提高3D打印課堂教學(xué)有效性的實(shí)踐研究

顧偉青

【摘? ?要】? 隨著教育現(xiàn)代化的廣泛深入，更多教育形式應(yīng)運(yùn)而生，創(chuàng)客教育就是其中一種。創(chuàng)客教育包含的內(nèi)容非常廣泛，3D打印技術(shù)就是其中一個(gè)特殊的項(xiàng)目。借助3D打印技術(shù)，我們可以解決生活中遇到的問題，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力。本文通過具體的教學(xué)案例分析3D打印在小學(xué)教育中的應(yīng)用現(xiàn)狀，從而總結(jié)分析3D打印在小學(xué)教育中的問題及帶來的優(yōu)勢(shì)，為3D打印在小學(xué)信息技術(shù)課堂中開展提出更有效的建議。

【關(guān)鍵詞】? 3D打印;課堂教學(xué);信息技術(shù)

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，越來越多的新興技術(shù)不斷出現(xiàn)，這些技術(shù)也在逐步進(jìn)入教育領(lǐng)域，特別是生活在發(fā)達(dá)地區(qū)的孩子最容易接觸到這些新興技術(shù)，比如3D打印、人工智能、VR等。對(duì)于小學(xué)生而言，3D打印更能把自己的創(chuàng)意變?yōu)閷?shí)物展現(xiàn)在眼前，讓他們的創(chuàng)意變成現(xiàn)實(shí)，由此可見，對(duì)于小學(xué)信息技術(shù)中開展3D打印的拓展性課程的研究是一種必然趨勢(shì)。

一、從教與學(xué)理論角度分析

基于活動(dòng)理論和3D打印的學(xué)習(xí)活動(dòng)理論認(rèn)為， 3D打印的學(xué)習(xí)是一種由真實(shí)而有意義的問題驅(qū)動(dòng)的“做中學(xué)”，是一種活動(dòng)教育。在這個(gè)學(xué)習(xí)活動(dòng)系統(tǒng)中，解決問題和學(xué)習(xí)目標(biāo)成為學(xué)習(xí)者的向?qū)?，突出學(xué)習(xí)者的主導(dǎo)作用，以新的工具（三維打印機(jī)、三維建模軟件）為中介，與其他學(xué)者合作完成學(xué)習(xí)過程。

二、從小學(xué)生的心理角度分析

心理學(xué)認(rèn)為，興趣是最好的老師。只有對(duì)知識(shí)有濃厚的興趣，我們才能學(xué)得好。3D打印作為一種新事物引入課堂，新技術(shù)深深吸引了學(xué)生的注意力，打印出來的實(shí)物，能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。小學(xué)生喜歡創(chuàng)造個(gè)性化的東西，而3D打印是一種能夠滿足學(xué)生創(chuàng)作欲望并將個(gè)人想法付諸實(shí)踐的技術(shù)。3D打印教學(xué)以校本課程的形式組織教學(xué)活動(dòng)，教會(huì)學(xué)生設(shè)計(jì)和打印出獨(dú)特的模型，極大地滿足了學(xué)生內(nèi)心的創(chuàng)作欲望。

三、對(duì)于3D打印課程的嘗試

基于前面兩個(gè)角度的分析，于是，在小學(xué)教育中開展3D打印課程的嘗試，由于3D打印技術(shù)需要用計(jì)算機(jī)進(jìn)行建模獲得3D模型。對(duì)小學(xué)階段而言，重要的不是技能本身，而是了解先進(jìn)的技術(shù)及方法，開闊視野，促進(jìn)智力發(fā)育。

3D建模軟件有很多種，普遍偏于專業(yè)化，通過對(duì)比網(wǎng)絡(luò)上眾多的建模軟件，有兩款軟件非常適合小學(xué)生：

3DOne是一款專為中小學(xué)素質(zhì)教育開發(fā)打造的3D設(shè)計(jì)軟件。該軟件界面簡(jiǎn)潔，操作簡(jiǎn)單，使用方便，功能強(qiáng)大。它集成了常用的實(shí)體造型和繪制命令，簡(jiǎn)化了操作界面和工具欄，讓3D設(shè)計(jì)與3D打印軟件實(shí)現(xiàn)了直接連接的功能，提供了豐富的案例庫，包括本地磁盤和網(wǎng)絡(luò)云磁盤資源，從而為中小學(xué)生提供一個(gè)簡(jiǎn)單易用的三維設(shè)計(jì)平臺(tái)。

Design Spark Mechanical，簡(jiǎn)稱DSM，是一款專業(yè)的工業(yè)建模軟件，它是免費(fèi)提供使用的。教材中設(shè)計(jì)的課程與之前自己設(shè)計(jì)的課程完全不同，它的設(shè)計(jì)理念是通過發(fā)現(xiàn)生活中的問題，再利用3D建模設(shè)計(jì)去解決這個(gè)問題，所倡導(dǎo)的是一種設(shè)計(jì)思維。

3DOne有7天的免費(fèi)試用期限，它提供了一個(gè)非常好的網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，上面有許多教學(xué)案例可以學(xué)習(xí)。教師可以借助上面的教學(xué)案例，嘗試在DSM中進(jìn)行班級(jí)化教學(xué)體驗(yàn)，讓學(xué)生通過簡(jiǎn)單的立體圖形的組合搭建成一些簡(jiǎn)單的實(shí)物，比如說椅子、筆筒和杯子等等。

四、3D打印課程硬件支持問題

雖然3D建模的課程已經(jīng)完全能夠在課堂上開展起來，但是由于3D打印的通病，打印速度過慢，打印一個(gè)作品需要幾個(gè)小時(shí)甚至幾十個(gè)小時(shí)，并且打印機(jī)數(shù)量有限，在教學(xué)中不可能大范圍地讓學(xué)生打印作品。為解決這一問題，可以采用以下幾種解決方式：

1.挑選一到兩位能夠較好完成本堂課任務(wù)的學(xué)生作品打印，如果有條件打印兩份，一份給予作者，一份作為展示，這樣能夠很好地調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性。

2.鑒于3D打印機(jī)數(shù)量是有限的，可以考慮每完成一件作品后，請(qǐng)幾位學(xué)生作為打印機(jī)操作手，由學(xué)生代替老師幫助打印其他學(xué)生的作品，可以大大減少教師的工作量。由于打印機(jī)的特殊性，需要做好安全防護(hù)。

五、3D打印的展望與前景

3D打印課程的旅途已經(jīng)開始了，昆山市許多學(xué)校開始陸陸續(xù)續(xù)加入這個(gè)課程中。其實(shí)3D打印不光可以在信息技術(shù)課上開展，也可以在其他學(xué)科上有所作為。

例如，在美術(shù)課上的應(yīng)用，3D打印最大的樂趣在于把自己的創(chuàng)意變成實(shí)物，這個(gè)和美術(shù)的創(chuàng)作有著相似之處。如美術(shù)課中讓學(xué)生繪制花瓶，就可以利用3D打印提前打印幾種花瓶，并對(duì)花瓶進(jìn)行美化，最后展現(xiàn)給學(xué)生真正的實(shí)物。

與學(xué)科課程融合，根據(jù)3D打印技術(shù)的原理，可以通過打印的方式打印出你能想到的任何東西，通過這個(gè)特點(diǎn)，可以讓其融入各個(gè)學(xué)科中去。比如，在三年級(jí)語文《航天飛機(jī)》這篇課文中，可以利用3D打印技術(shù)打印出航天飛機(jī)的模型，通過實(shí)物分析，再結(jié)合課文進(jìn)行學(xué)習(xí)，解決教學(xué)難點(diǎn)。在數(shù)學(xué)課上也可以利用3D打印技術(shù)打印相關(guān)的幾何圖形進(jìn)行教學(xué)。

3D打印技術(shù)的出現(xiàn)讓我們幻想的事物變成實(shí)物，促進(jìn)了創(chuàng)新行業(yè)的發(fā)展，也促進(jìn)教學(xué)的探索。通過一段時(shí)間的使用反饋，在實(shí)踐過程中可以發(fā)現(xiàn)一些問題，如打印復(fù)雜模型費(fèi)時(shí)費(fèi)力的問題，建模軟件與打印機(jī)接口的匹配問題，師生能否熟練使用3D打印機(jī)的問題等。如何將3D打印技術(shù)恰當(dāng)有效地應(yīng)用于學(xué)科教育，優(yōu)化教學(xué)過程，提高教學(xué)質(zhì)量，仍然是教師研究探討的問題。