3D打印技術在中學信息技術教育中的應用

劉平

摘 要：隨著科學技術的不斷發(fā)展，3D打印技術應運而生，在現(xiàn)代中學信息技術教育中，3D技術不僅使原有傳統(tǒng)教學方法改變，更是教學模式的創(chuàng)新，幫助學生進行跨學科的學習，極大的激發(fā)了學生的學習動力，學生的創(chuàng)新思維得到了培養(yǎng)，它是教學理念和科技創(chuàng)新的完美結合，將中學信息技術教育推向更高水平。本文闡述了三維技術與信息技術教育的研究背景，如何將其應用于中學信息技術教育，以及3 D技術對中國中學信息技術教育未來的影響和可能性，希望具有借鑒意義。

關鍵詞：3D打印技術 中學 信息技術教育 應用分析

在信息時代，多媒體技術和3D打印技術已經在教育領域發(fā)揮了作用，取得了良好的教學效果。3D打印技術的出現(xiàn)已成為全球受眾的革命性產業(yè)，，特別是在教學領域，極大的突破學生的視野，激發(fā)著學生的邏輯思維，全面提升著學生的核心素養(yǎng)。

一、3D打印技術及信息技術教育現(xiàn)狀

1.3D打印技術簡介

3.打印技術起源于20世紀80年代，是德克薩斯大學奧斯汀分校第一個開發(fā)選擇性激光燒結技術的技術。隨后3D打印在麻省理工大學得到進一步發(fā)展，畢業(yè)生試圖將非傳統(tǒng)材料應用于噴墨打印機，由此創(chuàng)造出了當今的3D打印技術。[1]雖然3D打印技術可以支持多種材料，但它已廣泛應用于珠寶，鞋類，工業(yè)設計，建筑等領域。同時，其快速成型技術使其在市場上獨樹一幟，在生產應用中具有巨大潛力，但3D打印技術在教育中的應用才剛剛起步。目前還存在如推廣力度不夠、成本比較高等局限性。

2.信息技術教育現(xiàn)狀

目前，信息技術在中學教學中的應用主要是指具有數(shù)字化、網絡化、多媒體和智能化的多媒體計算機和網絡的現(xiàn)代信息技術。在信息技術領域，計算機硬件意識和計算機組裝一直是教學中的難點之一。在以前的教學中，由于缺乏硬件，教師只能使用少量設備給學生集體觀察和示范。學生很難近距離直接接觸主板、網卡、內存模塊、CPU等。得來的知識總是模模糊糊。而3D打印技術的出現(xiàn)，可使這些配件按1：1的模型被打印并分發(fā)給每個學生，這使得學生很容易滿足學生的觸摸，觀察和組裝的愿望。

二、3D打印技術在中學信息技術教育中的應用方法

3.打印技術應用到中學技術教育中，使學生的視野更加開闊，契合了素質教育教學的理念和中學技術教育的課程目標。其應用在教學中可以幫助學生梳理設計思路，不斷改進設計方法。具體操作如下：首先，教師需要認真選擇適當?shù)慕虒W3D建模軟件，這必須滿足教學活動的發(fā)展，結合學生的認知能力也是必要的，這樣學生可以在教師的指導下設計簡單的模型。其次，通過學生的體驗和學習，需要在教師的帶領下盡快掌握3D建模軟件的使用，設計出學生自己創(chuàng)造的3D模型。最后，利用3D打印機展示出學生的作品，學生在展示的過程中，會相互交流意見，并進行反思，從而積累設計經驗[2]。

本文以3Done建模軟件及教程《3D打印與建模入門》為例，根據(jù)3D打印技術與教學的結合情況，分三階段進行說明：

在第一階段的教學中，學生在初步學習3 D建模軟件后，就可以利用軟件設計出簡單的造型，比如水杯、花盆、愛心鑰匙扣等，這就說明學生已經具備基本達到了課程的要求、但是有些學生的想法更加具有創(chuàng)新意識，在入門操作中無法制作出想要的模型。這時，3D打印來技術第二階段的進階篇就可以滿足學生DIY的愿望，只要學生可以想象出物品的形象，它可以在建模軟件中繪制，一旦形成以滿足生產要求，然后使用3D打印機打印出成品。學生不僅可以欣賞到藝術作品，還可以在觀察中提升認識能力、陶冶情操，對成品工藝有更加深刻的了解。3D打印技術應用在中學課堂中，使課程內容更加豐富，并且滿足了學生的創(chuàng)造力培養(yǎng)[3]。

3D打印技術在第三階段與電子相結合的教學中，教師可以為學生創(chuàng)建創(chuàng)客空間，在學生的思考和教師的引導下，制作出精美的巡線3D智能車、會呼吸的3D旋律燈和帶手機遙控的自動感應幻彩小夜燈等，給予學生充分的發(fā)揮空間。

三、3D打印技術在中學信息化教育中的影響及發(fā)展前景

3D打印技術在中學技術教育領域的應用，使書中的生動地呈現(xiàn)在學生面前，獲得了極好的感知體驗。3D打印在教育教學中發(fā)揮著巨大的優(yōu)勢，并且產生了較大的影響，具體表現(xiàn)在：

1.激發(fā)學生的創(chuàng)作熱情

學生在進行物品設計時，其思維能動性得到了極大的調動，不斷發(fā)掘著新的元素，是作品更具美感，充滿藝術氣息。3D打印技術本身的優(yōu)勢可以作為課堂教學的新方法。學生的思維能力和實踐能力相結合，提高了學生的綜合素質。

2.教學模式的改革

3D打印技術開辟了教學新篇章，顛覆了傳統(tǒng)的教學模式。在以往的應試教育中，學校很少開設可以培養(yǎng)學生創(chuàng)新精神的課程，在大量的理論課程學習下，學生的學習興趣難以提升。3D打印技術的出現(xiàn)從以學科為中心成功向以學生為中心轉變，因此實現(xiàn)了學生在課堂的主體地位。3D打印技術引入教學后，學生的學習體驗進一步升級，更加重視培養(yǎng)學生的實踐能力，體現(xiàn)出其優(yōu)越性。

3.各學科的交叉學習

3D打印技術具有視覺教學的優(yōu)點，調動了學生的積極性，使課堂教學充滿樂趣。3D打印技術把數(shù)字化的設計以及虛擬模型在短時間內轉化為實物，比如化學模型制作、物理模式制作、地理圖形等等，從而實現(xiàn)3D打印技術與各種學科的結合，讓學生在實際情境中學習，近距離觸摸和體驗。

結語

綜上所述，隨著3D打印技術的應用和發(fā)展，其成本也在不斷降低，更多的學?？梢圆少徳撛O備，滿足學生的探索需求。3D打印技術的出現(xiàn)不僅可以培養(yǎng)學生的學習興趣，還可以培養(yǎng)學生的探究意識。它還培養(yǎng)學生的科技素養(yǎng)。為社會培養(yǎng)出更多的優(yōu)質人才。

參考文獻

[1]李青.3D打?。阂环N新興的學習技術[J].遠程教育雜志，2013，（04）：29-30.

[2]王同聚.3D打印技術在創(chuàng)客教育中的應用與實踐——以中小學創(chuàng)客教育為例[J].教育信息技術，2016（6）：11-14.

[3]楊青春.3D打印技術在中小學教學中的應用研究[J].數(shù)字化用戶，2016（44）.