計(jì)算思維在小學(xué)3D打印教學(xué)中的應(yīng)用研究

楊震國(guó)

摘 要：3D打印教學(xué)中應(yīng)培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維的能力。這不僅有利于提高學(xué)生的3D模型創(chuàng)建能力，也培養(yǎng)了良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣。當(dāng)遇到實(shí)際問(wèn)題時(shí)，能用正確的方法來(lái)解決。

關(guān)鍵詞：3D打?。挥?jì)算思維；多元化評(píng)價(jià)

計(jì)算思維作為信息技術(shù)領(lǐng)域創(chuàng)新思維方式，目前正逐步成為小學(xué)信息技術(shù)課堂的核心素養(yǎng)培育能力。隨著3D打印技術(shù)在生活中的不斷應(yīng)用，培育擁有計(jì)算思維的新型人才顯得尤為重要。日常3D打印教學(xué)中，如能讓學(xué)生養(yǎng)成獨(dú)立分析任務(wù)、計(jì)算梳理、按比例創(chuàng)建等習(xí)慣，必將提高學(xué)生的3D模型創(chuàng)建能力。因此，在3D打印模塊學(xué)習(xí)中，面向?qū)W生的計(jì)算思維能力培養(yǎng)做了大膽實(shí)踐。

一、創(chuàng)建生活化情境，引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用計(jì)算思維

在3D打印學(xué)習(xí)中，如果學(xué)生具有強(qiáng)烈的求知欲，教師就易于引導(dǎo)學(xué)生積極主動(dòng)探索3D創(chuàng)意設(shè)計(jì)。如果教師能創(chuàng)設(shè)學(xué)生感興趣的情境，學(xué)生就會(huì)形成追求知識(shí)的內(nèi)需力，不需教師過(guò)多地督促。任何創(chuàng)意設(shè)計(jì)作品都對(duì)計(jì)算思維具有極高要求，它都完美地展示出學(xué)生各方面的綜合能力。普遍的學(xué)生都只想獲得一個(gè)新奇的模型，并不想通過(guò)自己的思維得出適合的數(shù)據(jù)。這樣的學(xué)習(xí)氛圍只會(huì)給教學(xué)帶來(lái)巨大的阻礙。所以在學(xué)生所掌握知識(shí)基礎(chǔ)上，圍繞學(xué)生感興趣的生活化情境，鼓勵(lì)用計(jì)算思維的方法解決問(wèn)題。

例如在教學(xué)“精美班鐘”時(shí)，為了學(xué)生都能快速掌握制作方法，經(jīng)常用講授法來(lái)處理。首先由我分析好鐘的大小尺寸，講解班鐘的制作過(guò)程，接著就讓學(xué)生模例制作，當(dāng)然學(xué)生完成的班鐘和老師所講如出一轍。本人針對(duì)上述情況作了適當(dāng)?shù)慕虒W(xué)調(diào)整，先出示了軟件設(shè)計(jì)的各式班鐘，學(xué)生觀察了各異的鐘面，學(xué)習(xí)興趣高漲，都在議論哪個(gè)鐘更美觀實(shí)用。全班積極主動(dòng)地分析用什么辦法可以制作出鐘面上的粗點(diǎn)、細(xì)點(diǎn)。在生活中的鐘面尺寸是多少，是否有快速計(jì)算的方法得到所有的點(diǎn)。時(shí)針、分針、秒針的制作，是用加運(yùn)算還是減運(yùn)算組合。最后讓學(xué)生改變鐘面的貼圖參數(shù)，就可以得到意想不到的精美班鐘。

二、巧妙預(yù)設(shè)作品，提升計(jì)算思維運(yùn)用能力

3D打印創(chuàng)意設(shè)計(jì)中，實(shí)用性與創(chuàng)新性相關(guān)聯(lián)的，創(chuàng)新是在實(shí)用的基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)而來(lái)。把3D設(shè)計(jì)模塊加入到小學(xué)信息技術(shù)課程中，是為了讓學(xué)生學(xué)會(huì)用信息技術(shù)來(lái)幫助解決生活中遇到的實(shí)際問(wèn)題。在3D打印設(shè)計(jì)中融入精密的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，可以創(chuàng)作出許多具有現(xiàn)代感的外觀作品。3D實(shí)物設(shè)計(jì)需結(jié)合多種計(jì)算思維能力，利用不同的數(shù)值可以得到不同的模型。為提高實(shí)際問(wèn)題解決能力，引入兒童玩具類設(shè)計(jì)，如骰子、套娃、五巧板、漢諾塔、樂(lè)高城堡等；學(xué)習(xí)用品類設(shè)計(jì)如課班鐘、桌椅、書(shū)架、個(gè)性班牌、秋千、眼鏡、藝術(shù)相框等。

例如在教學(xué)“我的鋼筆”模型創(chuàng)建時(shí)，有部分同學(xué)很快完成了一支簡(jiǎn)單的鋼筆，顯得很粗糙。老師適時(shí)展示有筆尖折彎、每段筆身邊緣作圓角處理、筆身表面作圖案具有細(xì)節(jié)處理特效的作品。展示預(yù)設(shè)的精美作品，不同的數(shù)值可以產(chǎn)生不同的視覺(jué)效果，讓學(xué)生感知由計(jì)算思維所得的作品更精美。有些孩子能力較弱，我也會(huì)讓他們先熟悉“基本編輯”“草圖編輯”“組合編輯”等指令按鈕。在學(xué)生都掌握草圖繪制技能的基礎(chǔ)上，再幫助他們進(jìn)行數(shù)據(jù)分析指導(dǎo)。再由各項(xiàng)數(shù)值作為物件的參數(shù)創(chuàng)建模型，以此讓他們漸漸懂得計(jì)算思維的方法，并且反復(fù)修改完善作品。

三、倡導(dǎo)多元化評(píng)價(jià)，提升學(xué)生計(jì)算思維廣度

在教學(xué)中每一位學(xué)生的思維都不同，教師可注重因材施教，耐心地指導(dǎo)學(xué)生分析問(wèn)題、計(jì)算各個(gè)部件組合的思維方法，使學(xué)生養(yǎng)成獨(dú)立計(jì)算思維的良好習(xí)慣。首先鼓勵(lì)學(xué)生合作學(xué)習(xí)一起分析探究，可以找一個(gè)例子來(lái)分析，哪種尺寸可以在生活中更實(shí)用。讓學(xué)生明白，所有的設(shè)計(jì)都要應(yīng)用到實(shí)際生活中，如果模型不可用，就要重新計(jì)算、設(shè)計(jì)。當(dāng)然也可挑選一些有計(jì)算、設(shè)計(jì)特長(zhǎng)的同學(xué)當(dāng)“小助手”，他們很擅長(zhǎng)比例分析、空間連接關(guān)系、邏輯結(jié)合成不同的效果等等。老師根據(jù)學(xué)生不同的計(jì)算思維方法，并不直接判斷對(duì)錯(cuò)，而是鼓勵(lì)學(xué)生一題多解，從多個(gè)角度分析解決實(shí)際問(wèn)題。

再如在教學(xué)“我的現(xiàn)代化書(shū)桌”一課時(shí)，并非直接出示給學(xué)生課桌上的擺放物件的尺寸數(shù)據(jù)、擺放位置。鼓勵(lì)同排學(xué)生組成小組、分任務(wù)協(xié)作，探討物體間的大小比例尺寸。同學(xué)們先把書(shū)桌、轉(zhuǎn)椅、液晶顯示器、保溫杯等的尺寸數(shù)據(jù)先列出來(lái)，應(yīng)組內(nèi)根據(jù)生活經(jīng)驗(yàn)把比例數(shù)值確定好。在第一步草圖編輯時(shí)就把每個(gè)成員的思維成果都結(jié)合到作品中，在渲染成型時(shí)如果發(fā)現(xiàn)與實(shí)際生活不符，可以再次計(jì)算確定更優(yōu)化的尺寸。在作品展示環(huán)節(jié)，每組可以選最具代表思維過(guò)程的兩件作品，仔細(xì)分析它們的尺寸關(guān)系，以及最后的組合編輯關(guān)系。教師不特意限定，學(xué)生發(fā)現(xiàn)、探索出較好的計(jì)算方法時(shí)給予充分的鼓勵(lì)。

在3D打印教學(xué)中充分培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維能力，能提升所設(shè)計(jì)模型的良品率，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)際工程解決能力，以此提高他們運(yùn)用3D設(shè)計(jì)知識(shí)實(shí)現(xiàn)問(wèn)題的抽象、對(duì)問(wèn)題求解的能力。當(dāng)然，計(jì)算思維培養(yǎng)并非一蹴而就，而要在項(xiàng)目設(shè)計(jì)中不斷錘煉得來(lái)，也必將積極推動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)發(fā)展。

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編輯 溫雪蓮