淺談3D打印在高中地理課堂教學中的應用意義與措施

徐成開

（浙江省紹興市諸暨市海亮實驗中學，浙江 紹興）

一、3D打印在高中地理教學的應用意義

現(xiàn)階段，高中階段地理課堂教學依舊使用傳統(tǒng)的教學模型，絕大多數(shù)是采取手工制作、模型加工以及鑄膜等手段制作而成，不僅生產(chǎn)速度過低，還有著制作成本高的缺陷。即便是多媒體課程，借助于課件呈現(xiàn)教學內(nèi)容也難以幫助學生直接觀察和接觸到三維實體。科學使用3D打印則能夠有效彌補上述缺陷，設計出針對性教學模型，展示學生想法和構思實體，鍛煉學生動手能力的同時加深對地理知識記憶，充分調(diào)動學習積極性，最終形成良性循環(huán)。

二、3D打印在高中地理教學中的應用

1.打印3D地形圖

3D打印主要應用在地理模型設計環(huán)節(jié)，而想要打印出準確的地理模型，必須建立起完善的模型數(shù)據(jù)庫。結合課堂教學情況進行分析，獲取三維地理數(shù)據(jù)的途徑主要有：第一，對于實物展開三維掃描；第二，使用MAX三維軟件進行地理模型的設計；第三，直接在衛(wèi)星所提供的3D影像數(shù)據(jù)庫里導出數(shù)據(jù)高程模型圖（三維DEM），以及使用GIS軟件將3D打印機兼容的相關文件導出，打印模型。而針對大范圍地理結構圖，需要采取分塊分段方式把地理模型逐一打印，然后拼接為整體。

2.制作地理教具

傳統(tǒng)地理課堂教學模式下，任課教師主要采取圖片、語言、視頻等進行教學內(nèi)容的描述，無法定制和配備直觀形象的立體教具。再加上教師也缺乏設計教具、制作教具的能力與時間，使得整體教學效果不盡如人意。而3D打印技術所打印出來的山地、平原以及城區(qū)等地形圖僅僅需要幾個小時，輸出質(zhì)量也相對較高。任課教師采取3D打印出來的有形三維格式替代教材描述的二維信息，能使學生更加形象、直觀地體會地理知識，有助于學生搭建地理知識體系。比如：《地表形態(tài)塑造》的課程內(nèi)容，山地地形種類相對較多，典型的山谷、沖積扇、山脊等地貌分布于山地不同的地段中，其形成原因和特征也有著明顯差異，日常學習中學生非常容易混淆。再加上學生生活經(jīng)驗有限，對于很多地形地貌都很

陌生，單一采取圖片加文字的形式無法幫助學生形成系統(tǒng)認知。時間、空間、安全等因素影響下，實地考察活動也無法實現(xiàn)，針對這種情況，教師需要采取3D打印技術，快速且精準地打印出授課需要地貌微縮模型，以三維立體模型引導學生直觀參與課堂活動中，簡化地理知識理解難度。概括來講，借助于3D打印將學生構思轉(zhuǎn)變成真實立體的彩色模型，將抽象概念融入現(xiàn)實生活，最大程度上激發(fā)學生的探究欲望。此外，由設計至打印均需要教師、學生的全程參與，學生在實踐操作中也鍛煉了觀察能力、邏輯思考能力以及創(chuàng)新能力，對于培育創(chuàng)新型高素質(zhì)人才有著不可取代的作用。

3.為教學評價提供依據(jù)

以《黃土高原的水土流失治理》課程為例，教師可以積極鼓勵學生自主設計黃土高原水土流失治理方案，采取3D打印技術把方案成果打印出來，師生溝通后總結改進意見。3D打印與課堂教學有機連接，客觀且具體地展示學生實際學習情況與教學效果，進一步改進授課方法。當前，地理教學活動中3D打印技術的應用有限，主要原因包括設備造價相對較高、入門困難、軟件操作比較復雜、數(shù)據(jù)模型驅(qū)動軟件和預處理軟件的運算量過大、成型件普遍是樹脂類（耐熱性、強度、剛度有限）。但是，伴隨3D打印技術不斷深入研究和發(fā)展，今后勢必會為地理課堂教學活動帶來新面貌。

總而言之，教師如果采取傳統(tǒng)授課模式講解地理概念以及特征，可能會造成學生對地理學科的抵觸厭惡心理，難以實現(xiàn)預期教學目標。通過應用3D打印技術進行地理知識記憶到構建，使學生以體驗、操作等手段自主完成學習任務，充分發(fā)揮出學習主動性、想象能力以及創(chuàng)造能力，將地理知識全面滲透到日常行為和生活選擇上，實現(xiàn)人格教育以及價值觀、社會觀熏陶，為學生未來學習深造和個人發(fā)展奠定良好基礎。