基于3D技術的小學課堂教學研究

魏蕭婉 倪亮 謝永朋

摘 要 隨著時代以及現代科學信息技術的發展，3D技術越來越多地運用于課堂教學中，不僅給教師和學生們帶來極大的方便，還改變了傳統課堂的黑板書寫式教學的模式。通過3D技術，在小學課堂上教師與學生們可以看到真實的圖形，并且能夠直觀的感受課本學習內容。這很大程度上增添了學生的學習興趣以及感受，還增強了學生的創新與實踐能力，同時能提升學生的動手能力與創造性思維。

關鍵詞 3D技術 小學課堂教學 數學 科學 語文

中圖分類號：G642 文獻標識碼：A

如今，隨著STEM教育在國內外的興起，3D技術在教育領域應用日趨廣泛。3D信息技術在教育領域的影響非常地大。3D技術從本質上培育學生的創新能力和想象與動手能力，指導學生入手驗證做各自構想的圖像，同時加強合作能力與溝通能力。從中可以看出3D技術在課堂教學方面的應用不容忽視了。而且我們可以通過三維課堂教學來提高教育質量和效果，三維技術與課堂教學整合的意義就在于此了。

廣義上的三維指的是三個維度，通常稱為三維，這三個維度蘊含了人類視覺所感受到的空間的長度、寬度和深度。它是長的，寬的，高的，換句話說，就是立體圖像。

1 3D技術與小學數學課堂教學的融合

在小學數學教學中，特別是在幾何教學中，我們能夠運用直觀的幾何方法，把抽象思維與形象思維有機聯系起來，充分展現問題的本質，突破認識上的困難。如何培養學生的幾何直觀能力是值得教師思索的。

一維是線，只有長度。二維是一個由一個區域的長度和寬度組成的平面。這三個維度是二維加上一個高分量。這些是幾何學習的基本知識，也很難學習。同時，他們也應該成為教師的教學重點。特別是，點，線，面和體之間的關系，如何使用動態，幾何和直觀形式讓學生理解平面二維過渡到三維空間的方式？突破這些問題有利于深入研究相關知識，有利于思維的分化和深化。

一些在線3D幾何教學軟件，比如精美的3D軟件，例如在談論旋轉體，線條，面部平行和垂直判斷內容時，可以在講話時畫出。操作也很簡單。用點工具構建繪圖點，設置控制點，動畫和變量。同時讓學生在領獎臺上體驗非常好。使用三維立體幾何軟件的最終目的是培養學生的空間想象力和動手能力。

2 3D技術與小學科學課堂教學的融合

在一些需要實景加深理解的課堂中，例如地理科學課的地形圖，老師為學生提供3D沙盤模型。有了它的支持，學生們可以使用自己的操作在沙盤上立體顯示幾種類型的地球。常見的地形還顯示輪廓，可讓學生比較不同地形上的高程。

目前，豐富多樣的信息化教學方式不僅可以導致高質量的講座式課堂教學，而且為學生進行發現式學習和探究學習，甚至提供虛擬模擬式培訓機會創造條件。 3D打印模式鼓勵學生根據學生思維的活躍和活潑的本性進行思考和練習。這讓學生在自主探究和合作學習的過程中受到啟發，從而加深了他們對概念的理解。在手工課堂上，借助3D打印，學生可以創作出許多作品和游戲工具，例如汽車模型。在建立3D模型的過程中，學生會接觸到學習的各個方面，并增加他們對學習的興趣。幾何對于學生來說通常很難理解。 3D打印技術允許學生感受和學習幾何圖形。 3D技術著眼于教學活動的整體優化，并堅持學生的全面發展。堅持教師主導和學生主體，探索多種教學模式，并優化教學過程，方法和手段。

市場上有很多相對容易操作的三維設計軟件，我們可以將其引入到課堂教學中。例如，Autodesk開發的一系列設計軟件可以輕松讓學生學習建模。學生的個人作品將直接打印在3D打印機上。通過市場的3D設計軟件，課堂教學內容的3D顯示簡潔高效，教師和同學的采購成本更低，操作難度更低，幾乎可以讓全班同學學習，特別是對于在傳統的課堂黑板寫作教學中學習成績差的學生，這將大大提高這些學生對學習的興趣，從而提高課堂內容學習的效率。

教育的目標之一是激發學生的創新意識，提高他們的實踐能力。在傳統教育模式中，父母或教師是否表現出重視過高的成績，不利于學生科學興趣的發展以及成長過程中學生創新思維能力的整體素質。

選擇教學工具通常需要在做出選擇之前進行許多考慮和比較。文康智能3D打印機已廣泛用于學校教學工具的選擇。“Value Plus”3D打印機是一款高精度3D桌面打印機。“以高精度三維打印機設計值的發展+”鍵，系統排出穩定性和更換噴嘴直徑被改變時，在課堂上使用是一個意外的延遲，以及能夠定位系統在印刷過程中直接對學生進行印刷，還可以使用7英寸的觸摸屏，可以讓學生直接進行簡單的操作，與各種課堂學習在課堂上積極配合，可以了解玩具，制造文具。“玩具”課可以調動學生的參與熱情和興趣，同時培養學生的實踐能力。

小學數學教學的難點在于使用直觀的模型向學生展示抽象的數學概念和規律，并促進學生的理解和掌握。3D打印技術為教師提供技術支持來展示形成數學抽象的過程。

在畢達哥拉斯的三維幾何定理和三角函數的教學中，它們通常保留在平面的顯示中，在想象中和計算水平上。在3D打印技術的支持下，教師可以使用最直接呈現給學生演示的3D技術，促進學生理解和推理他們的過程，理解抽象的數學概念和知識，并幫助增加空間感立體的學生。

三維全息投影是一種基于干預和衍射原理來記載和再現物體實際三維圖像的三維技術。這是一種不必要用眼鏡就能看到三維虛擬人物的觀察技術。其原理是在拍攝過程中記錄物體的光波信息，并依據成像過程中的衍射原理重建物體的光波信息，從而得到物體的真實三維圖像。

這項技術已經廣泛應用到舞臺和動畫制作以及博物館。2015年春晚李宇春演唱《蜀繡》中同時出現5個李宇春。

同樣，我們還是可以把它應用于教育上。例如在低年級的活動課上，我們可以利用這項技術“復活”一些卡通人物，比如動漫視頻《小豬佩奇》，《熊出沒》，和小朋友們以前唱歌、跳舞，增加課程的樂趣，還可以跟孩子們互動，游戲，學生肯定非常喜歡。在小朋友們觀看動畫視頻的過程中，將3D全息投影設備應用于電腦中，當一個個生動、逼真的卡通人物出現在孩子們面前，甚至能和孩子們進行簡單的溝通交流時，這或許能激發孩子們對卡通人物的強烈好奇，從而有更深層次地對于這些卡通人物的了解需求。借鑒以上想法，當3D全息投影應用到高年級的語文教學課中，比如唐代詩人李杜的《廬山瀑布》，在向同學們講解詩詞含義的同時，將廬山瀑布的3D全息投影畫面投入課堂上，使得同學們更能身臨其境，感受祖國的大好河山，也能更簡潔高效的了解詩詞內容，為了提高學生想象力，更好的開拓學生的發散思維，保持對新鮮事物的強烈好奇，遇到新鮮事物后，會第一時間去進行了解。

在應用于語文課堂教學之后，該技術同樣適用其他小學課程內容，包括數學、英語、自然、科學甚至美術課堂中。該技術的引用，可以提高學生的學習能力，動手能力和思考能力。

總之，無論是在傳統的課堂教學形式中，還是自主學習，都要擅于用技術武裝自身，使抽象更具體。特定的學習經歷是形象經驗的基石。所以，我們應該充分使用特定學習經驗的基礎，更好地與抽象學習經驗相結合。總之，3D技術本質上是多媒體技術的延展，是虛構現實科學技術的延伸。它拓展了人的感知能力，促進了人的思維能力的進一步發展。整合教學勢在必行。

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