3D打印技術在小學創(chuàng)客教育中的應用與探索

王衛(wèi)堅

【摘要】3D打印技術最早出現(xiàn)在20世紀90年代中期，而2013年伊始，3D打印技術突然成為人們關注的熱點，由工業(yè)、建筑、軍事等應用領域逐漸走向民用領域。在不久的將來，小學創(chuàng)新課程必然會因為3D打印技術的普及而展現(xiàn)出全新的形式。本文在分析3D打印技術原理與特點的基礎上，探討3D打印在小學教育中的初步應用。

【關鍵詞】3D打印 小學創(chuàng)客教育 社團活動

【中圖分類號】G623 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2018）46-0217-01

一、什么是3D打印

3D打印，即一種快速成型的技術，它被喻為是第三次工業(yè)革命的核心技術之一，是一種以數(shù)字模型文件為基礎，運用PLA、ABS或粉末、金屬、塑料等可黏合材料，通過逐層打印的方式來構造物體的技術。3D打印通常是采用數(shù)字技術材料打印機來實現(xiàn)的，常用于模具制造、工業(yè)設計等領域的模型制造，后逐漸用于一些產(chǎn)品的直接制造，目前已經(jīng)有使用這種技術打印而成的零部件。該技術在珠寶、鞋類、工業(yè)設計、建筑、工程和施工、汽車、航空航天、牙科和醫(yī)療產(chǎn)業(yè)、教育、地理信息系統(tǒng)、土木工程、槍支以及其他領域都有所應用。

二、3D打印課程對學生的影響

首先3D打印技術可以給學生的“學習方式”帶來新的思考，讓抽象的教學概念更加容易理解，可以激發(fā)學生對科學、數(shù)學尤其是工程和設計創(chuàng)意的興趣，帶來實踐與理論、知識與思維、現(xiàn)實與未來三方面的相互結合。

具體表現(xiàn)為：（1）通過3D打印，讓學生的想象更容易變成現(xiàn)實，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識，鼓勵學生的創(chuàng)新實踐。（2）學習運用簡易建模軟件，發(fā)展學生立體空間思維。（3）通過3D打印實體的觸覺過程，為學生建立一種新型的學習通道。（4）選擇貼近生活的建模主題，培養(yǎng)學生解決生活實際問題的能力。

三、選擇合適的教學軟件

歐特克公司（推出過知名的AutoCAD）發(fā)布的一套適用于普通用戶的建模軟件Autodesk 123D。該系列軟件為用戶提供多種方式生成3D模型：用最簡單直接的拖拽3D模型并進行編輯的方式進行建模；或者直接將拍攝好的數(shù)碼照片在云端處理為3D模型；如果你喜歡自己動手制作，123D系列軟件同樣為愛動手的用戶提供了多種方式來發(fā)揮自己的創(chuàng)造力。不需要復雜的專業(yè)知識，任何人都可以輕松使用123D系列產(chǎn)品。

參與者由完全陌生到熟練運用僅用了5節(jié)課的時間，從建模理論和方法及個人掌握度方面來看，其高效建模性和簡單易操作的特點特別適合于小學學生。

筆者在上123D的第一堂社團課上演示了一個簡單的、但造型非常優(yōu)美的花瓶制作方法，其過程僅僅用了不到兩分鐘的時間，孩子們的學習興趣就被瞬間激發(fā)出來，在老師一放開廣播軟件，好多同學就迫不及待地設計起來，而令人驚奇也是意料之中的是孩子們想象力和創(chuàng)造力的確非同一般，在一節(jié)課的最后，孩子們都能設計出多種造型獨特、極具創(chuàng)新性的花瓶造型了。實踐證明，123D的快速建模功能能夠給學生帶來歡樂，由此活躍了課堂氛圍。經(jīng)過近一年的學習，孩子們通過十幾個不同作品的制作，在“潤物系無聲”中學會了123D軟件的操作，同時也能利用相應的切片軟件將將設計模型導出、切片，更重要的是在完成教師提供的樣品任務后，孩子們更能發(fā)揮自己的想象力和創(chuàng)造力，設計出諸如科學、環(huán)保、生肖、紀念幣等主題模型，既對已有知識進行舉一反三，還能根據(jù)學校特色活動設計相關作品，也促進了其他學科的學習。

四、教學中應把握的方向

小學四到六年級的學生，發(fā)散思維力強，想象力豐富，活潑好動，接受新鮮事物的能力強，因此這一階段的3D打印教學應以“感性認識”與“培養(yǎng)想象力”作為小學教學的方向。而在真正的教學中，3D打印課程的設置要注意“淺入淺出”。所謂的“淺入”，就是用生動活潑、淺顯易懂的語言對3D打印的原理和3D打印機進行簡單的介紹，讓學生在感性上對3D打印、3D建模等知識有個初步的認識，對打印原理、3D打印設備以及應用范圍有大致的了解，便于后續(xù)的學習。

“淺出”就是通過做些有趣味性、引發(fā)聯(lián)想、充分結合課程的簡單小實驗、小制作使得學生加深對3D打印的認識和理解。此外，在教學中應使用自由、輕松的教學方式以提高學生的興趣，使學生產(chǎn)生成就感，形成教學的良性循環(huán)，在平時的教學中，可以定期將學生設計的3D建模圖形打印出來進行展示，既能讓學生體驗到成就感，也能通過作品的制作讓學生完整體會到3D打印的魅力。

五、結語

3D打印課程的目的是將3D打印作為學生通往興趣愛好的一座“橋梁”，而非僅作為一門來自于課堂又終結于課堂的課程。在教學上，可以根據(jù)學校自身的特點、教師的特長等設計小實驗、小制作，靈活開設課程。而在建設3D打印課程的體系中，需要多方協(xié)調，更可引入外部合作力量，形成良好的教學和研究氛圍。同時隨著3D打印技術、人工智能技術等信息技術的不斷發(fā)展，如何不斷發(fā)展和變革我們的課堂教學及評價手段、數(shù)據(jù)化直觀顯示過程，是我們需要持續(xù)重視和不斷探究的重要課題，與國際接軌培養(yǎng)具有全球視野的多元化科技人才是我們的共同責任和目標。

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