淺談3D打印在高中地理課堂教學(xué)中的應(yīng)用意義與措施

徐成開(kāi)

（浙江省紹興市諸暨市海亮實(shí)驗(yàn)中學(xué)，浙江 紹興）

一、3D打印在高中地理教學(xué)的應(yīng)用意義

現(xiàn)階段，高中階段地理課堂教學(xué)依舊使用傳統(tǒng)的教學(xué)模型，絕大多數(shù)是采取手工制作、模型加工以及鑄膜等手段制作而成，不僅生產(chǎn)速度過(guò)低，還有著制作成本高的缺陷。即便是多媒體課程，借助于課件呈現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容也難以幫助學(xué)生直接觀察和接觸到三維實(shí)體?？茖W(xué)使用3D打印則能夠有效彌補(bǔ)上述缺陷，設(shè)計(jì)出針對(duì)性教學(xué)模型，展示學(xué)生想法和構(gòu)思實(shí)體，鍛煉學(xué)生動(dòng)手能力的同時(shí)加深對(duì)地理知識(shí)記憶，充分調(diào)動(dòng)學(xué)習(xí)積極性，最終形成良性循環(huán)。

二、3D打印在高中地理教學(xué)中的應(yīng)用

1.打印3D地形圖

3D打印主要應(yīng)用在地理模型設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，而想要打印出準(zhǔn)確的地理模型，必須建立起完善的模型數(shù)據(jù)庫(kù)。結(jié)合課堂教學(xué)情況進(jìn)行分析，獲取三維地理數(shù)據(jù)的途徑主要有：第一，對(duì)于實(shí)物展開(kāi)三維掃描；第二，使用MAX三維軟件進(jìn)行地理模型的設(shè)計(jì)；第三，直接在衛(wèi)星所提供的3D影像數(shù)據(jù)庫(kù)里導(dǎo)出數(shù)據(jù)高程模型圖（三維DEM），以及使用GIS軟件將3D打印機(jī)兼容的相關(guān)文件導(dǎo)出，打印模型。而針對(duì)大范圍地理結(jié)構(gòu)圖，需要采取分塊分段方式把地理模型逐一打印，然后拼接為整體。

2.制作地理教具

傳統(tǒng)地理課堂教學(xué)模式下，任課教師主要采取圖片、語(yǔ)言、視頻等進(jìn)行教學(xué)內(nèi)容的描述，無(wú)法定制和配備直觀形象的立體教具。再加上教師也缺乏設(shè)計(jì)教具、制作教具的能力與時(shí)間，使得整體教學(xué)效果不盡如人意。而3D打印技術(shù)所打印出來(lái)的山地、平原以及城區(qū)等地形圖僅僅需要幾個(gè)小時(shí)，輸出質(zhì)量也相對(duì)較高。任課教師采取3D打印出來(lái)的有形三維格式替代教材描述的二維信息，能使學(xué)生更加形象、直觀地體會(huì)地理知識(shí)，有助于學(xué)生搭建地理知識(shí)體系。比如：《地表形態(tài)塑造》的課程內(nèi)容，山地地形種類相對(duì)較多，典型的山谷、沖積扇、山脊等地貌分布于山地不同的地段中，其形成原因和特征也有著明顯差異，日常學(xué)習(xí)中學(xué)生非常容易混淆。再加上學(xué)生生活經(jīng)驗(yàn)有限，對(duì)于很多地形地貌都很

陌生，單一采取圖片加文字的形式無(wú)法幫助學(xué)生形成系統(tǒng)認(rèn)知。時(shí)間、空間、安全等因素影響下，實(shí)地考察活動(dòng)也無(wú)法實(shí)現(xiàn)，針對(duì)這種情況，教師需要采取3D打印技術(shù)，快速且精準(zhǔn)地打印出授課需要地貌微縮模型，以三維立體模型引導(dǎo)學(xué)生直觀參與課堂活動(dòng)中，簡(jiǎn)化地理知識(shí)理解難度。概括來(lái)講，借助于3D打印將學(xué)生構(gòu)思轉(zhuǎn)變成真實(shí)立體的彩色模型，將抽象概念融入現(xiàn)實(shí)生活，最大程度上激發(fā)學(xué)生的探究欲望。此外，由設(shè)計(jì)至打印均需要教師、學(xué)生的全程參與，學(xué)生在實(shí)踐操作中也鍛煉了觀察能力、邏輯思考能力以及創(chuàng)新能力，對(duì)于培育創(chuàng)新型高素質(zhì)人才有著不可取代的作用。

3.為教學(xué)評(píng)價(jià)提供依據(jù)

以《黃土高原的水土流失治理》課程為例，教師可以積極鼓勵(lì)學(xué)生自主設(shè)計(jì)黃土高原水土流失治理方案，采取3D打印技術(shù)把方案成果打印出來(lái)，師生溝通后總結(jié)改進(jìn)意見(jiàn)。3D打印與課堂教學(xué)有機(jī)連接，客觀且具體地展示學(xué)生實(shí)際學(xué)習(xí)情況與教學(xué)效果，進(jìn)一步改進(jìn)授課方法。當(dāng)前，地理教學(xué)活動(dòng)中3D打印技術(shù)的應(yīng)用有限，主要原因包括設(shè)備造價(jià)相對(duì)較高、入門困難、軟件操作比較復(fù)雜、數(shù)據(jù)模型驅(qū)動(dòng)軟件和預(yù)處理軟件的運(yùn)算量過(guò)大、成型件普遍是樹(shù)脂類（耐熱性、強(qiáng)度、剛度有限）。但是，伴隨3D打印技術(shù)不斷深入研究和發(fā)展，今后勢(shì)必會(huì)為地理課堂教學(xué)活動(dòng)帶來(lái)新面貌。

總而言之，教師如果采取傳統(tǒng)授課模式講解地理概念以及特征，可能會(huì)造成學(xué)生對(duì)地理學(xué)科的抵觸厭惡心理，難以實(shí)現(xiàn)預(yù)期教學(xué)目標(biāo)。通過(guò)應(yīng)用3D打印技術(shù)進(jìn)行地理知識(shí)記憶到構(gòu)建，使學(xué)生以體驗(yàn)、操作等手段自主完成學(xué)習(xí)任務(wù)，充分發(fā)揮出學(xué)習(xí)主動(dòng)性、想象能力以及創(chuàng)造能力，將地理知識(shí)全面滲透到日常行為和生活選擇上，實(shí)現(xiàn)人格教育以及價(jià)值觀、社會(huì)觀熏陶，為學(xué)生未來(lái)學(xué)習(xí)深造和個(gè)人發(fā)展奠定良好基礎(chǔ)。