如何在小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)中利用3D打印技術(shù)培養(yǎng)學(xué)生的空間感

魏弘

摘? 要：數(shù)學(xué)教學(xué)具有一定的復(fù)雜性與抽象性，只有讓學(xué)生切身體會(huì)，融入空間中，能夠產(chǎn)生一定的空間思維，繼而實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)學(xué)生的空間感的目的。3D打印技術(shù)具有較強(qiáng)的空間特性，在數(shù)學(xué)教學(xué)中能夠發(fā)揮出一定作用，促進(jìn)現(xiàn)代信息技術(shù)與空間模型技術(shù)的有效結(jié)合，讓學(xué)生產(chǎn)生強(qiáng)烈的空間思維。數(shù)學(xué)學(xué)科中包含各類(lèi)圖形相關(guān)知識(shí)，呈現(xiàn)出一定的空間特征，因此，在小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)中合理應(yīng)用3D打印技術(shù)有著重要作用。本文主要對(duì)小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)中如何利用3D打印技術(shù)培養(yǎng)學(xué)生的空間感進(jìn)行分析，提出了一些建議。

關(guān)鍵詞：小學(xué)數(shù)學(xué);3D打印技術(shù);空間感

在社會(huì)經(jīng)濟(jì)的推動(dòng)下，3D打印技術(shù)有了較大進(jìn)步，在數(shù)學(xué)教學(xué)中的優(yōu)勢(shì)也逐漸凸顯，很多教師都在小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)中對(duì)3D打印技術(shù)進(jìn)行了應(yīng)用，取得了較好效果。數(shù)學(xué)學(xué)科中涉及到各種立體圖形，如果小學(xué)生的空間感不強(qiáng)，將難以有效理解圖形的含義，在解題中會(huì)出現(xiàn)多種問(wèn)題。3D打印技術(shù)屬于一種空間模型技術(shù)，能夠幫助學(xué)生深入了解圖形的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，明確圖形所代表的深層含義，進(jìn)而更好學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)知識(shí)。

一、小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)中3D打印技術(shù)的應(yīng)用概要

3D打印技術(shù)屬于一種快速成型技術(shù)，主要利用一些可粘合材料對(duì)數(shù)字模型文件進(jìn)行逐層打印，進(jìn)而形成相應(yīng)的物體。這種技術(shù)在許多領(lǐng)域都得到了廣泛應(yīng)用，包括醫(yī)療、工程、珠寶等領(lǐng)域，發(fā)揮了較大作用。隨著小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)中現(xiàn)代信息技術(shù)應(yīng)用的不斷加強(qiáng)，如何通過(guò)3D打印技術(shù)對(duì)學(xué)生的空間感進(jìn)行培養(yǎng)逐漸引發(fā)社會(huì)的思考，也成為教育領(lǐng)域面臨的重大挑戰(zhàn)。

目前小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)的內(nèi)容較多，主要包括空間與圖形、數(shù)與代數(shù)、統(tǒng)計(jì)與概率、綜合與實(shí)踐等內(nèi)容?；跀?shù)學(xué)學(xué)科自身特性，教師需注重培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維、數(shù)據(jù)分析、幾何直觀、符號(hào)意識(shí)等方面的能力，還要注重提高學(xué)生的自主學(xué)習(xí)意識(shí)、創(chuàng)新意識(shí)、應(yīng)用意識(shí)，而這些要素都與學(xué)生的空間感之間有著緊密聯(lián)系，因此，通過(guò)3D打印技術(shù)培養(yǎng)學(xué)生的空間感至關(guān)重要。

小學(xué)數(shù)學(xué)中空間與圖形的知識(shí)較為復(fù)雜，主要包括：圖形運(yùn)動(dòng)、圖形位置、圖形測(cè)量等知識(shí)。在3D打印技術(shù)的作用下，教師可設(shè)計(jì)出相應(yīng)的立體模型，讓學(xué)生從抽象的思維中逐漸向具體方向轉(zhuǎn)變，深入了解圖形的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、運(yùn)動(dòng)規(guī)律。教師也可讓學(xué)生自行組裝相應(yīng)的立體模型，這樣能夠更好地幫助學(xué)生領(lǐng)會(huì)模型局部、整體的空間形態(tài)，產(chǎn)生強(qiáng)烈的空間感，這為學(xué)生邏輯思維能力的提高準(zhǔn)備了條件，確保了學(xué)生的數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)效果。

二、小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)中通過(guò)3D打印技術(shù)培養(yǎng)學(xué)生空間感的方法

（一）滲透空間模型思維

數(shù)學(xué)思維中的重要一項(xiàng)便是空間思維，這也是培養(yǎng)學(xué)生空間感的重要因素，因此，增強(qiáng)學(xué)生的空間思維至關(guān)重要。在開(kāi)展小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)時(shí)，教師可加強(qiáng)對(duì)學(xué)生的引導(dǎo)，多進(jìn)行一些教學(xué)活動(dòng)，讓學(xué)生能夠積累空間與圖形的相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，為空間感的形成做準(zhǔn)備。教師可通過(guò)3D打印技術(shù)建立相應(yīng)的空間概念，讓學(xué)生直觀了解到空間圖形的形成過(guò)程，并鼓勵(lì)學(xué)生自主設(shè)計(jì)相應(yīng)的空間模型，這樣就能更好培養(yǎng)學(xué)生的空間思維。例如在小學(xué)五年級(jí)數(shù)學(xué)下冊(cè)教學(xué)中需要學(xué)習(xí)長(zhǎng)方體，教師可先通過(guò)3D打印技術(shù)建立相應(yīng)的長(zhǎng)方體模型，讓學(xué)生通過(guò)概念和規(guī)律聯(lián)想長(zhǎng)方體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、形成過(guò)程。之后教師可讓學(xué)生依據(jù)自身掌握的知識(shí)設(shè)計(jì)長(zhǎng)方體模型，深入了解長(zhǎng)方體的各種規(guī)律，形成相應(yīng)的空間感，以此更好地進(jìn)行數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)。

（二）增強(qiáng)課堂交流互動(dòng)

小學(xué)生的空間思維不強(qiáng)，抽象意識(shí)也較差，而在3D打印技術(shù)的作用下，學(xué)生可直觀了解相應(yīng)的立體圖形，但這也需要教師的有效引導(dǎo)、課堂的有效互動(dòng)為基礎(chǔ)，因此，提高課堂互動(dòng)性有著重要作用。小學(xué)生可通過(guò)自己動(dòng)手制作模型來(lái)體驗(yàn)相應(yīng)的空間形態(tài)，從圖形大小、形狀、運(yùn)動(dòng)的觀察中來(lái)提高自身的空間圖形理解能力，進(jìn)而增強(qiáng)學(xué)生的空間感。例如小學(xué)六年級(jí)數(shù)學(xué)下冊(cè)教學(xué)中需要學(xué)習(xí)圓柱體的表面積，教師可利用3D打印技術(shù)制作出圓柱體實(shí)物，并結(jié)合課程內(nèi)容向?qū)W生進(jìn)行提問(wèn)。學(xué)生可自主觀察圓柱體的大小、結(jié)構(gòu)，依據(jù)制作過(guò)程聯(lián)想出圓柱體的內(nèi)部情況、空間形態(tài)，與同學(xué)之間積極交流溝通，之后在結(jié)合掌握的知識(shí)解決教師所提出的問(wèn)題，進(jìn)而增強(qiáng)學(xué)生的空間感。

（三）聯(lián)系學(xué)生生活實(shí)際

在小學(xué)數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)過(guò)程中，教師須了解學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，結(jié)合生活實(shí)際，并利用3D打印技術(shù)制作出學(xué)生感興趣的事物，這樣能夠更好帶動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)思維，促進(jìn)學(xué)生空間感的形成。例如在小學(xué)一年級(jí)數(shù)學(xué)教學(xué)中，學(xué)生需要認(rèn)識(shí)立體圖形時(shí)，教師可讓學(xué)生自主聯(lián)想生活中一些具有立體形態(tài)的事物，包括山水、植物等內(nèi)容。之后教師可讓學(xué)生自主通過(guò)3D打印技術(shù)制作出相應(yīng)的空間模型，教師再將這些模型與課程內(nèi)容進(jìn)行緊密結(jié)合，幫助學(xué)生拓展空間思維，進(jìn)而更好增強(qiáng)學(xué)生的空間感。

三、結(jié)束語(yǔ)

數(shù)學(xué)知識(shí)具有一定的抽象性和復(fù)雜性，涉及到多種空間概念和圖像概念，如果教師只是依據(jù)相應(yīng)的教案進(jìn)行講解，不注重隨機(jī)應(yīng)變，將會(huì)導(dǎo)致學(xué)生難以有效理解相應(yīng)的數(shù)學(xué)知識(shí)，給學(xué)生的數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)帶來(lái)不理影響。3D打印技術(shù)則能較好幫助學(xué)生理解空間概念，明確各類(lèi)圖形的含義，從抽象認(rèn)知轉(zhuǎn)變?yōu)榫唧w認(rèn)知。因此，教師可對(duì)3D打印技術(shù)進(jìn)行合理應(yīng)用，幫助學(xué)生更好了解數(shù)學(xué)規(guī)律，為后期的數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)做好準(zhǔn)備。

參考文獻(xiàn)

[1]徐碧珍.小學(xué)數(shù)學(xué)圖形教學(xué)中學(xué)生空間觀念的培養(yǎng)[J].新課程（教師版），2013，（3）：36.

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