3D打印技術(shù)：中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)優(yōu)化新思路

鞠毅

摘要：本文簡析了3D打印技術(shù)在中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用價值，針對當(dāng)前3D打印技術(shù)在中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的問題，提出了相應(yīng)的解決策略，為廣大物理教育工作者提供一些借鑒和參考.

關(guān)鍵詞：3D打印技術(shù)；中學(xué)物理；實(shí)驗(yàn)教學(xué)

中圖分類號：G632文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1008-0333（2023）15-0083-03

科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展推動了3D打印技術(shù)的不斷成熟.物理作為一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的科學(xué)，其本身強(qiáng)調(diào)對實(shí)驗(yàn)活動的全面落實(shí)和優(yōu)化.在現(xiàn)階段的中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)工作中，許多教師對3D打印技術(shù)做出了一些嘗試，但是由于教師自身對3D打印技術(shù)的應(yīng)用缺乏經(jīng)驗(yàn)，對相關(guān)資源的整合不到位，導(dǎo)致3D打印技術(shù)對實(shí)驗(yàn)教學(xué)的價值難以得到有效凸顯.面對此情況，教師應(yīng)當(dāng)積極創(chuàng)新教育思路，結(jié)合3D打印技術(shù)獨(dú)特的教育價值，對學(xué)生進(jìn)行科學(xué)的指導(dǎo)，確保每位學(xué)生都能夠在基于3D打印技術(shù)的物理實(shí)驗(yàn)活動中，實(shí)現(xiàn)對物理知識原理的深刻理解.

1 3D打印技術(shù)在中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用價值

1.1 有利于激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣

基于學(xué)情，教師在開展相關(guān)教育活動時需要考慮到對實(shí)驗(yàn)活動流程的有效優(yōu)化與調(diào)整，能夠真正考慮到學(xué)生的整體性特點(diǎn)，并且在積極主動解決問題的同時，指導(dǎo)學(xué)生及時調(diào)整學(xué)習(xí)狀態(tài).面對不同成長背景下學(xué)生表現(xiàn)出的學(xué)習(xí)興趣，教師在對學(xué)生進(jìn)行指導(dǎo)時需要做出相應(yīng)的嘗試和探索，既要關(guān)注學(xué)生的學(xué)習(xí)能力特點(diǎn)，也可以更具針對性地對學(xué)生提出相應(yīng)的要求，從而保障每位學(xué)生都能夠全身心地投入到實(shí)驗(yàn)活動中去，在主動解決問題的同時保持對物理實(shí)驗(yàn)的濃厚興趣.

1.2 有利于豐富物理實(shí)驗(yàn)形式

3D打印技術(shù)本身具有較強(qiáng)的吸引力，在開展中學(xué)物理教學(xué)活動的過程中，教師能夠真正幫助學(xué)生及時調(diào)整學(xué)習(xí)狀態(tài).基于對3D打印技術(shù)的合理運(yùn)用，促進(jìn)學(xué)生對物理實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)的全面落實(shí).傳統(tǒng)中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)主要強(qiáng)調(diào)教師對教材中實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的講解和分析，而沒有真正考慮到學(xué)生的學(xué)習(xí)特點(diǎn)以及真實(shí)需求，在利用3D打印技術(shù)開展物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)時，教師能夠真正帶給學(xué)生多元化的實(shí)踐體驗(yàn)，并且基于形式多樣的物理實(shí)驗(yàn)，促進(jìn)學(xué)生知識體系的有效建構(gòu)，讓每位學(xué)生都能夠在接觸物理實(shí)驗(yàn)的同時實(shí)現(xiàn)綜合素質(zhì)的全面提升.

1.3 有利于強(qiáng)化學(xué)生知識應(yīng)用能力

物理課程本身是一門理論與實(shí)踐相互結(jié)合的課程，在有效利用3D打印技術(shù)開展物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動的過程中，教師能夠真正基于實(shí)踐幫助學(xué)生理解物理知識原理，并且在一定程度上促進(jìn)學(xué)生知識應(yīng)用能力的有效鍛煉和培養(yǎng).學(xué)生本身正處在奠定物理學(xué)習(xí)基礎(chǔ)的關(guān)鍵時期，他們在成長過程中參與的實(shí)踐活動能夠在一定程度上影響到知識運(yùn)用能力的發(fā)展.基于3D打印技術(shù)帶來的全面體驗(yàn)，學(xué)生能夠從物理實(shí)驗(yàn)中汲取靈感，實(shí)現(xiàn)知識應(yīng)用水平的提升.

2 中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中應(yīng)用3D打印技術(shù)面臨的問題

2.1 基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)不到位

3D打印技術(shù)的實(shí)現(xiàn)依賴于基礎(chǔ)設(shè)施的支持，但是目前許多中學(xué)在物理實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)方面仍然存在一定的不足.3D打印相關(guān)的設(shè)備配置不齊全，導(dǎo)致基于3D打印技術(shù)的中學(xué)物理實(shí)踐活動難以得到落實(shí)：在實(shí)驗(yàn)教學(xué)方面的投入有限，尤其是3D打印這一新型技術(shù)及應(yīng)用本身尚不成熟，在相關(guān)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)方面，需要花費(fèi)較大的成本和精力，導(dǎo)致中學(xué)3D打印相關(guān)的基礎(chǔ)設(shè)施難以配置到位.

2.2 教學(xué)形式缺乏創(chuàng)新性

基于3D打印技術(shù)開展中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動的過程中，許多教師采用的教學(xué)形式，過于死板，物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)主要強(qiáng)調(diào)教師對實(shí)驗(yàn)流程的設(shè)計和規(guī)劃，在對學(xué)生進(jìn)行教育和指導(dǎo)實(shí)踐時忽略了學(xué)生主體地位，這是導(dǎo)致物理實(shí)驗(yàn)教育價值受到較大影響的重要原因.教師一味地強(qiáng)調(diào)自身在中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的主導(dǎo)作用，而沒有真正體現(xiàn)出學(xué)生的主體地位，這樣一來學(xué)生在看待問題時的體驗(yàn)不夠深刻，他們很難真正全方位解決學(xué)習(xí)中遇到的各種問題，也無法在探究和理解物理知識的過程中獲得深刻多元的學(xué)習(xí)感悟.

2.3 教學(xué)評價過于功利化

教學(xué)評價是中學(xué)物理教學(xué)的一個重要環(huán)節(jié)，在現(xiàn)有的評價機(jī)制下，許多教師過分強(qiáng)調(diào)基于中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)學(xué)生取得的成績，而沒有真正考慮到學(xué)生在學(xué)習(xí)活動中的真實(shí)學(xué)習(xí)需求以及實(shí)際表現(xiàn)，這就導(dǎo)致評價功能難以發(fā)揮應(yīng)有的作用，學(xué)生學(xué)習(xí)能力容易受到較大的限制和影響.在一味追求物理實(shí)驗(yàn)成績的背景下，學(xué)生容易面臨較大壓力，很容易因沒有完成實(shí)驗(yàn)流程而產(chǎn)生挫敗感，在功利化的評價導(dǎo)向下，出現(xiàn)自我否定的情況，這樣一來基于3D打印的中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)難以發(fā)揮應(yīng)有的價值，學(xué)生學(xué)習(xí)能力和綜合素質(zhì)無法得到有效鍛煉與提升.

3 利用3D打印技術(shù)優(yōu)化中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的基本原則

3.1 遵循以生為本的原則

以學(xué)生為主體是中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)的基本要求，在利用3D打印技術(shù)開展中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的過程中，同樣需要遵循主體性的原則，真正關(guān)注學(xué)生學(xué)習(xí)特點(diǎn)，并且在考慮到學(xué)生認(rèn)知規(guī)律的同時，做出具有針對性的指導(dǎo)，讓每位學(xué)生都能夠全身心的投入于物理實(shí)驗(yàn)活動，并且在解決問題的同時實(shí)現(xiàn)綜合素質(zhì)的全面發(fā)展.以生為本意味著教師需要減少對學(xué)生的干涉，在圍繞3D打印技術(shù)，開展物理實(shí)驗(yàn)的過程中，真正聽取學(xué)生的意見和反饋，讓每位學(xué)生都能夠保持對物理實(shí)驗(yàn)活動的濃厚探究興趣，讓學(xué)生能夠做到基于物理實(shí)驗(yàn)活動提高學(xué)習(xí)效率，并且真正幫助學(xué)生樹立正確的學(xué)習(xí)觀念.

3.2 遵循循序漸進(jìn)的原則

基于3D打印技術(shù)優(yōu)化中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)需要教師逐漸引導(dǎo)，需要注意的是3D打印技術(shù)是一項(xiàng)走在科技前沿的技術(shù)，其本身具有較強(qiáng)的科學(xué)性，在教育過程中學(xué)生很難真正適應(yīng)基于3D打印技術(shù)的物理實(shí)驗(yàn).遵循循序漸進(jìn)的原則意味著教師需要關(guān)注學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律，在教育過程中，能夠根據(jù)3D打印技術(shù)的特點(diǎn)，對物理實(shí)驗(yàn)活動做出新的嘗試和探索，并且在行之有效的物理實(shí)驗(yàn)活動設(shè)計中推動學(xué)生學(xué)習(xí)狀態(tài)的及時調(diào)整，讓每位學(xué)生都能夠適應(yīng)3D打印技術(shù)，并且在學(xué)習(xí)過程中及時調(diào)整學(xué)習(xí)狀態(tài).

3.3 遵循開放自主的原則

自主的教育環(huán)境是促進(jìn)學(xué)生思維發(fā)展的重要前提和基礎(chǔ)，在利用3D打印技術(shù)開展中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動的過程中，教師應(yīng)當(dāng)格外重視對學(xué)生學(xué)習(xí)行為的合理引導(dǎo)，能夠從多角度出發(fā)創(chuàng)造開放自主的空間，推動學(xué)生對3D打印技術(shù)的不斷適應(yīng)，確保物理實(shí)驗(yàn)活動成為促進(jìn)學(xué)生個性發(fā)展的重要平臺.要開放自主的實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)境，意味著教師需要做好教學(xué)活動的統(tǒng)籌，一方面發(fā)揮教師的引導(dǎo)作用，另一方面也要盡量減少對學(xué)生實(shí)驗(yàn)行為的干涉，讓每位學(xué)生都能夠全身心投入物理實(shí)驗(yàn)，并且在深入分析和探究問題的同時實(shí)現(xiàn)思維成長.

4 利用3D打印技術(shù)優(yōu)化中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的有效策略

4.1 整合教育資源準(zhǔn)備3D打印素材

做好資源整合是3D打印技術(shù)得到有效落實(shí)的保障.在開展中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中，教師應(yīng)重視3D打印技術(shù)的基礎(chǔ)設(shè)施的有效建設(shè)和維護(hù)，將3D打印設(shè)備以及相關(guān)模型呈現(xiàn)在課堂上，真正幫助學(xué)生保持對物理實(shí)驗(yàn)的濃厚興趣.學(xué)校應(yīng)當(dāng)做好相關(guān)資金建設(shè)和規(guī)劃，一方面關(guān)注中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)要求，另一方面也要根據(jù)學(xué)?；A(chǔ)設(shè)施維護(hù)政策，對3D打印的設(shè)備和素材作出有效利用，能夠真正服務(wù)于中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)，確?；A(chǔ)設(shè)施發(fā)揮應(yīng)有的價值.

4.2 開展小組合作提高物理實(shí)驗(yàn)效率

合作學(xué)習(xí)是中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重要形式之一，在3D打印技術(shù)有效應(yīng)用的情況下，教師應(yīng)當(dāng)重視對物理實(shí)驗(yàn)活動組織方式的有效創(chuàng)新和優(yōu)化，能夠真正從物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的角度出發(fā)，對學(xué)生提出更高的要求，在幫助學(xué)生理解物理實(shí)驗(yàn)知識的同時，推動學(xué)生學(xué)習(xí)狀態(tài)的及時調(diào)整.根據(jù)學(xué)生物理學(xué)習(xí)基礎(chǔ)，教師應(yīng)當(dāng)合理劃分學(xué)習(xí)小組.在分組的基礎(chǔ)上，教師還應(yīng)設(shè)置與3D打印相關(guān)的物理實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，通過任務(wù)驅(qū)動的方式對學(xué)生提出相應(yīng)要求，讓物理實(shí)驗(yàn)成為幫助學(xué)生提高學(xué)習(xí)能力的重要手段，以實(shí)現(xiàn)物理實(shí)驗(yàn)應(yīng)有的價值.

4.3 聯(lián)系生活創(chuàng)設(shè)物理實(shí)驗(yàn)活動情境

創(chuàng)設(shè)情境是中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的一個重要環(huán)節(jié).為了有效激發(fā)學(xué)生對物理實(shí)驗(yàn)的濃厚興趣，教師應(yīng)當(dāng)重視對情境化教學(xué)活動的有效落實(shí)，根據(jù)中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)的相關(guān)要求，對情境作出合理還原，讓每位學(xué)生都能夠在聯(lián)系生活的同時，理解物理實(shí)驗(yàn)活動的相關(guān)要求，并且在真實(shí)深刻的情境體驗(yàn)下，實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)能力和綜合素質(zhì)的全面鍛煉和培養(yǎng).面對中學(xué)生在物理課程學(xué)習(xí)中遇到的各種問題，教師需要及時轉(zhuǎn)變教育思路，能夠真正從物理實(shí)驗(yàn)的角度著手鼓勵學(xué)生自主了解3D打印技術(shù)，在對話交流的過程中制定物理實(shí)驗(yàn)的具體實(shí)施方法，做好基于情境化教學(xué)的相關(guān)指導(dǎo)，確保學(xué)生能夠在良好的外部環(huán)境影響下加深對物理實(shí)驗(yàn)的理解.

4.4 基于學(xué)習(xí)過程表現(xiàn)完善評價機(jī)制

科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)脑u價機(jī)制是保障中學(xué)物理教學(xué)順利開展的關(guān)鍵.為此，教師必須重視對教學(xué)評價的優(yōu)化，讓評價成為推動學(xué)生適應(yīng)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重要依據(jù)，并在此過程中拉近師生之間的距離，確保學(xué)生能夠始終保持對物理實(shí)驗(yàn)的濃厚興趣.要想了解學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中的表現(xiàn)，教師就需要做好對學(xué)生的觀察工作，結(jié)合學(xué)生的真實(shí)需求做出相應(yīng)的指導(dǎo)，推動學(xué)生學(xué)習(xí)能力發(fā)展的同時，實(shí)現(xiàn)對學(xué)生思維的有效引導(dǎo).

綜上所述，基于3D打印技術(shù)開展中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動，是提高物理實(shí)驗(yàn)活動效率的關(guān)鍵，也是促進(jìn)學(xué)生個性化發(fā)展的基本要求.教師必須充分重視對3D打印技術(shù)的深入研究，在對學(xué)生進(jìn)行指導(dǎo)時，能夠從物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的角度出發(fā)對學(xué)生提出更高要求，確保每位學(xué)生都能夠適應(yīng)中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)的相關(guān)活動，并且在3D打印技術(shù)的支持下，提高解決物理問題的能力.

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［責(zé)任編輯：李璟］