中学物理实验教学过程中，教师应重视3D打印技术的基础设施的有效建设和维护，将3D打印设备以及相关模型呈现在课堂上，真正帮助学生保持对物理实验的浓厚兴趣.学校应当做好相关资金建设和规划，一方面关注中学物理实验教学要求，另一方面也要根据学校基础设施维护政策，对3D打印的设备和素材作出有效利用，能够真正服务于中学物理实验教学，确保基础设施发挥应有的价值.

4.2 开展小组合作提高物理实验效率

合作学习是中学物理实验教学的重要形式之一，在3D打印技术有效应用的情况下，教师应当重视对物理实验活动组织方式的有效创新和优化，能够真正从物理实验教学的角度出发，对学生提出更高的要求，在帮助学生理解物理实验知识的同时，推动学生学习状态的及时调整.根据学生物理学习基础，教师应当合理划分学习小组.在分组的基础上，教师还应设置与3D打印相关的物理实验项目，通过任务驱动的方式对学生提出相应要求，让物理实验成为帮助学生提高学习能力的重要手段，以实现物理实验应有的价值.

4.3 联系生活创设物理实验活动情境

创设情境是中学物理实验教学的一个重要环节.为了有效激发学生对物理实验的浓厚兴趣，教师应当重视对情境化教学活动的有效落實，根据中学物理实验的相关要求，对情境作出合理还原，让每位学生都能够在联系生活的同时，理解物理实验活动的相关要求，并且在真实深刻的情境体验下，实现学习能力和综合素质的全面锻炼和培养.面对中学生在物理课程学习中遇到的各种问题，教师需要及时转变教育思路，能够真正从物理实验的角度着手鼓励学生自主了解3D打印技术，在对话交流的过程中制定物理实验的具体实施方法，做好基于情境化教学的相关指导，确保学生能够在良好的外部环境影响下加深对物理实验的理解.

4.4 基于学习过程表现完善评价机制

科学严谨的评价机制是保障中学物理教学顺利开展的关键.为此，教师必须重视对教学评价的优化，让评价成为推动学生适应物理实验教学的重要依据，并在此过程中拉近师生之间的距离，确保学生能够始终保持对物理实验的浓厚兴趣.要想了解学生在学习过程中的表现，教师就需要做好对学生的观察工作，结合学生的真实需求做出相应的指导，推动学生学习能力发展的同时，实现对学生思维的有效引导.

综上所述，基于3D打印技术开展中学物理实验教学活动，是提高物理实验活动效率的关键，也是促进学生个性化发展的基本要求.教师必须充分重视对3D打印技术的深入研究，在对学生进行指导时，能够从物理实验教学的角度出发对学生提出更高要求，确保每位学生都能够适应中学物理实验的相关活动，并且在3D打印技术的支持下，提高解决物理问题的能力.

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［责任编辑：李璟］