3d打印技術在中小學教學中的應用

1、3D打印技術在中小學教學中的應用——以英國中小學課堂引進以英國中小學課堂引進3D3D打印技術項目為例打印技術項目為例作者簡介：李柯影，東北師范大學計算機科學與信息技術學院碩士研究生，研究方向為現代遠程教育，Email:liky086＠nenu.；鄭燕林，東北師范大學計算機科學與信息技術學院（吉林長春130117）。內容提要：3D打印技術基于“設計即生產”的基本理念，通過支持學生在學習過程中的深度體驗與參與發(fā)展學生的創(chuàng)造性思維和跨學科思維

2、，同時也有助于提升學生的實踐能力。該文主要分析英國中小學在學科教學中引入3D打印技術的目標指向、應用方式，并分析影響3D打印技術在學科教學中有效應用的相關因素，為探索教師在學科教學中適當應用3D打印技術提供參考。關鍵詞：英國3D打印技術學科教學創(chuàng)新設計體驗式學習3D打印技術以計算機輔助設計(CAD)軟件生成的或通過實體掃描設備掃描實物所獲得的數字模型文件為基礎，運用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料，通過“積層造型法”逐層打印材料層創(chuàng)建物體，

3、主要用于原型設計以及組件或產品的制造[1][2]。3D打印技術實現了“設計即生產”的創(chuàng)想，具有快速生成的特點，不但能夠實現從零件設計到整體設計的跨越，而且所“打印”的產品，較之傳統(tǒng)方法所生產的產品具有更強的穩(wěn)固性、更精密的結構，支持更有創(chuàng)意的設計與生成，因此近年來在機械制造、生物醫(yī)藥、建筑設計、藝術創(chuàng)造等多個領域受到越來越多的關注[3]。雖然3D打印技術在上述多個領域的應用受到關注，但目前針對3D打印技術在基礎教育領域深入應用的系統(tǒng)研究

4、相對較少。英國教育部及相關組織機構于20122013年實施了為期一年的探究3D打印技術在學科教學創(chuàng)新中的應用，該項目不僅取得了實質性教學應用成果，而且推動了3D打印技術在教育領域中的應用，為更多學校引進3D打印技術，變革教與學的模式起到示范與引領作用。本文結合英國3D打印技術教學應用案例，深入分析3D打印技術在英國中小學教學中應用的目標指向、應用效果及影響因素，探究3D打印技術在教學應用推廣時需要注意的問題，希望為學校教育引入3D打印技

5、術提供一定的參考。一、3D打印技術在英國中小學教學中應用的目標指向“體驗式學習中心”的學習內容可以是一個專題的探究學習，也可以是單一知識或問題的學習與探究，還可以僅是一個創(chuàng)意的實現，甚至是這三者的交叉融合。在專題探究學習活動中，教師需要給學生提供一個主題及其設計綱要，并期望學生能對該設計做出自己的選擇，主動地進行學習和探究。學生在專注于研究主題的同時，會自然地將3D打印機作為學習或探究內容的一部分。針對后兩種學習內容，學生可以利用3D打

6、印機將一個想法變成現實，將一個知識或問題以可視的打印作品呈現，有助于個性化和創(chuàng)新思維的發(fā)展。例如，沃特福德男子文法學校(WatfdGrammarSchoolfBoys)的學生打印出各種代數方程的3D圖形[5]?！绑w驗式學習中心”的學習方式可以是協(xié)作學習，也可以是自主學習，前者是實現“共享”理念的有效方式，而后者在實踐中已經證實了3D打印技術對學生個性化學習起著重要的支持作用。在20122013年英國3D打印技術走進校園項目研究中發(fā)現：基

7、于3D打印技術的自主學習能改善學習效果并伴隨產生其他更廣泛的利益。例如在物理和數學學科教學中，教師非常希望能成功地使用打印機來促進學生思考、推理和理解學科教學知識，并且開展學生為主導的實驗。這種自主學習方式更大程度地將學習的主動權交付學生，讓學生在3D打印技術支持下進行自主學習，將知識學以致用。這種突破性的新教學方法，不僅有利于學生個性化發(fā)展，而且有助于學生創(chuàng)新思維的培養(yǎng)。通過身臨其境地制造和分享所產生的學習行為，對學習或知識獲得具有實

8、際效益，而且3D打印技術是為教師和學生提供體驗式學習機會、為學生創(chuàng)建知識運用空間的重要支撐技術。體驗式學習讓學生更容易理解知識的內涵，在實踐中有效應用知識是強化知識、體現知識的價值。這種新的教學方法，有利于促進學生主動參與學習與探究活動，培養(yǎng)學生的協(xié)作意識以及發(fā)展學生的創(chuàng)新思維和自主學習能力。二、3D打印技術在英國中小學不同學科教學中的應用3D打印技術在英國中小學不同學科教學中的應用，多角度展示3D打印技術在促進學科教與學的功能的優(yōu)勢和