杨福

摘 要：随着互联网和创客时代的到来，以大数据、互联网及3D打印等为代表的信息技术对社会经济发展及学校人才培养都产生了重大影响。在基础教育领域，应用3D打印技术还处于初步、探索的阶段。科技进步极大的缩小了教育的区域性差异。文中介绍3D打印技术应用于中学的教学的背景和意义以及目前的发展现状，探索3D打印技术在中学教育中应用的有效途径，培养学生们的创意设计能力和创新思维能力，让学生通过”玩中做，做中玩”克服学习上的畏难及怯懦，树立学习的主动性与自信心。

关键词：3D打印技术;创新精神;探索运用

发达国家已经开始探索3D打印技术对教育的影响，并成立了相关的项目用以促进3D打印技术与教育的融合，从而培养出适应现代设计、制造潮流的人才，从而提高自身的竞争力。新媒体联盟（New Media Consortium，NMO在2013年地平线报告中提出，3D打印是未来四到五年内值得关注的新技术，它将带来教学、学习和研究领域的创新。英国及其它欧洲的一些国家也进行了3D打印的相关教学调研，以获得3D教学对学生课堂的专心度和学习成绩的影响。我国的3D打印普及和教育仍处于起步的阶段。国家当前十分重视3D打印技术和应用的发展。我国科技部已将3D打印技术纳入国家863计划，各地学校也开始进行有关3D打印课程的试点。国家也对中学的教师给与3D打印技术的培训。中学中普遍存的知识体系单一，思维固定化，基础知识薄弱化等弱点导致学生中普遍存在性格不自信，学习上畏难被动等负面情况。是否可以利用3D技术缩小教育的区域性差距？是否可以通过技术动手让学生克服学习上的被动，畏难心理？

1 3D打印在中学中的教学应用

3D打印技术是应用3D打印机打印出实物模型。因此，在中学教学中，学生已经学习到地理、物理、生物、化学等学科。在现阶段的中学教学中，教学道具仍然匮乏，尤其在经济不发达的地区，更是如此。教师基本无法使用道具进行演示，只能利用课件、播动画和视频来替代。学习知识不应该和活动情景分离而独立抽象存在，在情境中学习，与社会实践活动结合起来的学习将有利于学习的横向拓展和纵向深入。3D打印不受图形限制，可以打印出结构复杂的教学模型，教师将内部认知结构可视化，化抽象为具体，化复杂为简单问。理工科的课程中，实体化、可拆卸与装配、可运动的教学道具更能激发学生的兴趣和想象力。在制作个性化、非大批量的教学道具中，可以很好地利用3D打印的打印能力。通过3D打印的吸管可以让学生很好的理解物理连通器的原理（图1）。打印的恐龙头颅可以让学生在生物课上直观地学习动物骨骼。打印如图2的古乐器瓮可以让学生直观的感受到乐器的发声原理。图3中的陀螺让学生可以了解物理中的惯性原理，还可以接着它让学生了解70年代孩子们的游戏，感受到国家的发展与进步，培养他们的爱国情操。纯粹的理论学习使学生的大脑僵化。通过在我校实践开设了创意设计和3D打印于一体的“边学边做边动脑信息技术”课程后，把数学、语文、美术、科学、综合实践等课中的许多内容整合，通过让学生动手创意设计一些由3D打印组件组成的小发明小创造，让学生的想象力在“边学边做边动脑”中得到了发展。在课堂教学中引导学生展开想象，并采用3D打印技术把自己的想像变为实体，运用到学习和生活中去，能更加有效地培养学生的创新意识。

2 3D打印技术对教育的影响

2.1 对学生的影响

3D打印技术可以提升学生的学习主动性，培养学生的创新思维，给学生的“学习方式”带来新的思考。3D打印技术让抽象的教学概念更加容易理解，可以激发学生对科学、数学，尤其是工程和设计创意的兴趣，带来实践与理论、知识与思维、现实与未来三方面的相互结合。具体表现为：1）通过3D打印，让学生的想象更容易变成现实，培养学生的创新意识，鼓励学生的创新实践。2）学习运用简易建模软件，发展学生立体空间思维。3）通过3D打印实体的触觉过程，为学生建立一种新型的学习通道。4）选择贴近生活的建模主题，培养学生解决生活实际问题的能力。5）通过过技术动手让学生克服学习上的被动，畏难心理。6）通过3D打印实践建立学生的学习主动性，极大提高学习积极性。

2.2 对教师的影响

3D打印技术可以帮助教师探索新型的教学方法。教师借助3D打印技术可以为学生创建“体验式”学习中心和知识运用空间。学生通过主动参与到真实的实践活动中，亲自动手操作获得直接的学习体验，提高解决问题的知识与技能水平。教师也在教学中不断的提升了自己的学习，教学及技术水平。在利用3D打印技术辅助教学的过程中，学生的学习内容可以是专题探究学习。在探究学习过程中，教师为学生提供学习主题及设计纲要，学生主动地进行学习和探究。学生在专注于研究主题的同时，会自然地将3D打印机作为学习或探究内容的一部分。学生可以利用3D打印机将一个想法变成现实，将一个知识或问题以可视的打印作品呈现，有助于个性化和创新思维的发展。基于3D打印技术的自主学习能改善学习效果并伴随产生其他更广泛的利益，例如在物理和数学学科教学中，教师非常希望能成功地使用打印机来促进学生思考、推理和理解学科教学知识，并且开展学生为主导的实验。这种自主学习方式更大程度地将学习的主动权交给学生，让学生在3D打印技术支持下进行自主学习，将知识学以致用。这种突破性的新教学方法，不仅有利于学生个性化发展，而且有助于学生创新思维、逻辑思维和空间想象力的培养。

3 结束语

做为一名一线教师，实践开启了3D打印技术在中学教与学的探索，在实践过程中也遭遇一些問题。比如打印复杂模型时耗时、耗力的问题，网络软件与打印机接口契合的问题，教师和学生熟练使用3D打印机的问题等。如何将3D打印技术恰当有效地应用到中学学科教育中以优化教与学活动过程，提升教学质量，仍然是教育研究者值得探索的问题。

参考文献

[1]邢鸿飞.第三次工业革命[J].世界科学，2012（7）：10-11.

[2]朱敏.产业维新预言与现实[J].中国新时代，2013，（1）：87-88.