將3D打印技術(shù)應(yīng)用于小學(xué)教學(xué)

唐 文

（南昌市郵政路小學(xué)，江西南昌 330008）

將3D打印技術(shù)應(yīng)用于小學(xué)教學(xué)

唐 文

（南昌市郵政路小學(xué)，江西南昌 330008）

3D打印技術(shù)被譽(yù)為“第三次工業(yè)革命的重要生產(chǎn)工具”，是基于“設(shè)計(jì)即生產(chǎn)”的基本理念，通過(guò)支持學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中的深度體驗(yàn)與參與，發(fā)展學(xué)生的創(chuàng)造性思維和跨學(xué)科思維，同時(shí)也有助于提升學(xué)生的實(shí)踐能力。3D打印技術(shù)進(jìn)課堂改變了我國(guó)的教育模式，使課堂教學(xué)形式變得生動(dòng)活潑，提高了教學(xué)質(zhì)量和效果。3D打印技術(shù)應(yīng)用于教育，能為教學(xué)提供思想、智慧，是與科技相融合的最佳路徑，能給學(xué)生能量，開(kāi)發(fā)他們的想象力，為學(xué)生打開(kāi)一扇全新的大門(mén)，真正做到以學(xué)生為主體，以學(xué)生為中心，從而培養(yǎng)和提升學(xué)生的核心素養(yǎng)。

3D打印技術(shù)；小學(xué)教學(xué)；核心素養(yǎng)

3D打印是一種活動(dòng)的教育，讓學(xué)生通過(guò)動(dòng)手操作，使其對(duì)3D打印有初步的認(rèn)知，再由教師帶領(lǐng)學(xué)生去完成案例，在此基礎(chǔ)上，再讓學(xué)生自由發(fā)揮，利用所學(xué)的技術(shù)去表達(dá)自己的創(chuàng)意及想法。3D打印技術(shù)應(yīng)用于教育，能為教學(xué)提供思想、智慧，是與科技相融合的最佳路徑，能給學(xué)生能量，開(kāi)發(fā)他們的想象力，為學(xué)生打開(kāi)一扇全新的大門(mén)，真正做到以學(xué)生為主體，以學(xué)生為中心，從而培養(yǎng)和提升學(xué)生核心素養(yǎng)。

3D打印正逐步被推廣應(yīng)用于小學(xué)課堂教學(xué)，改變我國(guó)的課堂教學(xué)模式，豐富課堂形式，活躍課堂教學(xué)氛圍，極大地提高了課堂教學(xué)質(zhì)量和效果。

一、3D打印技術(shù)應(yīng)用于教學(xué)的優(yōu)點(diǎn)

偉大的科學(xué)家愛(ài)因斯坦說(shuō)過(guò)：“興趣是最好的老師?！睂W(xué)生如果對(duì)某種事物產(chǎn)生了濃厚的興趣，自己就會(huì)主動(dòng)去求知，去探索，并在實(shí)踐的過(guò)程中產(chǎn)生愉悅的心情。一些不太優(yōu)秀的孩子并不是智力跟不上的問(wèn)題，而是他們對(duì)課本上的理論不感興趣，然而3D打印技術(shù)可以讓原本枯燥、乏味的課堂變得生動(dòng)活潑起來(lái)，這種技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)“在玩中學(xué)”的目的，孩子們不再是在黑板或投影儀下簡(jiǎn)單地看文字或圖形，而是通過(guò)觀察3D打印成品實(shí)物、觸摸3D打印成品來(lái)感受知識(shí)。在設(shè)計(jì)過(guò)程中學(xué)生參與進(jìn)來(lái)，通過(guò)參與設(shè)計(jì)、打印成品，孩子觸摸到自己設(shè)計(jì)的成品，體驗(yàn)成功的喜悅。在這個(gè)參與的過(guò)程中，他將知識(shí)融會(huì)貫通，將知識(shí)深深地印在腦海里，從而愛(ài)上科學(xué)。

3D打印可以隨時(shí)將設(shè)計(jì)圖稿轉(zhuǎn)化為成品，使生動(dòng)直觀的教學(xué)形式成為可能。3D打印可以培養(yǎng)中小學(xué)生的動(dòng)手操作能力。研究表明，3D打印為學(xué)生提供了豐富的“動(dòng)手實(shí)驗(yàn)的經(jīng)驗(yàn)”。學(xué)生使用3D打印機(jī)打印物體獲得了有目的的直接經(jīng)驗(yàn)。3D打印將學(xué)生腦海中的抽象概念和設(shè)計(jì)引入現(xiàn)實(shí)生活中，對(duì)教師教學(xué)內(nèi)容中的抽象概念或科學(xué)過(guò)程進(jìn)行了可視化展示，更好地發(fā)揮“抽象的經(jīng)驗(yàn)”在學(xué)習(xí)中的作用，使學(xué)生獲得更多的認(rèn)知體驗(yàn)，提高思維能力，提升核心素養(yǎng)。

二、3D打印技術(shù)在小學(xué)學(xué)科教學(xué)中的應(yīng)用舉例

1.小學(xué)信息技術(shù)學(xué)科

3D打印技術(shù)勢(shì)必會(huì)提高學(xué)生的信息技術(shù)水平，通過(guò)教師的細(xì)心的教學(xué)，并加以實(shí)踐操作。當(dāng)學(xué)生親手拿到自己設(shè)計(jì)的打印成品后，內(nèi)心的喜悅是無(wú)法用語(yǔ)言來(lái)形容的。這種教學(xué)的反復(fù)刺激，使學(xué)生自己形成內(nèi)動(dòng)力，從而真正落實(shí)“教師主導(dǎo)、學(xué)生主體”的教育理念。

當(dāng)學(xué)生通過(guò)大量案例的設(shè)計(jì)后，再進(jìn)行創(chuàng)新意識(shí)的培養(yǎng)，讓孩子們自由發(fā)揮想象，將自己腦海中的物體通過(guò)3D打印機(jī)打印出來(lái)，待孩子們有一定基礎(chǔ)后，即可帶領(lǐng)孩子參加一些比賽項(xiàng)目。

南昌市現(xiàn)代教育技術(shù)中心就組織過(guò)2次3D打印創(chuàng)意大賽，第一屆的主題是設(shè)計(jì)“眼鏡”，造型精美且能佩戴。孩子可以通過(guò)對(duì)普通眼鏡的細(xì)心觀察，先設(shè)計(jì)出普通眼鏡，再在普通眼鏡的基礎(chǔ)上進(jìn)行藝術(shù)再加工，打印出成品后進(jìn)行試戴。反復(fù)的試驗(yàn)潛移默化地培養(yǎng)了孩子們細(xì)心、耐心等良好習(xí)慣，提升學(xué)生的核心素養(yǎng)。

2.小學(xué)語(yǔ)文學(xué)科

例如：在五年級(jí)下冊(cè)《威尼斯的小艇》一課的教學(xué)中，除了要了解小艇的構(gòu)造，還要了解小艇在威尼斯水城中的重要作用。在以往的教學(xué)過(guò)程中主要是靠學(xué)生理解課文。在處理這一教學(xué)難點(diǎn)的時(shí)候，教師一般是找些相關(guān)的圖片和視頻幫助學(xué)生來(lái)理解威尼斯小艇的結(jié)構(gòu)和功能。但是運(yùn)用3D打印技術(shù)的話，教師可以給每組同學(xué)打印出一艘“真實(shí)”的威尼斯小艇供學(xué)生課前預(yù)習(xí)、課上討論、課后研究。整個(gè)教學(xué)過(guò)程變得生動(dòng)活潑，充滿樂(lè)趣，教學(xué)效果自然會(huì)有很大提升。學(xué)生對(duì)小艇的構(gòu)造和小艇在威尼斯水城中的重要作用就有深刻的理解。

3.小學(xué)數(shù)學(xué)學(xué)科

在小學(xué)一年級(jí)上冊(cè)數(shù)學(xué)課本中就有有關(guān)立體圖形的認(rèn)識(shí)，這時(shí)的孩子都處于感官學(xué)習(xí)狀態(tài)，對(duì)所看到的和所觸摸到的印象特別深刻。故而通過(guò)3D打印技術(shù)將所需學(xué)具打印出來(lái)，供孩子們觀察、觸摸，既能提高孩子對(duì)知識(shí)的認(rèn)識(shí)，還能使孩子了解三維知識(shí)，從小培養(yǎng)創(chuàng)新思維。

再如，六年級(jí)的“圓錐的體積”一課中，學(xué)生很難理解：圓錐的體積為什么要用圓柱體積除以3。學(xué)生自己畫(huà)圖或者教師利用PPT課件解釋說(shuō)明都無(wú)濟(jì)于事。但是在3D打印技術(shù)的幫助支持下，圓錐的體積為什么要用圓柱體積除以3就變得非常容易理解了。課前老師可以讓學(xué)生打印好等底等高的圓柱容器和圓錐容器，然后再進(jìn)行裝水實(shí)驗(yàn)，學(xué)生們通過(guò)實(shí)驗(yàn)就會(huì)得出結(jié)論。

4.小學(xué)英語(yǔ)學(xué)科

在英語(yǔ)學(xué)科的教學(xué)中，老師可以打印一些特定場(chǎng)景、人物供學(xué)生進(jìn)行情境再現(xiàn)，讓孩子有種身臨其境的感覺(jué)，真正做到在玩中學(xué)習(xí)。老師可以用3D打印機(jī)打印出一些與單詞相對(duì)應(yīng)的實(shí)物給學(xué)生觀察。這樣，有了感性認(rèn)識(shí)做基礎(chǔ)，可以從感性認(rèn)識(shí)上升到理性認(rèn)識(shí)，單詞的記憶就簡(jiǎn)單多了，而不是簡(jiǎn)單地死記硬背單詞了。

5.小學(xué)科學(xué)學(xué)科

小學(xué)科學(xué)學(xué)科中有很多教學(xué)內(nèi)容都適合使用3D打印技術(shù)來(lái)教學(xué)，老師可以通過(guò)3D打印技術(shù)，打印一些非本季節(jié)的動(dòng)植物，讓孩子觀察、感受動(dòng)植物模型，從而滲透熱愛(ài)大自然、親近大自然、珍愛(ài)生命的思想；老師也可以通過(guò)3D打印技術(shù)，打印一些瀕臨滅絕的動(dòng)物，讓孩子學(xué)會(huì)保護(hù)自然、珍惜資源、低碳環(huán)保的知識(shí)。

6.小學(xué)美術(shù)學(xué)科

在小學(xué)階段的美術(shù)學(xué)科中，教師能夠使用打印設(shè)備打印出一些課本所需教具，讓學(xué)生真切地感受藝術(shù)帶來(lái)的沖擊。如：四年級(jí)下冊(cè)的“新家園”中，畫(huà)家園，在城市與鄉(xiāng)村，感受人們生活水平的提高，一棟棟的新房子有花園和果園，非常美麗。這時(shí)教師可以將提前準(zhǔn)備的打印模型拿出來(lái)讓孩子們觀察，并說(shuō)說(shuō)自己身邊的變化及感受，為接下來(lái)的創(chuàng)意設(shè)計(jì)做好鋪墊。

7.小學(xué)音樂(lè)學(xué)科

音樂(lè)是一門(mén)聽(tīng)覺(jué)的藝術(shù)，是培養(yǎng)學(xué)生全面發(fā)展不可缺少的一部分。讓孩子擁有藝術(shù)鑒別能力是很有必要的。在課上，孩子們勢(shì)必會(huì)接觸到很多不一樣的樂(lè)器，課上教師不可能帶著多種樂(lè)器讓孩子一一接觸、了解，教師可以利用3D打印技術(shù)打印出一些“迷你樂(lè)器”，通過(guò)近距離觀察器樂(lè)模型，讓學(xué)生們了解樂(lè)器的構(gòu)造，清楚樂(lè)器的發(fā)聲原理，促使孩子們對(duì)音樂(lè)產(chǎn)生濃厚的興趣，從而培養(yǎng)全面發(fā)展的孩子。

三、影響和發(fā)展

面對(duì)任何新技術(shù)，我們都要以包容開(kāi)放的心態(tài)去接納。3D打印技術(shù)是新事物，有很多問(wèn)題需要在試驗(yàn)中進(jìn)行研究，挑戰(zhàn)和機(jī)遇并存，要轉(zhuǎn)變觀念，不斷探索創(chuàng)新，使3D打印技術(shù)真正服務(wù)于教學(xué)。

3D打印技術(shù)進(jìn)入小學(xué)課堂并不是最核心的價(jià)值，核心價(jià)值是促進(jìn)學(xué)生思維能力的全面發(fā)展，提升學(xué)生的核心素養(yǎng)。但是這需要學(xué)校、教師、家長(zhǎng)等多方面的引導(dǎo)。相信在不久的將來(lái)，隨著3D打印技術(shù)與學(xué)科教學(xué)進(jìn)一步融合，3D打印技術(shù)將大面積走進(jìn)中小學(xué)課堂。不難想象，3D打印技術(shù)將成為課堂教學(xué)中不可缺少的輔助教學(xué)手段。

[1]李青，王青.3D打印：一種新興的學(xué)習(xí)技術(shù)[J].遠(yuǎn)程教育雜志，2013，（4）：29-35.

[2]王萍.3D打印及其教育應(yīng)用初探[J].中國(guó)遠(yuǎn)程教育，2013，（15）：83-87.

[3]童宇陽(yáng).3D打印技術(shù)在中小學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用研究[J].現(xiàn)代教育技術(shù)，2013，23（12）：16-19.

[4]郭振華，王清君，郭應(yīng)煥.3D打印技術(shù)與社會(huì)制造[J].寶雞文理學(xué)院學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2013，33（4）：64-70.

責(zé)任編輯 李杰杰

唐 文（1981—），男，江西南昌人，南昌市郵政路小學(xué)，中小學(xué)一級(jí)教師，研究方向?yàn)樾W(xué)信息技術(shù)教育。