3D打印技術(shù)：讓學(xué)生動(dòng)起來

張彬

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，3D打印技術(shù)越來越受到各領(lǐng)域的關(guān)注，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)、建筑設(shè)計(jì)、模具制造等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。伴著著教育的改革，3D打印技術(shù)在學(xué)校的教育教學(xué)中有著舉足輕重的作用，它不僅帶來了課堂教學(xué)的變革，還提升了學(xué)生的綜合能力，激發(fā)了學(xué)生的創(chuàng)造力，開拓了學(xué)生的空間想象能力，增強(qiáng)了學(xué)生的動(dòng)手能力。

說起3D打印技術(shù)，大家就會(huì)想起打印模型、打印自行車、打印房子……關(guān)于這項(xiàng)神奇應(yīng)用的技術(shù)時(shí)常在報(bào)紙、電視、網(wǎng)絡(luò)上看見。那什么是3D打印技術(shù)呢？其實(shí)，3D打印技術(shù)是一種新型的快速成型技術(shù)，它是一種以數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)，運(yùn)用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料，通過逐層打印的方式來構(gòu)造物體的技術(shù)。它無須機(jī)械加工或模具，就能直接將計(jì)算機(jī)圖形數(shù)據(jù)中生成任何形狀的物體變成現(xiàn)實(shí)。這項(xiàng)技術(shù)目前成為一種潮流正迅猛發(fā)展，應(yīng)用于各行各業(yè)，對(duì)社會(huì)諸多行業(yè)和領(lǐng)域帶來深刻的影響。隨著3D打印技術(shù)的發(fā)展，這項(xiàng)技術(shù)在教育領(lǐng)域中的應(yīng)用受到教師們的關(guān)注，當(dāng)3D打印技術(shù)走進(jìn)課堂，它不僅推動(dòng)了課堂教學(xué)的變革，提升了學(xué)生的各種能力，也促進(jìn)了核心素養(yǎng)的發(fā)展。

一、激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造力

隨著社會(huì)的發(fā)展和對(duì)人才的要求，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造力成了教育教育的永恒目標(biāo)。學(xué)生具有很強(qiáng)的想象力，對(duì)智能產(chǎn)品的好奇心非常強(qiáng)，他們對(duì)新事物的接受與理解能力也很強(qiáng)。3D打印技術(shù)融入教育，在很大程度上打破了傳統(tǒng)的教育模式。在傳統(tǒng)的教育模式下，學(xué)生的許多想法會(huì)被不同程度地遏制，從而扼殺了學(xué)生的創(chuàng)造力。如制作一個(gè)杯子，傳統(tǒng)的教育下如同使用了一個(gè)模具，所有的杯子都是一個(gè)造型，沒有任何的變化及創(chuàng)新。而3D打印技術(shù)可讓孩子天馬行空的想法“變現(xiàn)”， 做出各種各樣的屬于自己個(gè)性化的杯子，有的做成了動(dòng)物造型杯，有的做成了樹狀杯，枝桿就是吸管，有的做成了蛋糕狀杯……學(xué)生的創(chuàng)造力得以激發(fā)。正如著名教育家陶行知先生所說的那樣：處處是創(chuàng)造之地，人人是創(chuàng)造之人。再如在教學(xué)制作筆筒的時(shí)候，先讓學(xué)生閉上眼睛思考一會(huì)，打算設(shè)計(jì)什么樣的筆 筒，做到心中有數(shù)。然后學(xué)生開始動(dòng)手設(shè)計(jì)，組內(nèi)成員一起探討，使用“加法”和“減法”兩個(gè)小工具解決設(shè)計(jì)過程中出現(xiàn)的問題，齊心協(xié)力， 共同制作出各種不同的筆筒模型，這是第一層次的創(chuàng)造。在老師的指導(dǎo)下，在生活經(jīng)驗(yàn)的啟示下，他們進(jìn)行了二次創(chuàng)造，有的創(chuàng)作了動(dòng)感圖，如旋轉(zhuǎn)的木馬、會(huì)走動(dòng)的機(jī)器人、3D彩燈等?？傊?，3D打印為打開了創(chuàng)造力的大門，讓設(shè)計(jì)從單一走向多元，從簡單走向復(fù)雜。

二、開拓學(xué)生的空間想象力

對(duì)于小學(xué)生而言，空間想象力是比較弱的，以形象思維為主，不管是平面圖形還是立體圖形的學(xué)習(xí)對(duì)學(xué)生來說都是比較困難的。所以，在教師的教學(xué)及學(xué)生的理解過程中往往難以把握住其實(shí)質(zhì)。教師可以通過觀察物體、認(rèn)識(shí)方向、制作模型、設(shè)計(jì)圖案等活動(dòng)，發(fā)展學(xué)生的空間想象力。而3D打印構(gòu)造模型以具體模型的形式展示，將抽象的內(nèi)容更加直觀有效地呈現(xiàn)給學(xué)生，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)欲望和熱情，讓學(xué)生腦洞無限放開，促動(dòng)著學(xué)生的空間想象力。例如制作一個(gè)馬克杯。

第一步：放個(gè)圓柱（杯體）

第二步：再放個(gè)圓環(huán)（把手）

第三步：把圓環(huán)豎起來，拼在杯子上點(diǎn)擊圓環(huán)，下面出現(xiàn)快捷菜單，點(diǎn)擊移動(dòng)：出現(xiàn)X、Y、Z三個(gè)方向移動(dòng)箭頭和三個(gè)旋轉(zhuǎn)面，拖動(dòng)X軸旋轉(zhuǎn)面，轉(zhuǎn)動(dòng)90度（或拖動(dòng)后在旁邊對(duì)話框中輸90）。

豎起來了：通過右鍵拖動(dòng)，改變視圖角度觀察，拖動(dòng)箭頭或中間小圓點(diǎn)移動(dòng)圓環(huán)，往杯子上靠并鑲?cè)氡由稀?/p>

最后點(diǎn)擊右上角視圖立方體的Front（前視圖）、Top（頂視圖）觀察并調(diào)整：把手有點(diǎn)大，點(diǎn)擊圓環(huán)，出現(xiàn)快捷菜單，點(diǎn)擊縮放：拖動(dòng)白色箭頭縮小到合適大小。

如果圓環(huán)離開了圓柱，用移動(dòng)工具拖回去。

學(xué)生：這不是杯子！是錘子！杯子是空心的。

第四步，掏空。

現(xiàn)在，我們要想辦法掏空?qǐng)A柱，就是要挖掉中間的部分，這就要用到Combine（聯(lián)合）。通過不斷地切換視圖，學(xué)生創(chuàng)造出不同的杯子，有的做出了（? ?）杯子，有的做出了（），整個(gè)杯子的創(chuàng)作過程就是一個(gè)空間的想象過程，切換視圖的過程就是學(xué)生空間的思維過程，有力的發(fā)展了學(xué)生的空間想象能力。

三、增強(qiáng)學(xué)生的動(dòng)手能力

蘇霍姆林斯基說過：“兒童的智慧在他的手指尖上?！笨梢?，多讓學(xué)生操作，就能發(fā)展學(xué)生的思維能力、創(chuàng)新能力和探索實(shí)踐能力。

例如在教學(xué)生制作馬克杯的過程中，首先明確建模思路：用圓柱體作為杯身，用圓環(huán)作為把手。運(yùn)用抽殼功能將圓柱體挖空并將其與圓環(huán)合并。在這過程中，可以讓學(xué)生制作適合自己的杯子;為了美觀，杯身可以設(shè)計(jì)成動(dòng)物、植物、動(dòng)畫人物等等圖案（如下圖所示）;造型方面，也可以讓學(xué)生通過想象來改變，如把杯身、把手改變等。3D打印的過程是令人興奮的，因?yàn)槟泷R上就能看見自己制作的模型打印出來了。而在打印過程中，可能會(huì)越到各種問題，比如打印頭堵了、斷料、平臺(tái)不平等等情況，其實(shí)這就是鍛煉孩子的一個(gè)好機(jī)會(huì)。遇到問題，讓孩子分析為什么會(huì)斷料呢？該怎么解決？孩子們邊思考邊解決，不僅完成了圖案的變形還解決打印頭堵、斷料等問題。在解決問題的過程中，增強(qiáng)了學(xué)生的動(dòng)手能力。

雖然，3D打印技術(shù)在教學(xué)中的推廣還有著一定的困難，但是3D打印技術(shù)走進(jìn)教育領(lǐng)域，給學(xué)生、老師、學(xué)校帶來的益處是巨大的。特別是在核心素養(yǎng)下的課堂教學(xué)，3D打印技術(shù)可以更好地為教育服務(wù)，促進(jìn)教育的發(fā)展。作為一名教師，有義務(wù)和責(zé)任把3D打印技術(shù)用好，從而培養(yǎng)出更多、更好的社會(huì)所需要的人才。