3D打印筆在小學生立體創(chuàng)意模型制作中的應用探索與實踐

龐雯

摘 要 立體創(chuàng)意模型制作是一項培養(yǎng)學生空間想象能力和表現(xiàn)能力的專業(yè)基礎項目，近期使用3D打印是最近模型制作課程常用的手段。相對于3D打印機操作成本高，耗材貴，使用不便捷以及不容易攜帶等問題，3D打印筆更容易在小學生中使用，特別是在小學立體創(chuàng)意模型課程方面進行應用探索與實踐結果證明，小學科技和美術課程中引入3D打印筆教學后可以實現(xiàn)模型制作與3D打印筆的有效結合，充分提高了學生的思維能力以及空間想象力，豐富了小學課堂的教學模式，有助于3D打印技術在教育中發(fā)揮應有的作用，幫助學生養(yǎng)成良好的思維能力，培養(yǎng)創(chuàng)造性思維。

關鍵詞 3D打印筆 立體創(chuàng)意模型制作 空間想象能力

中圖分類號：G434文獻標識碼：A

3D打印技術又稱為“快速成型技術”（Rapid Prototype），目前，很多國家和組織都開始探索3D打印在教育領域的應用，但是3D打印機操作成本高，耗材貴，使用不便捷以及不容易攜帶等問題無法在基礎教育領域普及性使用。兒童3D打印筆這一種新興科技，在最近幾年出現(xiàn)在我們的視野中。這種科技具有操作簡便、價格實惠等方面的特點，不僅如此，兒童使用3D打印筆有利于提高自身審美能力以及動手實踐等能力。

近年來，我校大力發(fā)展科技模型教學，3D打印筆具有變平面物體為立體的能力，可以滿足兒童對未知事物的求知欲。對此，本文以小學立體模型制作課程為例，對3D打印筆在課程作中的應用探索與實踐進行闡述。

1 3D打印筆技術簡介

3D打印筆的主要工作流程是在一個獨立設備中加入熱擠壓頭，之后將單片塑料放入設備尾部，在220℃的溫度下塑料會被溶解，隨后在筆尖部位流出，而且由于塑料還可以在極短時間中凝固，因此可以瞬間固定。除此之外，任何具有耐高溫屬性物體的表面都可以進行3D打印筆的創(chuàng)作，在某種情況下空氣也是3D打印筆的工作場所，3D打印筆的工作的唯一必需品是電，只要拿上3D打印筆，無需電腦的幫助任何人都是“神筆馬良”。

2小學立體創(chuàng)意模型制作課程的特點

2.1打破學科壁壘，創(chuàng)新了學生的課程設計

使用3D打印筆進行教學，可以幫助學生感受多樣化的學習體驗，跨越學科之間的鴻溝，合理整合科學與美術等學科的教學資源。由本校美術和科學學科設計的3D打印筆立體模型制作課程內容包括三個方面：生活用品類，汽車模型類以及建筑模型類，這些內容在美術課上只能是一幅好看的繪畫作品或平面設計，但使用3D打印筆，甚至可以直接在空氣中作畫，將孩子的繪畫延伸到實際三維空間。對于科技模型制作來說，學生可以在自己設計制作的立體模型中增加馬達或燈飾，讓孩子直接從設計轉入實踐，享受成果。

2.2充分發(fā)揮協(xié)作能力，培養(yǎng)學生合作精神

立體模型往往不是一個，很多時候會是一組，這就需要同學之間的小組合作，而在主題式項目學習中側重于通過小組學習方式進行學習，使學生在任務過程中提高協(xié)作能力。

3 3D打印筆在小學生立體創(chuàng)意模型制作中的應用

小學創(chuàng)意模型制作是一項科技類的課程，主要為少年提供學習、體驗和實踐的“創(chuàng)客教育”社會公益活動。小學創(chuàng)意模型制作主要包括日常生活類（分類垃圾桶、美術設計類）、汽車類型設計、建筑模型設計等等。

3.1課程目標

小學創(chuàng)意課程的主要教學目標是為了讓學生在使用3D打印筆的過程中將虛擬世界與實體世界進行連接，從而做到對學生空間想象能力的提高，對學生的創(chuàng)新與設計思維進行拓展，全面提高小學生的想象力與創(chuàng)造力。

3.2教學內容

在小學創(chuàng)意課程中主要創(chuàng)設了三個任務情節(jié)。在對三個任務進行研究的過程中幫助學生體會3D打印的優(yōu)點，不斷搭建現(xiàn)實與想象的橋梁，做到學科知識之間的連接。

（1）環(huán)保垃圾桶。生活過程中會制造各種各樣的垃圾，如果沒有一個合適的垃圾桶來存放垃圾，那么生活會變得很糟糕。然而好的創(chuàng)意垃圾桶總會為生活帶來樂趣，也符合當今環(huán)保節(jié)約的生活理念。在綜合實踐活動中，教師要充分尊重學生的主體性，尊重學生的興趣與選擇，鼓勵學生努力探究，實現(xiàn)自己的目標。在老師的指導下，運用數(shù)學六面體設計與3D打印筆，制作出一個工智能垃圾桶。詳見圖1。

（2）搭建牌坊。依托地域傳統(tǒng)文化，在對學生進行歷史知識講解的同時，要求學生結合實際構建一個牌坊模型，以此幫助學生學習依照平面模型建立立體模型的方法。第一點，教師需要向學生展示各地牌坊的真實圖片與模型，并且根據(jù)模型講述牌坊的由來以及其具有的功能和具體構造。在講解結束后，便要求學生利用3D打印筆構造出部分牌坊模型，詳見圖2。在操作過程中，需要幫助學生學會如何用最少的材料建立模型?？梢蕴崾緦W生從底部建立模型。最后，以組為單位開展建模比賽，使用材料最少，速度最快，結構最牢固的小組獲得勝利。在上述案例中，學生在使用3D打印筆的過程中對相關歷史建筑知識進行了學習，在完成了學科教學任務的同時還體會到了學科之間的相融性，加強了民族自尊心與自信心。

（3）未來汽車。在未來汽車模型設計時，可為學生們開設了的汽車類課程，教孩子去體驗遙控賽車，感受實際操控模型車。引導學生富有創(chuàng)意地運用各種類型地材料，在創(chuàng)作中體驗設計汽車美感，在創(chuàng)作與探索中，捕捉創(chuàng)作靈感。第一步，教師需要對學生進行指導，確保學生針對最合理的面塊組合進行制作。第二步，教師利用尺子、圓規(guī)等測量幫助學生掌握相關工具的大小。最后一步，在教師的幫助下學生利用3D打印筆完成汽車的建模任務。通過開展這項活動，對于提高學生動手能力，開拓學生視野，將起到積極的作用。

4 3D打印筆的課堂互動優(yōu)勢

4.1普通類青少年互動立體創(chuàng)意模型

有了3D打印技術之后，融入自己思想的玩具可以隨時打印出來，比如積木、城堡、七巧板、拼圖、玫瑰花，花俏圓筆筒等，青少年不僅可以自己拿來玩、收藏，也可以送給朋友，跟朋友分享自己是怎么設計出來的，靈感從何而來等，可以起到互動作用，促進青少年們之間的交流。在設計、分享的過程中學習，比傳統(tǒng)學習更有用。比如在花瓣上打印上三維字體，比如祝福語、紀念語等，會讓青少年覺得很神奇，讓他們感到自豪，這種DIY極具創(chuàng)意。

4.2教育類青少年互動立體創(chuàng)意模型

教育模型類如化學分、立體圖形等三維模型，對青少年們理解三維空間具有極其重要的作用，更直觀，理解起來更容易，記得更牢固。這類玩具模型更直接地起到了學習的作用，青少年們天生好奇心重，他們會更認真的去學習去鉆研。青少年學會了設計或者打印出來，引導他們去跟同學們分享，交流。真正在玩的過程中學到知識，在交流與分享中收獲友情等。

5結束語

總的來說，在課堂中引入3D打印筆可以有效地整合數(shù)學、美術、科學等學科知識，對學生的空間想象能力起到重要的提升作用，而且對豐富課堂的教學模式起到了一定的效果，3D打印技術具有培養(yǎng)學生創(chuàng)造性思維的教育價值。但是目前的3D打印筆仍有一定的不足，例如噴頭易堵等問題，在使用時需要教育人員注意對學生的保護。除此之外，還需要不斷豐富課堂教學內容，以此提高學生的學習積極性。

參考文獻

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[2] 王萍.3D打印及其教育應用初探[J].中國遠程教育，2013（08）：83-87.