3D打印技術在中小學教學中的應用
發布日期:2017-07-27
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當前，3D打印技術正逐漸步入人們的視野。2013年北京召開的首屆世界3D打印技術產業大會成立了世界3D打印技術產業聯盟，標志著3D打印技術真正進入了大規模應用和研究的階段。目前，在教育領域，特別是中小學基礎教育領域，3D打印技術的應用還是一個嶄新的領域，有許多問題值得研究和探討。
3D打印技術教學應用理論依據
學習理論、教學理論以及“經驗之塔”理論都為3D打印技術在教學中的應用提供了很好的理論依據。學習理論是心理學中最核心，也是發展最成熟的領域之一。不管是華生的行為主義學習理論，還是斯金納的操作性條件作用學習理論，都能有效地指導3D打印技術在教學中的實踐活動。教學理論中的實驗法教學方法，讓3D打印技術有充分的用武之地。
實驗法是學生在教師指導下，運用一定的儀器設備進行獨立操作，觀察和研究這種操作引起的現象和過程，以獲取知識的教學方法。實驗法的基本形式是學生在教師的指導下獨立自主地學習。實驗法的優點在于，學生通過親身活動，從感性知識過渡到理性知識，認識的過程比較完整。通過這種學習，學生的觀察能力、獨立思考能力、動手能力得到了很好的鍛煉；求實的科學態度、探究的科學精神、熱愛科學的情感也得到了培養。
總之，無論是在班級授課制的教學活動中，還是在個人的自主學習中，我們都要善于用技術來武裝自己，讓抽象的更具體，讓具體的更形象。具體的學習經驗是抽象經驗的基石，所以，我們要用好具體的學習經驗的基礎，以便更好地與抽象的學習經驗相結合。綜上所述，3D打印技術在本質上是多媒體技術的延伸，是虛擬現實技術的延伸，它拓展了人的感覺和知覺，促進了人的思維能力的進一步發展，它與教學的融合勢在必行。
3D打印技術教學應用案例
3D打印技術作為多媒體技術的新成員，其在中小學教學活動中的應用才剛剛起步。這里略舉幾例，加以說明。
1、語文學科
中小學都有說明文的教學，3D打印技術可以在這類教學中發揮積極的作用。如初中語文《人民大會堂》一課的教學。這篇課文比趙州橋的難度大多了。因為人民大會堂的結構比趙州橋更復雜。以往的教學主要是靠學生對文字的理解來掌握課文內容，最多也就是找些圖片和視頻幫助學生來理解人民大會堂的結構和功能。有了3D打印技術后，老師可以給每位同學打印出一個“真實”的人民大會堂供學生課前預習、課上討論、課后研究，整個教學過程變得生動活潑，充滿樂趣，教學效率自然會有很大提升。
2、數學學科
數學學科中關于立體幾何，在中學和小學都有相關的內容。這部分內容對于學生來說，往往都是難點。以往在這部分教學內容上，教師大多采用畫分解圖，或者通過削蘿卜等方法幫助學生理解幾何體的變化。這些教具的準備往往費時費力，效果卻不理想。
現在有了3D打印技術，教師可以很方便地給學生打印出所需的幾何體，根據需要實際切割或做其他的變化，這樣的教學真是事半功倍，一下子就破解了問題的難點。如，初中的學生很難知道一個圓柱體被攔腰斜切一刀，得到的截面是一個什么圖像？學生自己畫圖或者教師畫圖幫助解釋，學生都難以理解。而在3D打印技術的幫助下，這個問題就變得非常容易了。學生可以自己在3D打印出的實物上斜切一刀，再對截面圖做進一步的測量、計算，自己就會得出結論。最后再進一步由感性知識上升到理性知識，從而實現知識的深化。
3、英語學科
英語學科學習必須掌握大量單詞。以水果學習為例，我國南北方水果品種差異很大，有很多學生沒有見過異地的水果。譬如，北方的學生可能沒有見過南方的熱帶水果荔枝、黃皮、火龍果、菠蘿蜜、蓮霧、佛手瓜等等，而南方的學生可能沒有見過毛杏子、李子、桑葚、石榴、櫻桃等等。以往在學習這些單詞時，最多也就是找些圖片幫助學生記憶。現在，如果學生沒有見過某種水果，老師可以馬上用3D打印機打印出一個“真實”的水果給學生，這樣，有了感性認識做基礎，記憶單詞就簡單多了。
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