3D打印技术在中学信息技术教育中的应用

    刘平

    摘 要：随着科学技术的不断发展，3D打印技术应运而生，在现代中学信息技术教育中，3D技术不仅使原有传统教学方法改变，更是教学模式的创新，帮助学生进行跨学科的学习，极大的激发了学生的学习动力，学生的创新思维得到了培养，它是教学理念和科技创新的完美结合，将中学信息技术教育推向更高水平。本文阐述了三维技术与信息技术教育的研究背景，如何将其应用于中学信息技术教育，以及3 D技术对中国中学信息技术教育未来的影响和可能性，希望具有借鉴意义。

    关键词：3D打印技术 中学 信息技术教育 应用分析

    在信息时代，多媒体技术和3D打印技术已经在教育领域发挥了作用，取得了良好的教学效果。3D打印技术的出现已成为全球受众的革命性产业，，特别是在教学领域，极大的突破学生的视野，激发着学生的逻辑思维，全面提升着学生的核心素养。

    一、3D打印技术及信息技术教育现状

    1.3D打印技术简介

    3.打印技术起源于20世纪80年代，是德克萨斯大学奥斯汀分校第一个开发选择性激光烧结技术的技术。随后3D打印在麻省理工大学得到进一步发展，毕业生试图将非传统材料应用于喷墨打印机，由此创造出了当今的3D打印技术。[1]虽然3D打印技术可以支持多种材料，但它已广泛应用于珠宝，鞋类，工业设计，建筑等领域。同时，其快速成型技术使其在市场上独树一帜，在生产应用中具有巨大潜力，但3D打印技术在教育中的应用才刚刚起步。目前还存在如推广力度不够、成本比较高等局限性。

    2.信息技术教育现状

    目前，信息技术在中学教学中的应用主要是指具有数字化、网络化、多媒体和智能化的多媒体计算机和网络的现代信息技术。在信息技术领域，计算机硬件意识和计算机组装一直是教学中的难点之一。在以前的教学中，由于缺乏硬件，教師只能使用少量设备给学生集体观察和示范。学生很难近距离直接接触主板、网卡、内存模块、CPU等。得来的知识总是模模糊糊。而3D打印技术的出现，可使这些配件按1：1的模型被打印并分发给每个学生，这使得学生很容易满足学生的触摸，观察和组装的愿望。

    二、3D打印技术在中学信息技术教育中的应用方法

    3.打印技术应用到中学技术教育中，使学生的视野更加开阔，契合了素质教育教学的理念和中学技术教育的课程目标。其应用在教学中可以帮助学生梳理设计思路，不断改进设计方法。具体操作如下：首先，教师需要认真选择适当的教学3D建模软件，这必须满足教学活动的发展，结合学生的认知能力也是必要的，这样学生可以在教师的指导下设计简单的模型。其次，通过学生的体验和学习，需要在教师的带领下尽快掌握3D建模软件的使用，设计出学生自己创造的3D模型。最后，利用3D打印机展示出学生的作品，学生在展示的过程中，会相互交流意见，并进行反思，从而积累设计经验[2]。

    本文以3Done建模软件及教程《3D打印与建模入门》为例，根据3D打印技术与教学的结合情况，分三阶段进行说明：

    在第一阶段的教学中，学生在初步学习3 D建模软件后，就可以利用软件设计出简单的造型，比如水杯、花盆、爱心钥匙扣等，这就说明学生已经具备基本达到了课程的要求、但是有些学生的想法更加具有创新意识，在入门操作中无法制作出想要的模型。这时，3D打印来技术第二阶段的进阶篇就可以满足学生DIY的愿望，只要学生可以想象出物品的形象，它可以在建模软件中绘制，一旦形成以满足生产要求，然后使用3D打印机打印出成品。学生不仅可以欣赏到艺术作品，还可以在观察中提升认识能力、陶冶情操，对成品工艺有更加深刻的了解。3D打印技术应用在中学课堂中，使课程内容更加丰富，并且满足了学生的创造力培养[3]。

    3D打印技术在第三阶段与电子相结合的教学中，教师可以为学生创建创客空间，在学生的思考和教师的引导下，制作出精美的巡线3D智能车、会呼吸的3D旋律灯和带手机遥控的自动感应幻彩小夜灯等，给予学生充分的发挥空间。

    三、3D打印技术在中学信息化教育中的影响及发展前景

    3D打印技术在中学技术教育领域的应用，使书中的生动地呈现在学生面前，获得了极好的感知体验。3D打印在教育教学中发挥着巨大的优势，并且产生了较大的影响，具体表现在：

    1.激发学生的创作热情

    学生在进行物品设计时，其思维能动性得到了极大的调动，不断发掘着新的元素，是作品更具美感，充满艺术气息。3D打印技术本身的优势可以作为课堂教学的新方法。学生的思维能力和实践能力相结合，提高了学生的综合素质。

    2.教学模式的改革

    3D打印技术开辟了教学新篇章，颠覆了传统的教学模式。在以往的应试教育中，学校很少开设可以培养学生创新精神的课程，在大量的理论课程学习下，学生的学习兴趣难以提升。3D打印技术的出现从以学科为中心成功向以学生为中心转变，因此实现了学生在课堂的主体地位。3D打印技术引入教学后，学生的学习体验进一步升级，更加重视培养学生的实践能力，体现出其优越性。

    3.各学科的交叉学习

    3D打印技术具有视觉教学的优点，调动了学生的积极性，使课堂教学充满乐趣。3D打印技术把数字化的设计以及虚拟模型在短时间内转化为实物，比如化学模型制作、物理模式制作、地理图形等等，从而实现3D打印技术与各种学科的结合，让学生在实际情境中学习，近距离触摸和体验。

    结语

    综上所述，随着3D打印技术的应用和发展，其成本也在不断降低，更多的学校可以采购该设备，满足学生的探索需求。3D打印技术的出现不仅可以培养学生的学习兴趣，还可以培养学生的探究意识。它还培养学生的科技素养。为社会培养出更多的优质人才。

    参考文献

    [1]李青.3D打印：一种新兴的学习技术[J].远程教育杂志，2013，（04）：29-30.

    [2]王同聚.3D打印技术在创客教育中的应用与实践——以中小学创客教育为例[J].教育信息技术，2016（6）：11-14.

    [3]杨青春.3D打印技术在中小学教学中的应用研究[J].数字化用户，2016（44）.