3D打印技術在高中立體幾何教學中的應用探析

路虎進

摘 要：在高中立體幾何教學中，靈活運用3D打印技術不僅能夠使整體課程更具有實踐意義，還能夠進一步提升高中立體幾何教學的實效性。文章概述3D打印技術，分析高中立體幾何教學的現(xiàn)狀，探討 3D打印技術在高中立體幾何教學中的具體應用，以進一步提升高中立體幾何教學的實效性。

關鍵詞：3D打印技術;高中立體幾何;應用;實效性

中圖分類號：G633.3文獻標志碼：A文章編號：1008-3561（2021）12-0034-02

在當前的高中立體幾何教學中，部分學生的空間感知力相對不足，使得教師的教學開展起來十分困難。而充分利用3D打印技術，不僅能夠幫助學生建立空間感，還可以進一步提升整體教學的實踐性。因此，如何在高中立體幾何教學中靈活運用3D打印技術，成為當下教師亟待解決的問題。本文對3D打印技術在高中立體幾何教學中的應用進行探討。

一、3D打印技術概述

3D打印，屬于快速成形技術的一種，它是一種以數字模型文件為基礎，運用粉末狀金屬或塑料等可黏合材料，通過逐層堆疊累積的方式來構造物體的技術（即“積層造形法”）。

隨著科學技術飛速發(fā)展，3D打印技術得到了完善，在各行各業(yè)中都得到廣泛的應用。而在目前的教育行業(yè)中，大部分教育機構以及學校都在對3D打印技術進行深入研究，探索如何將3D打印技術靈活運用在日常教學中。學生在學習3D打印技術的過程中，不僅能提升自身的設計能力，還能進一步體會到科技的力量，創(chuàng)新各種3D打印技術的方法。

二、高中立體幾何教學的現(xiàn)狀

1.高中學生的空間想象力不足

在高中立體幾何的具體教學中，所涉及的立體幾何圖形與現(xiàn)實中存在的具體物品整體結構相差較大，導致學生無法對復雜的幾何圖形以及各種結構關系進行深入理解。再加上學生的空間想象力不足，使得其腦海中的立體幾何模型概念不夠明確，進而導致高中立體幾何教學的課堂效率不高。

2. 無法反映立體幾何圖形的真實情況

在高中立體幾何教學中，現(xiàn)有的直觀圖形并不能夠直接反映立體幾何圖形的具體情況，再加上學生自身的空間想象力有限，使得教師的整體教學變得十分困難。而現(xiàn)有的立體幾何模型，使用方法比較復雜，并且種類比較單一，有些相對困難的立體幾何圖形教師很難直觀體現(xiàn)。

3.教學手段過于單一

在目前的立體幾何圖形教學中，一些教師教學手段單一，只運用口授方法，再佐以圖形分析進行具體教學，對學生抽象思維能力的要求很高。這樣，會使部分學生對于復雜的幾何圖形無法理解，導致高中立體幾何圖形教學的整體效率不高。

4.教師無法及時適應

3D打印技術屬于一種現(xiàn)代化信息手段，要在教學中靈活運用，就要求教師能夠熟練掌握3D打印機的各種操作規(guī)程，明確專業(yè)軟件使用、計算機使用、三維建模的具體流程。而在目前的實際教學中，部分教師受傳統(tǒng)觀念的影響，對各種現(xiàn)代化的科技手段很少接觸，靈活操作更無從談及。這樣，就使3D打印技術在立體幾何圖形教學中不能得到應用，阻礙了高中立體幾何教學的發(fā)展。

三、3D打印技術在高中立體幾何教學中的具體應用

在當前的高中立體幾何教學中，教師可以通過3D打印技術，讓學生更好地理解各種復雜的立體幾何知識。這樣，不僅能夠讓學生在進行3D設計與打印的過程中，進一步體驗幾何模型之間不同的線面關系，加深其對于各種幾何圖形的掌握和理解程度，還能夠將立體幾何圖形中相對復雜、抽象的問題更加簡潔直觀地進行展示，讓學生擁有更好的視覺體驗。3D打印技術在高中立體幾何教學中屬于一種教學輔助工具，教師靈活運用3D打印技術，不僅能夠激發(fā)學生的主觀能動性，增強其學習立體幾何的積極性，而且能夠提升學生的空間想象力、圖形感知力、數字感知力、創(chuàng)造能力，使高中立體幾何教學的整體實效性得到提升。3D打印技術在高中立體幾何教學中的應用，主要有以下幾個方面。

1.利用3D打印技術激發(fā)學生空間想象力

創(chuàng)新思維的基礎所在就是空間想象力，在具體的教學過程中，學生經常會出現(xiàn)空間想象力不足的情況。而導致學生空間想象力不足的最直接原因就在于其對空間知識缺乏直觀認知。而利用3D打印技術，不僅能夠大大增加學生直觀接觸空間模型的機會，還可以有效解決高中立體幾何教學缺少實踐過程的問題，進一步培養(yǎng)學生的空間想象力。例如，學生可以通過三維立體圖的制作、計算機建模等過程，完成三維立體圖形的制作，使3D打印模型能夠進行實物化處理，進而讓立體幾何圖形理論和實踐可以相互印證。

2.利用3D打印技術培養(yǎng)學生圖形感知力

在高中數學教學中，立體幾何圖形通過模型設計，再加上3D打印機技術，可以將所需要的模型逐步進行打印，進一步培養(yǎng)學生的感知力。意大利著名的教育家蒙臺梭利曾經指出：“孩子是靠感官來學習的，我們提供給他的良好刺激愈多就愈能激發(fā)他的內在潛能?！币虼?，3D打印技術能夠對學生的感官進行最大程度的刺激。以立體幾何圖形教學中的圓錐曲線變化為例，教師通過3D打印技術將精確的曲線以模型形式呈現(xiàn)，在此基礎上借助坐標系道具，能使整個曲線的變換、移動過程被真實地還原出來。而對于其他如點、線、面的位置關系，教師也可以運用3D打印技術還原呈現(xiàn)。因此，利用3D打印技術，能使得抽象、復雜、模糊的立體圖形教具化、實物化。而且利用3D打印技術制作出的模具，可以在具體的空間中直接進行擺放，讓學生更敏銳地感受到幾何圖形的各種細節(jié)，對立體幾何圖形有更加直觀的印象，從而進一步掌握相關的知識。

3.利用3D打印技術提升學生數字感知力

數學教學中的核心就是數字，立體幾何教學也不例外，教師要進一步提升整體教學效率，就必須加大對學生數字感知力的培養(yǎng)。例如，在各類數字建模的過程中，教師利用3D打印技術，通過不斷調整參數，使整體模型發(fā)生不同變化，進而使計算機所生成的相應圖形也發(fā)生改變，能使學生對數字建模有更加直觀的印象。在實際的教學中，教師可以利用3D打印技術直接將幾何體打印出來，使學生真實地對幾何體模型進行感知。同時，教師利用3D打印技術對幾何模型進行切割處理，讓學生直接感受幾何體的形狀，能夠為學生帶來更多的想象空間。這種實體化的數字模型，能夠進一步提升學生的數字感知力，使其對數字變化所帶來的影響有更深刻的認識。

4.提升學生的創(chuàng)造能力

3D打印技術的明顯技術優(yōu)勢在于能夠充分激發(fā)學生的空間想象力和數字感知力，而且能夠大幅度提升學生的創(chuàng)造能力，這也是3D打印技術所具備的核心競爭力。相對于其他技術，3D打印技術在這方面優(yōu)勢非常明顯。例如，利用3D打印技術，學生可以將腦海中各種天馬行空的想法在現(xiàn)實生活中逐步實現(xiàn)，進而激發(fā)自己的創(chuàng)新思維。而創(chuàng)造能力正是創(chuàng)新思維的直接體現(xiàn)，學生通過3D打印技術獨立完成各種設計方案，并通過模型制作來進一步驗證整體方案的合理性，逐步完善，最終能得到完美的三維立體模型。這個過程，能夠大大激發(fā)學生的創(chuàng)新思維，提升學生的創(chuàng)造能力。

四、結語

綜上所述，教師將3D打印技術有效融入高中立體幾何教學中，不僅能夠激發(fā)學生的主觀能動性，增強其學習立體幾何的積極性，而且能夠提升學生的空間想象力、圖形感知力、數字感知力、創(chuàng)造能力，使高中立體幾何教學的整體實效性得到提升。因此，教師要重視3D打印技術在高中立體幾何教學中的應用，讓學生學到更多立體幾何知識。

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