3D技術走進科學課

江蘇南京師范大學附屬中學江寧分校（211102）

本文中的3D技術包含了3D打印筆和3D打印機，3D打印筆這是一支可以在空氣中書寫的筆，可以幫你把想象力從紙張上解放出來。如果你覺得二維的畫面不夠生動，想讓它變成三維的物體，3D打印筆能幫你做到。它會是小朋友手里有趣的玩具，也可以成為課堂教學中的重要助力。3D打印機則可以通過軟件、硬件配合建模。

一、利用3D技術深化學生對科學概念的認知

感性認識是進行思維加工以形成科學概念的基本材料，是激發(fā)學生學習動機和興趣的有效工具。感性認識不足，是學習科學概念的主要障礙。因此，要使學生更好地掌握科學概念，必須創(chuàng)造一個適應教學要求，借以引導啟發(fā)學生探索事物的共同特征和本質屬性的學習機會，使學生獲得必要的、充分的感性認識。實驗是獲得感性認識的重要途徑。運用實驗來展示有關的科學現(xiàn)象的過程，可以使學生獲得更典型、更生動、更深刻、更能反映事物的本質屬性和共同特征的感性認識。

在三年級認識常見材料——《塑料》一課中，學生們通過基本觀察和生活經(jīng)驗，認識了塑料的部分特征和優(yōu)點。但是塑料“遇熱易熔化”“遇冷凝固”的重要特征不易被認識感受到。那么在課堂上，我們就此開展了運用3D打印筆打印玩具的活動。學生們在教師的指導下，使用3D打印筆插電熔化線狀的彩色塑料絲，線狀的塑料絲在學生們的筆尖融化出來，在底板上遇冷形成了各式各樣的圖樣，“小椅子”、“鉛筆”、“立方體”一個一個出來了。學生們充分地體驗塑料的熔化與成型，認識到了塑料的重要特征：遇熱易熔化，遇冷易凝固。

二、借助3D技術降低創(chuàng)新思維物化的難度

過去在教學中，我們也強調培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力，學生們在科學課上提出各種各樣的想法，如五年級《簡單電路》，學生們將知識運用于生活,制作腳踩門鈴，以及其他運用知識與創(chuàng)意制作的物品，如藥物紙巾盒，毛筆保護套,學生們將想法、紙上的創(chuàng)新的設計通過簡單的方法物化成實際的作品，但是作品過于粗糙。而且更多的創(chuàng)意想法，學生沒有能力去制作。如，《摩擦力》一課中，學生對椅子的改進，無法物化實現(xiàn)。但是3D打印技術能降低學生們解決問題的難度，激發(fā)了孩子們動手做科學的熱情和動力，讓他們體驗到了動手改變世界的快樂，促進了學生綜合素養(yǎng)的發(fā)展。

三、STEM課程中納入3D技術

STEM是科學（Science），技術（Technology），工程（Engineering），數(shù)學（Mathematics）四門學科英文首字母的縮寫，其中科學在于認識世界、解釋自然界的客觀規(guī)律;技術和工程則是在尊重自然規(guī)律的基礎上改造世界、實現(xiàn)對自然界的控制和利用、解決社會發(fā)展過程中遇到的難題;數(shù)學則作為技術與工程學科的基礎工具。實際生活中發(fā)生的大多數(shù)問題都需要應用多種學科的知識來共同解決，這對小學生來講，難度很大。如，面對課堂里模擬的真實情境，五年級學生根據(jù)要求，要設計、搭建出承受能力最強的橋梁，含平板橋、拱橋、斜拉橋，這對學生來講，難度不低。用以往教學中的吸管、A4紙、膠帶膠水等材料，橋梁做工粗糙，大量的時間花在粘貼、修正，學生們七手八腳亂作一團。所以，我們改用3D打印技術，在3DONE軟件中，設計包含數(shù)據(jù)在內的橋梁圖樣，并通過3D打印技術打印出來，之后再對橋梁承重進行探究實驗。

四、設計實驗材料時運用3D技術

“動手做”的學習遠比“看著學”要高效得多。在六年級科學《我們的地球》單元，學生普遍對地形地貌認知粗淺，對識別和了解本地區(qū)地形特征存在障礙。道概念。利用3D打印筆，學生可以在認識基本概念的基礎上，動手做、打印出相應的地形特征，以及本地區(qū)或指定地區(qū)的地形特征，并做出修正。

同樣的，在認識其他物體的特征中，我們也可以采用3D技術制作模型來提高學習效率，如人體的骨骼模型、大腦等人體器官。

綜上所述，現(xiàn)階段的3D技術對科學課堂的教學起到了積極的作用，更增加了學生的學習興趣，使學習體驗更深入，學習更加高效，促進了學生科學素養(yǎng)的發(fā)展。