3D打印技術(shù)在高中物理教學(xué)中的應(yīng)用

李晴

一、3D打印技術(shù)在教學(xué)中應(yīng)用的現(xiàn)狀

在中國，近年來由于3D打印技術(shù)受到國家政策的支持，全國各地掀起了3D打印的熱潮，沿海經(jīng)濟較為發(fā)達(dá)的地區(qū)已經(jīng)為部分學(xué)校配備了3D打印機，并開展了相關(guān)的課程。

二、3D打印技術(shù)對物理實驗教學(xué)的幫助

在現(xiàn)行的高中物理課程教學(xué)中，由于受限于學(xué)校的硬件條件，教師和學(xué)生可以使用的教育和實驗器具都嚴(yán)重不足；實驗教具得不到及時的更新，損壞的儀器不能得到及時的更換。

3D打印技術(shù)的運用，可以有效地改變上述情況，教師可以個性化地定制實驗內(nèi)容，自主設(shè)計并生產(chǎn)需要的教具，且可以通過互聯(lián)網(wǎng)分享實驗裝置設(shè)計的3D模型，通過互動，得到不斷的改進與完善。

三、3D打印技術(shù)在物理教學(xué)中的應(yīng)用案例設(shè)計——以小球斜面運動教學(xué)為例

1.3D打印模型的設(shè)計

此次實驗使用的3D設(shè)計軟件為3Done，是一款專門為中小學(xué)的3D課程設(shè)計的軟件，通過該軟件可以快速設(shè)計我們想要的教學(xué)用具，方便新手入門。

圖1是同高不同長的3個斜面模型的設(shè)計，斜面的高均為150mm，斜面的長從左往右分別為50mm、100mm、150mm。圖2是同長不同高的3個斜面模型的設(shè)計，斜面的長均為150mm，斜面的高從左往右分別為50mm、100mm、150mm。圖3從左往右分別是斜面、圓弧曲面、拋物線曲面、最速曲面，頂點到底面的水平距離為150mm，豎直距離為150mm。圖4是3D打印實物展示。

所有設(shè)計的斜面凹槽深5mm，寬9mm，實驗中小球的直徑為8mm。

2.實際教學(xué)過程

學(xué)生對3D打印技術(shù)表現(xiàn)出濃厚的興趣，上課注意力較為集中，參與熱情很高。

運用3D打印的模型進行實驗是本教學(xué)設(shè)計的主要內(nèi)容，對同高不同長斜面運動問題課堂上實驗比較成功，通過軟件測量小球滾下的時間分別是53幀、46幀、36幀，對應(yīng)使用手機慢動作拍攝240幀每秒，小球運動時間分別為0.221s、0.192s、0.150s，和理論相吻合，在小球最速曲面探究實驗中，斜面、圓弧曲面、拋物線斜面、最速曲面滾下時間分別為54幀、49幀、51幀、47幀，對應(yīng)時間分別為0.225s、0.204s、0.212s、0.196s，可以看出最速曲線的小球滾下時間的確最短。

通過3D打印技術(shù)在小球斜面運動教學(xué)的應(yīng)用實例，可知：

（1）通過3D打印技術(shù)打印實驗器具，運動數(shù)據(jù)探究的方法代替?zhèn)鹘y(tǒng)實驗方法，進行學(xué)生課堂探究，可以將3D打印技術(shù)很好地應(yīng)用于高中物理教學(xué)。

（2）3D打印技術(shù)應(yīng)用在高中物理教學(xué)中，可以激發(fā)學(xué)生的興趣，培養(yǎng)學(xué)生自主探究的熱情，提高學(xué)生課堂參與感。

參考文獻(xiàn)：

[1]王 萍.3D打印及其教育應(yīng)用初探[J].中國遠(yuǎn)程教育，2013（8）.

[2]楊 潔.3D打印在教育中的創(chuàng)新應(yīng)用[J].中國醫(yī)學(xué)教育技術(shù)，2014（1）.