“3D打印技術(shù)”在小學(xué)信息技術(shù)課堂中的實(shí)踐與思考

陳偉強(qiáng)

摘? 要：在創(chuàng)客時(shí)代背景下，3D打印技術(shù)逐漸趨于成熟，被廣泛應(yīng)用到各個(gè)領(lǐng)域中，尤其是基礎(chǔ)教育領(lǐng)域中，并滲透到信息技術(shù)課堂教學(xué)中，得到不斷的實(shí)踐和推廣。3D打印技術(shù)運(yùn)用到小學(xué)信息技術(shù)課堂教學(xué)中，能夠提高學(xué)生對(duì)信息技術(shù)課堂教學(xué)的興趣，增強(qiáng)學(xué)科間的融合性，還能有效提高學(xué)生的實(shí)踐操作能力和培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)。本文基于此，重點(diǎn)概述3D打印技術(shù)及3D建模軟件，分析3D打印技術(shù)在小學(xué)信息技術(shù)課堂教學(xué)中應(yīng)用的意義，闡述3D打印技術(shù)在小學(xué)信息技術(shù)課堂中的具體應(yīng)用，并分析在應(yīng)用過程中所遇到的困惑。

關(guān)鍵詞：小學(xué);信息技術(shù);3D打印技術(shù);實(shí)踐;困惑

【中圖分類號(hào)】G622.0??? 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A?????? 【文章編號(hào)】1005-8877（2020）34-0081-02

Practice and thinking of "3D printing technology" in primary school information technology classroom

CHEN Weiqiang? （Chen Jingrun experimental primary school，Sanming City，F(xiàn)ujian Province，china）

【Abstract】In the background of maker era，3D printing technology is gradually becoming mature，and has been widely used in various fields，especially in the field of basic education，and penetrated into the classroom teaching of information technology，which has been continuously practiced and promoted.The application of 3D printing technology in primary school information technology classroom teaching can improve students' interest in information technology classroom teaching，enhance the integration of disciplines，and effectively improve students' practical operation ability and cultivate students' innovative consciousness.Based on this，this paper focuses on the overview of 3D printing technology and 3D modeling software，analyzes the significance of 3D printing technology in primary school information technology classroom teaching，expounds the specific application of 3D printing technology in primary school information technology classroom，and analyzes the confusion encountered in the application process.

【Keywords】Primary school;Information technology;3D printing technology;Practice;Confusion

信息技術(shù)是基礎(chǔ)階段一門重要的實(shí)踐性課程，也是一門不斷更新和發(fā)展的學(xué)科，因此在教學(xué)活動(dòng)中，遵循學(xué)生發(fā)展規(guī)律，跟上時(shí)代發(fā)展的步伐，開發(fā)創(chuàng)新信息技術(shù)課程，從而提高學(xué)生的信息技術(shù)水平、培養(yǎng)學(xué)生的信息素養(yǎng)。在小學(xué)信息技術(shù)課堂教學(xué)中，引入3D打印課程，一是為了豐富信息技術(shù)課堂教學(xué)內(nèi)容，二是小學(xué)生具有豐富的想象力，3D打印技術(shù)可在一定程度上滿足學(xué)生的求知欲，以實(shí)踐的方式培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造力，促使學(xué)生的夢(mèng)想變成現(xiàn)實(shí)。

1.3D打印技術(shù)的概述和3D軟件的應(yīng)用

（1）3D打印技術(shù)。3D打?。?D printing）是指以數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)，利用3D軟件建模，運(yùn)用塑料或者是粉末金屬等可黏合材料，通過電腦將打印材料逐層打印的方式構(gòu)造物體的技術(shù)。又稱之為三維打印。目前3D打印技術(shù)類型主要有四種，分別為分層實(shí)體制造技術(shù)（LOM）、選擇性激光燒結(jié)技術(shù)（SLS）、立體光固化成型技術(shù)（SLA）、數(shù)字光學(xué)處理技術(shù)（DLP）、熔融沉積成型技術(shù)（FDM）。

（2）3D軟件。目前市場(chǎng)上3D建模軟件有很多種，比如，3D One、Autodesk 123D Design、IME3D程序員、Sketchup等，但是在教育行業(yè)中，常見的3D建模軟件主要以3D one為主。

3D one建模軟件主要是面對(duì)中小學(xué)，隨著技術(shù)的不斷升級(jí)和更新，目前3D one建模軟件已經(jīng)擁有多個(gè)版本，包括3D One Cut、進(jìn)階的3D One Plus以及基礎(chǔ)的3D one，眾多版面的建模軟件滿足了不同年齡學(xué)生的需求以及教學(xué)的需求。3D one最大的優(yōu)勢(shì)在于：界面直觀、操作簡(jiǎn)單，且與各個(gè)學(xué)科進(jìn)行了有效的融合，保障了模型的精準(zhǔn)性。在小學(xué)信息技術(shù)課堂教學(xué)中應(yīng)用，能夠促使課堂教學(xué)更加趣味化、個(gè)性化，增強(qiáng)了信息技術(shù)學(xué)科與其他學(xué)科之間的關(guān)聯(lián)性。

2.3D打印技術(shù)在小學(xué)信息技術(shù)課堂中實(shí)踐的意義

在3D打印技術(shù)全面發(fā)展的背景下，3D打印技術(shù)成為當(dāng)下最值得關(guān)注的一門新技術(shù)，在教育教學(xué)活動(dòng)中應(yīng)用，能夠帶來一種全新的教學(xué)模式，實(shí)現(xiàn)教學(xué)活動(dòng)的創(chuàng)新。于是在第十二屆全國人民代表大會(huì)第四次會(huì)議中，3D打印技術(shù)正是被納入到“十三五”國家規(guī)劃綱要中，隨之各大中小學(xué)信息技術(shù)教材也依次增加3D打印教學(xué)內(nèi)容。經(jīng)過多年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)3D打印技術(shù)在小學(xué)信息技術(shù)課堂中應(yīng)用具有明顯的優(yōu)勢(shì)，具體如下：

（1）激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。信息技術(shù)不同于基礎(chǔ)課程，具有較強(qiáng)的操作性和理解性。興趣是學(xué)生學(xué)習(xí)的動(dòng)力，只有有了興趣，才能確保課堂教學(xué)活動(dòng)順利進(jìn)行下去，并提供切實(shí)可靠的基石。在小學(xué)信息技術(shù)課堂上，通過使用3D one軟件制作一個(gè)簡(jiǎn)單的小魚，學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣會(huì)瞬間被激發(fā)出來，整個(gè)課堂氛圍瞬間變得活躍起來，促使學(xué)生完全沉浸在信息技術(shù)課堂教學(xué)中。

（2）激勵(lì)學(xué)生積極創(chuàng)造。3D打印技術(shù)能夠?qū)W(xué)生的夢(mèng)想變成現(xiàn)實(shí)，促使學(xué)生不斷想象出更多的創(chuàng)意，并通過3D打印技術(shù)變成現(xiàn)實(shí)，能夠在一定程度上鼓勵(lì)學(xué)生不斷創(chuàng)作，并提高學(xué)生的創(chuàng)作愿望和創(chuàng)作熱情。在小學(xué)信息技術(shù)課堂教學(xué)中，以征集優(yōu)秀作品的方式鼓勵(lì)學(xué)生大膽進(jìn)行創(chuàng)造，并在課堂上展示每個(gè)學(xué)生的作品，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造興趣。

（3）培養(yǎng)學(xué)生圖形、數(shù)字感知能力。3D打印技術(shù)是基于數(shù)字模型文件，然后連接3D打印機(jī)，從而將數(shù)字模型變成真實(shí)的實(shí)物。3D軟件建模是一個(gè)非常重要的環(huán)節(jié)，在建模過程中需要對(duì)數(shù)字以及圖形不斷的調(diào)整，從而得到對(duì)應(yīng)的模型，在調(diào)整過程中可有效激發(fā)學(xué)生的數(shù)學(xué)感知能力，并將自己想象的圖形通過3D打印技術(shù)打印出來，刺激學(xué)生的圖形感知能力，同時(shí)進(jìn)一步強(qiáng)化學(xué)生的圖形、數(shù)字感知能力。

（4）鍛煉培養(yǎng)學(xué)生解決問題的能力。開展小學(xué)信息技術(shù)課程，不僅是為了傳授信息技術(shù)知識(shí)，而是為了培養(yǎng)學(xué)生信息技術(shù)的應(yīng)用能力，解決問題的能力就是其中一部分。3D打印技術(shù)在實(shí)踐過程中可有效發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題，而3D打印就是為了解決各種生活問題和滿足生活需求。在每次實(shí)踐中，只有通過不斷的設(shè)計(jì)、修改和嘗試，采取設(shè)計(jì)出一個(gè)完全的作品，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)問題的解決，并真正意義上體驗(yàn)問題的解決過程。同時(shí)，逐步提升學(xué)生的問題解決能力，提高學(xué)生的信息技術(shù)素養(yǎng)。

3.小學(xué)信息技術(shù)中應(yīng)用3D打印課程的實(shí)踐

（1）選取3D打印課程的主題。由于2016年3D打印技術(shù)才被正式納入到“十三五” 國家規(guī)劃綱要中，對(duì)于小學(xué)信息技術(shù)課堂教學(xué)而言，3D打印是一門全新的課程，教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)體系正在不斷完善中。因此在開展3D打印課程時(shí)，必須要確認(rèn)本節(jié)課教學(xué)主題，主題的有效選取不僅可以活躍課堂氛圍，還能實(shí)現(xiàn)高效的課堂教學(xué)目的。而小學(xué)階段的學(xué)生，性格和心理都處于發(fā)育階段，主題選擇必須要滿足學(xué)生的年齡、性格特點(diǎn)，并貼近學(xué)生的基礎(chǔ)生活。堅(jiān)持以學(xué)生的實(shí)際生活為基礎(chǔ)，有效融合衣食住行等四個(gè)主體，這樣才能有效激發(fā)學(xué)生的想象力，發(fā)展學(xué)生的創(chuàng)造性思維。

（2）3D打印技術(shù)的導(dǎo)入途徑。3D打印技術(shù)的有效導(dǎo)入，是提高小學(xué)信息技術(shù)課堂教學(xué)質(zhì)量的重要保障。同時(shí)還能活躍學(xué)生的思維，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，促使信息技術(shù)課堂氛圍更加活躍。所以，在3D打印技術(shù)導(dǎo)入前，需要教師借助趣味性、啟迪性的語言吸引學(xué)生的注意力，激發(fā)學(xué)生對(duì)接下來的教學(xué)內(nèi)容更加渴望。另外，在小學(xué)信息技術(shù)課堂教學(xué)中，課堂導(dǎo)入是一項(xiàng)非常重要的教學(xué)環(huán)節(jié)，對(duì)整節(jié)課的教學(xué)質(zhì)量具有直接的影響。因此在導(dǎo)入3D打印技術(shù)時(shí)，可借助視頻、提問的方式，為學(xué)生理順操作順序和具體思路，這樣的教學(xué)才會(huì)順利進(jìn)行下去。

例如，采取情境導(dǎo)入的方式，為學(xué)生播放《小豬佩奇過大年》片段，引出問題“如果將可愛的小豬佩奇變出來，誰有辦法呢？”同時(shí)播放關(guān)于3D打印實(shí)物的視頻，提出問題“同學(xué)們，想不想制造一個(gè)小豬佩奇出來？”接著繼續(xù)觀看動(dòng)畫，幫助學(xué)生進(jìn)一步了解3D打印技術(shù)，如何通過數(shù)字建模打印出具體的實(shí)物。這種情景導(dǎo)入3D打印技術(shù)的方式，促使學(xué)生對(duì)3D打印技術(shù)的概念、應(yīng)用有著深入的了解，顯著提高課堂教學(xué)效率。

（3）3D打印課程的創(chuàng)作設(shè)計(jì)。小學(xué)階段的學(xué)生具有操作能力低、認(rèn)知水平低等特征，因此在3D打印課程教學(xué)準(zhǔn)備階段，選擇難度系數(shù)較低的3D模型進(jìn)行設(shè)計(jì)，同時(shí)考慮3D打印工具的選擇，必須要滿足全面和細(xì)致的要求，這樣才能確保學(xué)生順利完成模型設(shè)計(jì)。先使用3D one軟件建模，設(shè)計(jì)出具體的平面圖形，然后根據(jù)實(shí)際的尺寸和平面圖形要求，使用3D打印機(jī)進(jìn)行三維模型打印，最后將各個(gè)打印出來的平面圖形進(jìn)行正確的拼接，最終得到一個(gè)立體的三維模型。在整個(gè)三維模型從設(shè)計(jì)到最終的實(shí)物，既考察了學(xué)生對(duì)三維平面綜合的設(shè)計(jì)能力，又通過3D打印課程鍛煉學(xué)生對(duì)各種畫圖軟件的使用。學(xué)生借助3D one軟件和打印筆實(shí)現(xiàn)對(duì)作品的創(chuàng)造性設(shè)計(jì)，并變成真實(shí)的實(shí)物，促使信息技術(shù)課堂教學(xué)內(nèi)容更加豐富、更富有色彩。

（4）3D打印課程的教學(xué)評(píng)價(jià)。教學(xué)評(píng)價(jià)是對(duì)課堂教學(xué)活動(dòng)的補(bǔ)充和完善，促使教學(xué)內(nèi)容更加完善，教學(xué)質(zhì)量得到進(jìn)一步提升。同時(shí)還能督促教師不斷提升自身的教學(xué)水平，滿足學(xué)生學(xué)習(xí)的基本需求。對(duì)學(xué)生創(chuàng)造出的作品進(jìn)行有效、全面的評(píng)價(jià)，可有效保持學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，還能促使學(xué)生不斷完善自身的作品。要求學(xué)生小組合作的方式進(jìn)行交流，讓學(xué)生之間進(jìn)行充分的溝通、分享，促使學(xué)生學(xué)習(xí)到更多的知識(shí)，不斷完善自身的作品。

4.3D打印在小學(xué)信息技術(shù)課堂教學(xué)中的困惑

雖然3D打印技術(shù)能夠幫助學(xué)生實(shí)現(xiàn)夢(mèng)想，并在一定程度上激發(fā)學(xué)生的想象創(chuàng)意，但是由于小學(xué)群體比較特殊，在實(shí)施3D打印技術(shù)教學(xué)時(shí)，遇到一定的困惑。

（1）鼓勵(lì)學(xué)生主動(dòng)創(chuàng)意設(shè)計(jì)難度大。由于年齡特征的原因，小學(xué)生以具體形象思維為主，很難進(jìn)行有效的創(chuàng)意設(shè)計(jì)，導(dǎo)致該部分教學(xué)內(nèi)容難度系數(shù)大。同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)意設(shè)計(jì)能力是3D打印課程的主要主旨，且在整個(gè)課堂教學(xué)活動(dòng)中，教師是教學(xué)活動(dòng)的協(xié)助和引導(dǎo)者，不能代替學(xué)生進(jìn)行創(chuàng)意設(shè)計(jì)。所以，要求學(xué)生具有較高的思考和觀察能力，尤其是在日常生活中，嘗試解決生活中的各種問題，對(duì)于小學(xué)生而言，這些要求明顯過高。為了有效避免這些困惑，可在今后的教學(xué)中，突出學(xué)生的主體作用，要求學(xué)生自主選題，由學(xué)生選題，然后課堂上討論，通過學(xué)生之間相互討論、交流，發(fā)生思維的碰撞，最終萌發(fā)出創(chuàng)意設(shè)計(jì)的苗頭，并鼓勵(lì)學(xué)生養(yǎng)成良好的觀察和思考習(xí)慣，善于發(fā)現(xiàn)生活中的問題。

（2）學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)作和技術(shù)傳授無法有效平衡。在小學(xué)信息技術(shù)課堂教學(xué)中引入3D打印技術(shù)，不僅是為了傳授技術(shù)，更是培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新創(chuàng)作能力。在課堂教學(xué)中，通過引導(dǎo)學(xué)生建模，并演示示范，幫助學(xué)生掌握對(duì)應(yīng)的技術(shù)，但是卻在一定程度上限制了學(xué)生的思維，不利于學(xué)生創(chuàng)造和獨(dú)立思考，導(dǎo)致二者之間無法實(shí)現(xiàn)有效的平衡。因此，在今后的教學(xué)中，需要嘗試更多鼓勵(lì)機(jī)制，以此來激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造創(chuàng)作興趣，促使學(xué)生利用3D打印技術(shù)創(chuàng)作出優(yōu)秀的作品。

在小學(xué)信息技術(shù)課堂教學(xué)中引入3D打印技術(shù)，促使信息技術(shù)教學(xué)內(nèi)容更加完善，實(shí)現(xiàn)對(duì)學(xué)生創(chuàng)造能力、創(chuàng)造精神以及思維和解決問題能力的有效培養(yǎng)。所以，在今后的教學(xué)中，需要加大力度研究學(xué)習(xí)，克服種種困難，提高3D打印課程教學(xué)質(zhì)量和效率，為學(xué)生的全面發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

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