3D打印在小学创客教学中的探索

刘翔飞

摘要：随着工业化4.0概念的出现，互联网技术与人工智能将是社会发展的趋势，3D打印技术的成熟已应用于工业、建筑、医疗和军事科技领域，民用领域的应用促使了D打印技术的发展，以未来为出发点，新世纪的新班人必将是我们今天的学生，小学创客创新实践课程必然会由3D打印技术的呈现，为教学提供必要的支持，提升课堂魅力。

关键词；3D打印；创客教育； 创新教学

一、引言

鉴于3D打印技术快速成型的技术优势，随着社会科学技术的发展与进步，中小学信息技术教育发生了质和量的变化，而创新教育教学思路的变革，使得教育+技术的结合应该日益紧密。把3D打印技术和三维建模课程运用于基础教育，通过创新融合来辅助课堂教学，成为提高学科教学效果的一种方式，为课堂带来新的变革。近几年，我国中小学大力开展的创客教育，更是体现了这一创新教育发展的趋势。

二、3D打印技术与创客教育

（一） 3D打印技术的发展和原理

3D打印技术的出现是在上世纪90年代中期，于近十年开始普及应用，打印的实物需要借助三维建模软件来实现，专业的建模软件有应用于工业产品设计的Pro-E、UG NX 、Solidworks等，生活家装的3Dmax、制作谷歌地图的Sketch Up、应用于教学应用的Autodesk 123D、3Done等等来满足我们各方面的3D建模的应用。3D打印采用的是逐层迭加增材式成形加工技术。根据精度和行业以及用途，现有的3D打印技术有UV固化成型技术、融塑逐层迭加成型技术、激光金属粉末融固技术等。

（二） 3D打印技术应用的意义

随着3D打印技术的成熟，应用于各个领域，如玩具产品快速打样、珠宝首饰制作、工业产品设计、建筑应用与模型、汽车设计与制造、航天与军事、生活与医学等从生活到高端科技。创新模式支撑着个性化和高级项目的实现，同时也催生出服务模式的专业创新。

（三） 创客教育的概念

创客指不以赢利为目标，把创意转变为现实的人，创客（Mak-er）“创”指创造，“客”指从事某种活动的人，“创客”本指勇于创新，努力将自己的创意变为现实的人。

创客教育即过程性的实践教育、体验式的学习、创新性教育的变革。它可以激发学生主动学习的意识和行为，忠于理想，勇于创新，敢于实践和乐于分享。

（四）3D打印技术能激发学生学习的兴趣

3D打印技术的运用，利用它的建模功能来辅助立体几何的直观学习，使学生们更加直观的了解和学习。在学习和实施的过程中切实地参与到各个环节，既能思考问题，给出问题、也能解决问题。在老师的指导下也是学生们项目作品实施的合作者，共同探索研究的体验式学习，不仅激发学生们学习的兴趣，还能能培养他们的创新思维与实践能力。

三、3D打印课程在小学创客教育教学中应用思考

（一）3D打印课程在教育中的意义

利用3D打印技术的立体呈现功能以及快速成形效果，借助它3D立体图像，对于建模课堂教学有着深层次的意义,也可以进行各学科的教学融合。例如，在数学课几何图形的内容，可以从平面几何逐渐深入到立体几何，讲解平面图形不好理解，学生之间空间思维和想象能力都存在不同的差距，单纯的讲解很难让学生明白和理解，通过3D立体图像，学生就可以从各个面和角度来观察，切实的理解和学习。利用3D构建出来的立体模型，它真实的体验性与可观察性都要好很多，增强课堂氛围和表现力，还能提高课堂教学的效率和学习效果。

（二）3D打印课程促进教师的成长

新技术在课堂上的应用，意味着教师需要接受学习新的操作技术和技能。对于一个科创教师，在课堂教学中引入3D打印技术和3Done系统软件平台，不仅需要他们及时学习和更新自己的教学技能，同时也要使自身快速的融入新技术的应用。

将3D打印技术应用于辅助教学，在教育领域也是一种新鲜的事物，需要进行不断的探索研究，结合它的特点才能将其优势最大的发挥出来，而这些都是对教师对教育的热情及实践能力的考验。

（三）助进学生创新思维的形成和自主探究学习的能力

兴趣爱好能促成学生们创新思维的形成，通过培养自主探究的学习能力来激发学生们乐于学习的主动性。兴趣即是学习中最好的老师，当有了这种积极的学习兴趣，学习不是负担，而是变成一种享受。当主动学习成就他们探究能力的同时，学习的过程中即需要去发现和提出问题，还需要具备问题解决的能力，过程中去完善去修饰，无形之中就会助成创新思维的培养。

（四）3D打印创新实践教育在实施过程中的问题与建议

学校创客教育的开展，3D创意设计作为校本课程的一部分，通过对3D设计、3D模型打印实操的项目式教学，撑握计算机3D建模的能力、三维空间思维的理解能力、动手实操能力以及发现解决问题的能力。小学阶段创客课程主要以科技小制作、结构拼图、创意绘画等基础的训练。根据学生们学习情况到综合能力的积累，3D创意设计这样一门创新课程，在教学过程中或多或少会遇到一些困难。

1.学生的信息技术基础相对较低

每个学生信息技术基础能力和信息素养参差不齐。由于在小学阶段不同学生所处学校的条件不同，学习信息技术知识的时间、程度不尽相同，使得学生们在信息技术掌握和应用的能力上有较大的差别，给教师的教学、备课的分层梯度和复杂程度也随之增加了。

2.学生自主学习和探索的能力较弱

在日常的教学中，大部分学科的课堂都是以老师讲授为主的教授式课模式。这种教授模式有一定的弊端，学生往往开始的时候会认真听讲，但在操练的时候很多只能做完一部分，后部分的内容只能在回忆中模糊的完成操作。这种被动的教授模式，学生要追着老师的思维跑，认真的学生还好，那些不认真听讲的学生，基本上就比较麻烦，更谈不上要跟上节奏了。

3.学生创新意识和创新思维能力的缺乏

3D打印创意设计课程的开展，需要学生具有较好的创新思维和能力去设计出一些新型具有创意的、前瞻性的项目作品。由于每一个学生的空间感和抽象思维能力都不径相同，习惯了老师传统的教授模式，40分钟的课堂做不到重复讲解，授课演示也只有内容的针对性，对于基础较弱及接受力相对较差的学生来说，就会慢慢的失去信心和学习的兴趣，思维固化不能崔生出思维创新，也打不开他们的空间想像力，导致创新思维和意识能力的缺乏。

结语

通过对3D打印这种创新教学课程的实践，激发学生们积极学习的兴趣，在创客教学实施过程中，学生们整体学习面貌有了改善，由原来在教室发呆、无所事从到现在的争相讨论建模的思路、分享好的方法，课堂氛围良好。目前国内开发的3D教育建模软件操作简单，上手容易，有利于快速培养学生的设计能力和创新思维。利用3D打印机快速的把设计的三维模型变成看得见、摸得着的实物，增加了学生成就感，大大激发他们创作的热情。通过对3D打印项目及作品的路演、展示与交流的过程中进行自述、互评和问题答辩的形式，收取意见对项目作品不断完善，增加获得感。实现了学生在实施过程中的深度参与，着实提高教学的效果。全面改善学生们的学习面貌，增加学生们积极学习的兴趣和参与度。既能达到教学目标又能让学生们的知识与技能得到提升，体现了创客教育中在做中学与玩中学的理念，让主动学习成为主流。

参考文献

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[2]百度百科，[3]李青，王青.3D打印：一种新兴的学习技术. 远程教育杂志，2013（4）：29-35.

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[5]银涛,3D打印技术在中小学教学中的应用探讨.教育研究，2017

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