将3D打印技术应用于小学教学的尝试与探索

将3D打印技术应用于小学教学的尝试与探索

发表时间：2018-02-09T15:36:13.447Z 来源：《教育学》2017年12月总第132期作者：郭祖云[导读] 随着3D打印技术与学科教学进一步融合，3D打印技术将大面积走进中小学课堂。不难想象，3D打印技术将成为课堂教学中不可缺少的辅助教学手段。

郭祖云云南省昆明经济技术开发区信息产业基地实验小学650000

摘要：3D打印技术进入小学课堂并不是最核心的价值，核心价值是促进学生思维能力的全面发展，提升学生的核心素养。但是这需要学校、教师、家长等多方面的引导。相信在不久的将来，随着3D打印技术与学科教学进一步融合，3D打印技术将大面积走进中小学课堂。不难想象，3D打印技术将成为课堂教学中不可缺少的辅助教学手段。

关键词：3D打印技术尝试探索

一、3D打印技术应用于教学的优点

伟大的科学家爱因斯坦说过：“兴趣是最好的老师。”学生如果对某种事物产生了浓厚的兴趣，自己就会主动去求知，去探索，并在实践的过程中产生愉悦的心情。在设计过程中学生参与进来，通过参与设计、打印成品，孩子触摸到自己设计的成品，体验成功的喜悦。

在这个参与的过程中，他将知识融会贯通，将知识深深地印在脑海里，从而爱上科学。3D打印可以随时将设计图稿转化为成品，使生动直观的教学形式成为可能。3D打印可以培养中小学生的动手操作能力。研究表明，3D打印为学生提供了丰富的“动手实验的经验”。学生使用3D打印机打印物体获得了有目的的直接经验。3D打印将学生脑海中的抽象概念和设计引入现实生活中，对教师教学内容中的抽象概念或科学过程进行了可视化展示，更好地发挥“抽象的经验”在学习中的作用，使学生获得更多的认知体验，提高思维能力，提升核心素养。

二、3D打印技术在数学教学中的应用概况

英国发明家詹姆斯·戴森爵士在谈到新的设计与技术课程时，特别提到3D打印技术项目。他表示，希望学校能教给小学生最先进的技术，为英国工程行业的人才储备奠定基础。早在2012年，英国教育部就选取了21所小学作为试点学校，让他们尝试着在科学、技术、工程、数学和设计与技术的课堂中教授和使用3D打印技术。2013年，英国教育部大臣迈克尔·戈夫就表示，希望把3D打印技术项目引入小学的课堂，以促进科学、技术、工程、数学和设计与技术学科的教学，也希望学校能够开发并推广使用这一技术的有效教学方法。目前，虽然3D打印技术已经广泛应用于一系列工业产品和零件的原型设计与制造，但在学校教育中，3D打印技术仍是一个新生事物。

小学数学空间与图形知识主要包括：图形的认识、测量、图形的运动、图形与位置。3D打印技术教学模型的设计，可以使学生感受到从现实生活的实景情境中抽象出图形的过程，也可以使学生体验图形的内部结构、图形的旋转运动、图形与位置的测量。如果让学生自己动手打印组装式空间模型，学生就可以体会从局部到整体或从整体到局部的空间感，帮助学生理解从立体图形到平面图形或从平面图形到立体图形的过程。由此可见，利用先进的3D打印技术对于发展学生的空间观念，拓展学生的感觉和知觉，促进学生的思维能力的进一步发展，提高数学课空间与图形知识的教学效果都具有无可比拟的优势。为了适应教学改革这一新趋势，西安交通大学附属小学已经建设了学生3D打印实验室。

三、基于3D打印技术增强教学效果的策略

1.空间思维和循序渐进。空间思维是数学思维的重要组成部分。在过程中，教师要注重渗透空间思维，通过引导学生尝试分类、组合、搭建等教学活动来增加学生的知识体验，积累学生空间与图形方面的经验，提高学生的数学思维能力。空间与图形教学贯穿于小学教育的整个过程，每个年级的教学内容都有侧重点，各个知识点之间有知识的层次和联系。数学教师就要充分考虑不同年级空间图形知识点之间的联系，把握知识的完整性和学生的可接受程度，做到循序渐进。在小学三、四年级教学中，教师通过采用3D打印技术，帮助学生从空间内容结构的直观性出发，建立空间概念，使学生更容易理解空间图形形成和内部结构。而在五、六年级，可以让学生独立设计空间模型，培养小学生的创造性思维。

2.师生互动和学生自主体验式教学。低年级的学生处于空间思维较弱的阶段，空间感不强，学生不容易想象空间图形的形成过程；高年级学生空间思维比较强，处于空间认知兴趣强烈阶段，具有自己动手操作的意愿。采用3D打印空间模型，既可以使小学生比较直观地了解空间图形，又可以通过自己动手制作体验空间图形的组成，方便小学生进行操作体验和经验积累，这有利于小学生空间观念的培养。让学生自主设计和打印课堂教学中的空间模型，学生从观察图形的大小、想象图形的形状、思考图形的运动等活动中，提高空间想象能力和图形的理解能力，这才是学习空间与图形知识的最关键途径。教师的职责在于描述空间形状和创设情境，让学生自主设计空间模型，并采用3D打印技术自主制作出立体实物。教师可以给予提示或指导，也可以结合教学内容向学生提问。学生可以想办法解决教师提出的问题，增强适应能力和解决问题的应变能力。

3D打印技术进课堂改变了我国的教育模式，使课堂教学形式变得生动活泼，提高了教学质量和效果。参考文献

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[2]徐秋芳 3D打印技术在创客教育中的应用与实践[J].小学生（教学实践），2017，06：92。

[3]吴惠萍 3D打印对推动小学教育创新发展的作用分析[J].现代职业教育，2017，06：74-75。

[4]左园园基于3D打印培养小学生创造性思维的教学设计研究[D].山东师范大学，2017。