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3D打印笔在小学生立体创意模型制作中的应用探索与实践

范文

庞雯

摘要立体创意模型制作是一项培养学生空间想象能力和表现能力的专业基础项目，近期使用3D打印是最近模型制作课程常用的手段。相对于3D打印机操作成本高，耗材贵，使用不便捷以及不容易携带等问题，3D打印笔更容易在小学生中使用，特别是在小学立体创意模型课程方面进行应用探索与实践结果证明，小学科技和美术课程中引入3D打印笔教学后可以实现模型制作与3D打印笔的有效结合，充分提高了学生的思维能力以及空间想象力，丰富了小学课堂的教学模式，有助于3D打印技术在教育中发挥应有的作用，帮助学生养成良好的思维能力，培养创造性思维。

关键词 3D打印笔立体创意模型制作空间想象能力

中图分类号：G434文献标识码：A

3D打印技术又称为“快速成型技术”（Rapid Prototype），目前，很多国家和组织都开始探索3D打印在教育领域的应用，但是3D打印机操作成本高，耗材贵，使用不便捷以及不容易携带等问题无法在基础教育领域普及性使用。儿童3D打印笔这一种新兴科技，在最近几年出现在我们的视野中。这种科技具有操作简便、价格实惠等方面的特点，不仅如此，儿童使用3D打印笔有利于提高自身审美能力以及动手实践等能力。

近年来，我校大力发展科技模型教学，3D打印笔具有变平面物体为立体的能力，可以满足儿童对未知事物的求知欲。对此，本文以小学立体模型制作课程为例，对3D打印笔在课程作中的应用探索与实践进行阐述。

1 3D打印笔技术简介

3D打印笔的主要工作流程是在一个独立设备中加入热挤压头，之后将单片塑料放入设备尾部，在220℃的温度下塑料会被溶解，随后在笔尖部位流出，而且由于塑料还可以在极短时间中凝固，因此可以瞬间固定。除此之外，任何具有耐高温属性物体的表面都可以进行3D打印笔的创作，在某种情况下空气也是3D打印笔的工作场所，3D打印笔的工作的唯一必需品是电，只要拿上3D打印笔，无需电脑的帮助任何人都是“神笔马良”。

2小学立体创意模型制作课程的特点

2.1打破学科壁垒，创新了学生的课程设计

使用3D打印笔进行教学，可以帮助学生感受多样化的学习体验，跨越学科之间的鸿沟，合理整合科学与美术等学科的教学资源。由本校美术和科学学科设计的3D打印笔立体模型制作课程内容包括三个方面：生活用品类，汽车模型类以及建筑模型类，这些内容在美术课上只能是一幅好看的绘画作品或平面设计，但使用3D打印笔，甚至可以直接在空气中作画，将孩子的绘画延伸到实际三维空间。对于科技模型制作来说，学生可以在自己设计制作的立体模型中增加马达或灯饰，让孩子直接从设计转入实践，享受成果。

2.2充分发挥协作能力，培养学生合作精神

立体模型往往不是一个，很多时候会是一组，这就需要同学之间的小组合作，而在主题式项目学习中侧重于通过小组学习方式进行学习，使学生在任务过程中提高协作能力。

3 3D打印笔在小学生立体创意模型制作中的应用

小学创意模型制作是一项科技类的课程，主要为少年提供学习、体验和实践的“创客教育”社会公益活动。小学创意模型制作主要包括日常生活类（分类垃圾桶、美术设计类）、汽车类型设计、建筑模型设计等等。

3.1课程目标

小学创意课程的主要教学目标是为了让学生在使用3D打印笔的过程中将虚拟世界与实体世界进行连接，从而做到对学生空间想象能力的提高，对学生的创新与设计思维进行拓展，全面提高小学生的想象力与创造力。

3.2教学内容

在小学创意课程中主要创设了三个任务情节。在对三个任务进行研究的过程中帮助学生体会3D打印的优点，不断搭建现实与想象的桥梁，做到学科知识之间的连接。

（1）环保垃圾桶。生活过程中会制造各种各样的垃圾，如果没有一个合适的垃圾桶来存放垃圾，那么生活会变得很糟糕。然而好的创意垃圾桶总会为生活带来乐趣，也符合当今环保节约的生活理念。在综合實践活动中，教师要充分尊重学生的主体性，尊重学生的兴趣与选择，鼓励学生努力探究，实现自己的目标。在老师的指导下，运用数学六面体设计与3D打印笔，制作出一个工智能垃圾桶。详见图1。

（2）搭建牌坊。依托地域传统文化，在对学生进行历史知识讲解的同时，要求学生结合实际构建一个牌坊模型，以此帮助学生学习依照平面模型建立立体模型的方法。第一点，教师需要向学生展示各地牌坊的真实图片与模型，并且根据模型讲述牌坊的由来以及其具有的功能和具体构造。在讲解结束后，便要求学生利用3D打印笔构造出部分牌坊模型，详见图2。在操作过程中，需要帮助学生学会如何用最少的材料建立模型。可以提示学生从底部建立模型。最后，以组为单位开展建模比赛，使用材料最少，速度最快，结构最牢固的小组获得胜利。在上述案例中，学生在使用3D打印笔的过程中对相关历史建筑知识进行了学习，在完成了学科教学任务的同时还体会到了学科之间的相融性，加强了民族自尊心与自信心。

（3）未来汽车。在未来汽车模型设计时，可为学生们开设了的汽车类课程，教孩子去体验遥控赛车，感受实际操控模型车。引导学生富有创意地运用各种类型地材料，在创作中体验设计汽车美感，在创作与探索中，捕捉创作灵感。第一步，教师需要对学生进行指导，确保学生针对最合理的面块组合进行制作。第二步，教师利用尺子、圆规等测量帮助学生掌握相关工具的大小。最后一步，在教师的帮助下学生利用3D打印笔完成汽车的建模任务。通过开展这项活动，对于提高学生动手能力，开拓学生视野，将起到积极的作用。

4 3D打印笔的课堂互动优势

4.1普通类青少年互动立体创意模型

有了3D打印技术之后，融入自己思想的玩具可以随时打印出来，比如积木、城堡、七巧板、拼图、玫瑰花，花俏圆笔筒等，青少年不仅可以自己拿来玩、收藏，也可以送给朋友，跟朋友分享自己是怎么设计出来的，灵感从何而来等，可以起到互动作用，促进青少年们之间的交流。在设计、分享的过程中学习，比传统学习更有用。比如在花瓣上打印上三维字体，比如祝福语、纪念语等，会让青少年觉得很神奇，让他们感到自豪，这种DIY极具创意。

4.2教育类青少年互动立体创意模型

教育模型类如化学分、立体图形等三维模型，对青少年们理解三维空间具有极其重要的作用，更直观，理解起来更容易，记得更牢固。这类玩具模型更直接地起到了学习的作用，青少年们天生好奇心重，他们会更认真的去学习去钻研。青少年学会了设计或者打印出来，引导他们去跟同学们分享，交流。真正在玩的过程中学到知识，在交流与分享中收获友情等。

5结束语

总的来说，在课堂中引入3D打印笔可以有效地整合数学、美术、科学等学科知识，对学生的空间想象能力起到重要的提升作用，而且对丰富课堂的教学模式起到了一定的效果，3D打印技术具有培养学生创造性思维的教育价值。但是目前的3D打印笔仍有一定的不足，例如喷头易堵等问题，在使用时需要教育人员注意对学生的保护。除此之外，还需要不断丰富课堂教学内容，以此提高学生的学习积极性。

参考文献

[1] 孙江山，吴永和，任友群.3D打印教育创新：创客空间、创新实验室和steam[J].现代远程教育研究，2015（04）：96-103.

[2] 王萍.3D打印及其教育应用初探[J].中国远程教育，2013（08）：83-87.

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