3D技術(shù)走進(jìn)科學(xué)課

王圓圓

[摘 要]在21世紀(jì)，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，技術(shù)對教育領(lǐng)域產(chǎn)生了重要影響。不斷更新的技術(shù)為教育提供了更多的可能性和機會。就如，一只小小的3D打印筆給學(xué)生的學(xué)習(xí)活動帶來了新的變化，使學(xué)習(xí)更加高效有新意，促進(jìn)了學(xué)生整體科學(xué)素養(yǎng)的發(fā)展。從利用3D技術(shù)深化學(xué)生對科學(xué)概念的認(rèn)識、借助3D技術(shù)降低創(chuàng)新思維物化的難度、STEM課程中納入3D技術(shù)、設(shè)計實驗材料時運用3D技術(shù)等四個方面，闡述3D技術(shù)對科學(xué)課的積極作用。

[關(guān)鍵詞]3D；科學(xué)；教學(xué)

[中圖分類號] G623.6 [文獻(xiàn)標(biāo)識碼] A [文章編號] 1007-9068（2018）27-0089-01

本文中的3D技術(shù)包含了3D打印筆和3D打印機，3D打印筆這是一支可以在空氣中書寫的筆，可以幫你把想象力從紙張上解放出來。如果你覺得二維的畫面不夠生動，想讓它變成三維的物體，3D打印筆能幫你做到。它會是小朋友手里有趣的玩具，也可以成為課堂教學(xué)中的重要助力。3D打印機則可以通過軟件、硬件配合建模。

一、利用3D技術(shù)深化學(xué)生對科學(xué)概念的認(rèn)知

感性認(rèn)識是進(jìn)行思維加工以形成科學(xué)概念的基本材料，是激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)動機和興趣的有效工具。感性認(rèn)識不足，是學(xué)習(xí)科學(xué)概念的主要障礙。因此，要使學(xué)生更好地掌握科學(xué)概念，必須創(chuàng)造一個適應(yīng)教學(xué)要求，借以引導(dǎo)啟發(fā)學(xué)生探索事物的共同特征和本質(zhì)屬性的學(xué)習(xí)機會，使學(xué)生獲得必要的、充分的感性認(rèn)識。實驗是獲得感性認(rèn)識的重要途徑。運用實驗來展示有關(guān)的科學(xué)現(xiàn)象的過程，可以使學(xué)生獲得更典型、更生動、更深刻、更能反映事物的本質(zhì)屬性和共同特征的感性認(rèn)識。

在三年級認(rèn)識常見材料——《塑料》一課中，學(xué)生們通過基本觀察和生活經(jīng)驗，認(rèn)識了塑料的部分特征和優(yōu)點。但是塑料“遇熱易熔化”“遇冷凝固”的重要特征不易被認(rèn)識感受到。那么在課堂上，我們就此開展了運用3D打印筆打印玩具的活動。學(xué)生們在教師的指導(dǎo)下，使用3D打印筆插電熔化線狀的彩色塑料絲，線狀的塑料絲在學(xué)生們的筆尖融化出來，在底板上遇冷形成了各式各樣的圖樣，“小椅子”、“鉛筆”、“立方體”一個一個出來了。學(xué)生們充分地體驗塑料的熔化與成型，認(rèn)識到了塑料的重要特征：遇熱易熔化，遇冷易凝固。

二、借助3D技術(shù)降低創(chuàng)新思維物化的難度

過去在教學(xué)中，我們也強調(diào)培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力，學(xué)生們在科學(xué)課上提出各種各樣的想法，如五年級《簡單電路》，學(xué)生們將知識運用于生活，制作腳踩門鈴，以及其他運用知識與創(chuàng)意制作的物品，如藥物紙巾盒，毛筆保護(hù)套，學(xué)生們將想法、紙上的創(chuàng)新的設(shè)計通過簡單的方法物化成實際的作品，但是作品過于粗糙。而且更多的創(chuàng)意想法，學(xué)生沒有能力去制作。如，《摩擦力》一課中，學(xué)生對椅子的改進(jìn)，無法物化實現(xiàn)。但是3D打印技術(shù)能降低學(xué)生們解決問題的難度，激發(fā)了孩子們動手做科學(xué)的熱情和動力，讓他們體驗到了動手改變世界的快樂，促進(jìn)了學(xué)生綜合素養(yǎng)的發(fā)展。

三、STEM課程中納入3D技術(shù)

STEM是科學(xué)（Science），技術(shù)（Technology），工程（Engineering），數(shù)學(xué)（Mathematics）四門學(xué)科英文首字母的縮寫，其中科學(xué)在于認(rèn)識世界、解釋自然界的客觀規(guī)律；技術(shù)和工程則是在尊重自然規(guī)律的基礎(chǔ)上改造世界、實現(xiàn)對自然界的控制和利用、解決社會發(fā)展過程中遇到的難題；數(shù)學(xué)則作為技術(shù)與工程學(xué)科的基礎(chǔ)工具。實際生活中發(fā)生的大多數(shù)問題都需要應(yīng)用多種學(xué)科的知識來共同解決，這對小學(xué)生來講，難度很大。如，面對課堂里模擬的真實情境，五年級學(xué)生根據(jù)要求，要設(shè)計、搭建出承受能力最強的橋梁，含平板橋、拱橋、斜拉橋，這對學(xué)生來講，難度不低。用以往教學(xué)中的吸管、A4紙、膠帶膠水等材料，橋梁做工粗糙，大量的時間花在粘貼、修正，學(xué)生們七手八腳亂作一團(tuán)。所以，我們改用3D打印技術(shù)，在3DONE軟件中，設(shè)計包含數(shù)據(jù)在內(nèi)的橋梁圖樣，并通過3D打印技術(shù)打印出來，之后再對橋梁承重進(jìn)行探究實驗。

四、設(shè)計實驗材料時運用3D技術(shù)

“動手做”的學(xué)習(xí)遠(yuǎn)比“看著學(xué)”要高效得多。在六年級科學(xué)《我們的地球》單元，學(xué)生普遍對地形地貌認(rèn)知粗淺，對識別和了解本地區(qū)地形特征存在障礙。道概念。利用3D打印筆，學(xué)生可以在認(rèn)識基本概念的基礎(chǔ)上，動手做、打印出相應(yīng)的地形特征，以及本地區(qū)或指定地區(qū)的地形特征，并做出修正。

同樣的，在認(rèn)識其他物體的特征中，我們也可以采用3D技術(shù)制作模型來提高學(xué)習(xí)效率，如人體的骨骼模型、大腦等人體器官。

綜上所述，現(xiàn)階段的3D技術(shù)對科學(xué)課堂的教學(xué)起到了積極的作用，更增加了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，使學(xué)習(xí)體驗更深入，學(xué)習(xí)更加高效，促進(jìn)了學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的發(fā)展。

[ 參 考 文 獻(xiàn) ]

[1] 花燕鋒，張龍革.3D打印技術(shù)在教育中的運用研究[J].中小學(xué)電教，2014（6）.

[2] 李克東，數(shù)字化學(xué)習(xí)（上）——信息技術(shù)與課程整合的核心.電化教育研究，2001（9）.

（責(zé)編 韋淑紅）