3D打印在中小學(xué)課堂中的應(yīng)用探究

羅誠(chéng)　任春林

隨著科技的不斷進(jìn)步，3D打印技術(shù)從原先的難以接近慢慢變成了中小學(xué)教育中的重要應(yīng)用方式。3D打印在中小學(xué)課堂和教育中存在著很多應(yīng)用，有著較大的意義。

一、3D打印在中小學(xué)課堂中的應(yīng)用

（一）3D打印可以將抽象理論具體化。將3D打印技術(shù)應(yīng)用到教育中，可以將教科書(shū)中學(xué)生難以理解的知識(shí)點(diǎn)轉(zhuǎn)化為學(xué)生能夠理解的實(shí)體模型，并通過(guò)觀察實(shí)體模型幫助學(xué)生理解知識(shí)的難點(diǎn)。通過(guò)學(xué)生親自動(dòng)手或者通過(guò)教師的前期準(zhǔn)備，可以將課本上抽象的模型通過(guò)層層打印，充分利用3D打印的特點(diǎn)，將理論模型轉(zhuǎn)化為實(shí)物模型，加深學(xué)生的理解。

（二）3D打印可以作為學(xué)習(xí)環(huán)境的條件。當(dāng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)或研究學(xué)生會(huì)通過(guò)老師的思考發(fā)現(xiàn)相關(guān)的原理和概念，一旦模型完成或快速驗(yàn)證，3D打印是創(chuàng)建學(xué)習(xí)環(huán)境的必要條件。提供快速原型快速完成任務(wù)并檢查結(jié)果。在課堂上，鼓勵(lì)學(xué)生設(shè)計(jì)各種能夠激發(fā)他們真正潛力的3D模型。因?yàn)槔蠋熆赡軟](méi)有足夠的時(shí)間來(lái)回答所有的問(wèn)題。因此，我們要理性引導(dǎo)學(xué)生，創(chuàng)造性地思考并幫助您的學(xué)生團(tuán)隊(duì)完成高思維板。

（三）3D打印可以有效融進(jìn)課堂。3D打印隨教程設(shè)計(jì)模式說(shuō)明而變化。3D打印技術(shù)應(yīng)用于中小學(xué)教育，加強(qiáng)師生之間的交流，學(xué)生的活動(dòng)和交流引導(dǎo)學(xué)生探索和發(fā)現(xiàn)，制造智力沖突，獲取知識(shí)3D打印技術(shù)是促進(jìn)學(xué)生合作學(xué)習(xí)的學(xué)習(xí)活動(dòng)的條件和工具，在“學(xué)”的教學(xué)模式中，教師起到引導(dǎo)和引導(dǎo)作用。通過(guò)這個(gè)免費(fèi)的開(kāi)發(fā)活動(dòng)，學(xué)生對(duì)探索新知識(shí)和事物的興趣會(huì)有所提升。

二、3D打印在中小課堂應(yīng)用過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題

（一）3D打印相關(guān)材料的難以獲得。3D打印機(jī)現(xiàn)在非常昂貴，雖然很多學(xué)校和教育機(jī)構(gòu)都有3D打印機(jī)，但是如果要打印高低地形模型，它們并不常見(jiàn)。使用小型3D打印機(jī)進(jìn)行打印需要花費(fèi)大量時(shí)間。特別是當(dāng)模型很大時(shí)，打印機(jī)的數(shù)量不是很準(zhǔn)確，而且有些3D打印機(jī)的渲染效果不夠準(zhǔn)確。而虛擬模型可以通過(guò)電腦達(dá)到同樣的效果。當(dāng)某些模型打印的材料過(guò)多時(shí)多重出版資金將超過(guò)非資助個(gè)人的收益。

（二）應(yīng)試教育使得素質(zhì)教育難以開(kāi)展。中小學(xué)應(yīng)試教育的局限性使得素質(zhì)教育的推進(jìn)更加困難。因此，3D打印課程的推廣在一定程度上受到了阻礙。學(xué)校和學(xué)生對(duì)3D打印課程不感興趣，課程專業(yè)師資不足是不被推廣的關(guān)鍵原因。目前，我國(guó)3D打印技術(shù)的應(yīng)用范圍還不是很廣，并且沒(méi)有一致的課程要求在中小學(xué)教授3D打印技術(shù)。

（三）3D打印培訓(xùn)體系不完善。在3D打印的過(guò)程中，3D建模和打印技術(shù)的推廣需要對(duì)教師進(jìn)行更專業(yè)的培訓(xùn)。目前，3D打印課程尚無(wú)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，部分城市和地區(qū)逐步通過(guò)發(fā)展當(dāng)?shù)亟逃k公室來(lái)改進(jìn)培訓(xùn)計(jì)劃和課程。

三、3D打印的發(fā)展策略

（一）政府與學(xué)校相結(jié)合共同推進(jìn)。政府應(yīng)該增加對(duì)教育設(shè)備的資助，特別是在中學(xué)。教育資源等將得到學(xué)校與各種企業(yè)的合作。建立3D打印實(shí)驗(yàn)室等的資金短缺。同時(shí)選擇型號(hào)時(shí)教師在使用3D打印時(shí)會(huì)安排課程，大部分設(shè)置時(shí)間是由于建模。并且需要很長(zhǎng)的時(shí)間來(lái)選擇一個(gè)明智的建模軟件來(lái)產(chǎn)生結(jié)果，教學(xué)一半的時(shí)間。與此同時(shí)，在模型的選擇上，教師在利用3D打印進(jìn)行教學(xué)時(shí)前期所需準(zhǔn)備時(shí)間較長(zhǎng)這主要由于建立模型需要花費(fèi)很多時(shí)間，因此，合理地選擇建模軟件能達(dá)到事半功倍的教學(xué)效果。

（二）推廣3D打印技術(shù)，完善初步體驗(yàn)。當(dāng)教師在黑板上畫一個(gè)平面圖來(lái)解釋一個(gè)多維和三維的事物時(shí)，3D打印機(jī)可以用來(lái)輔助教學(xué)，打印出相應(yīng)的物理對(duì)象，并結(jié)合適當(dāng)?shù)暮诎褰虒W(xué)，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中參考物理理解，從而提高教學(xué)質(zhì)量。3D打印課程已在中國(guó)部分地區(qū)開(kāi)展。統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合不同地區(qū)的發(fā)展，各地區(qū)可根據(jù)本地區(qū)的教學(xué)情況和發(fā)展情況，編制相應(yīng)的教材或詳細(xì)的教學(xué)目標(biāo)。學(xué)校也可以根據(jù)自己學(xué)校的發(fā)展情況編寫相應(yīng)的教材。

（三）引進(jìn)合適的技術(shù)人才，積極開(kāi)展培訓(xùn)活動(dòng)。此外，還需要開(kāi)設(shè)3D打印技術(shù)在課堂教學(xué)中應(yīng)用的教師培訓(xùn)課程。在課程開(kāi)發(fā)過(guò)程中，教師可以充分利用項(xiàng)目教學(xué)法對(duì)學(xué)生進(jìn)行相應(yīng)的項(xiàng)目教學(xué)。該課程分為理論和實(shí)踐兩部分，致力于有意識(shí)地培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和實(shí)踐能力，從而認(rèn)識(shí)到他們所想的就是他們所學(xué)的?；陧?xiàng)目的3D打印課程教學(xué)以學(xué)生為中心，以項(xiàng)目為導(dǎo)向。讓學(xué)生體驗(yàn)需求生成、模型設(shè)計(jì)、實(shí)體印刷、評(píng)估和改進(jìn)等一系列過(guò)程，體驗(yàn)科技給生產(chǎn)和生活帶來(lái)的變化，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力。

責(zé)任編輯 邱 麗