計算思維在小學3D打印教學中的應用研究

楊震國

摘 要：3D打印教學中應培養學生計算思維的能力。這不僅有利于提高學生的3D模型創建能力，也培養了良好的學習習慣。當遇到實際問題時，能用正確的方法來解決。

關鍵詞：3D打印；計算思維；多元化評價

計算思維作為信息技術領域創新思維方式，目前正逐步成為小學信息技術課堂的核心素養培育能力。隨著3D打印技術在生活中的不斷應用，培育擁有計算思維的新型人才顯得尤為重要。日常3D打印教學中，如能讓學生養成獨立分析任務、計算梳理、按比例創建等習慣，必將提高學生的3D模型創建能力。因此，在3D打印模塊學習中，面向學生的計算思維能力培養做了大膽實踐。

一、創建生活化情境，引導學生運用計算思維

在3D打印學習中，如果學生具有強烈的求知欲，教師就易于引導學生積極主動探索3D創意設計。如果教師能創設學生感興趣的情境，學生就會形成追求知識的內需力，不需教師過多地督促。任何創意設計作品都對計算思維具有極高要求，它都完美地展示出學生各方面的綜合能力。普遍的學生都只想獲得一個新奇的模型，并不想通過自己的思維得出適合的數據。這樣的學習氛圍只會給教學帶來巨大的阻礙。所以在學生所掌握知識基礎上，圍繞學生感興趣的生活化情境，鼓勵用計算思維的方法解決問題。

例如在教學“精美班鐘”時，為了學生都能快速掌握制作方法，經常用講授法來處理。首先由我分析好鐘的大小尺寸，講解班鐘的制作過程，接著就讓學生模例制作，當然學生完成的班鐘和老師所講如出一轍。本人針對上述情況作了適當的教學調整，先出示了軟件設計的各式班鐘，學生觀察了各異的鐘面，學習興趣高漲，都在議論哪個鐘更美觀實用。全班積極主動地分析用什么辦法可以制作出鐘面上的粗點、細點。在生活中的鐘面尺寸是多少，是否有快速計算的方法得到所有的點。時針、分針、秒針的制作，是用加運算還是減運算組合。最后讓學生改變鐘面的貼圖參數，就可以得到意想不到的精美班鐘。

二、巧妙預設作品，提升計算思維運用能力

3D打印創意設計中，實用性與創新性相關聯的，創新是在實用的基礎上開發而來。把3D設計模塊加入到小學信息技術課程中，是為了讓學生學會用信息技術來幫助解決生活中遇到的實際問題。在3D打印設計中融入精密的設計數據，可以創作出許多具有現代感的外觀作品。3D實物設計需結合多種計算思維能力，利用不同的數值可以得到不同的模型。為提高實際問題解決能力，引入兒童玩具類設計，如骰子、套娃、五巧板、漢諾塔、樂高城堡等；學習用品類設計如課班鐘、桌椅、書架、個性班牌、秋千、眼鏡、藝術相框等。

例如在教學“我的鋼筆”模型創建時，有部分同學很快完成了一支簡單的鋼筆，顯得很粗糙。老師適時展示有筆尖折彎、每段筆身邊緣作圓角處理、筆身表面作圖案具有細節處理特效的作品。展示預設的精美作品，不同的數值可以產生不同的視覺效果，讓學生感知由計算思維所得的作品更精美。有些孩子能力較弱，我也會讓他們先熟悉“基本編輯”“草圖編輯”“組合編輯”等指令按鈕。在學生都掌握草圖繪制技能的基礎上，再幫助他們進行數據分析指導。再由各項數值作為物件的參數創建模型，以此讓他們漸漸懂得計算思維的方法，并且反復修改完善作品。

三、倡導多元化評價，提升學生計算思維廣度

在教學中每一位學生的思維都不同，教師可注重因材施教，耐心地指導學生分析問題、計算各個部件組合的思維方法，使學生養成獨立計算思維的良好習慣。首先鼓勵學生合作學習一起分析探究，可以找一個例子來分析，哪種尺寸可以在生活中更實用。讓學生明白，所有的設計都要應用到實際生活中，如果模型不可用，就要重新計算、設計。當然也可挑選一些有計算、設計特長的同學當“小助手”，他們很擅長比例分析、空間連接關系、邏輯結合成不同的效果等等。老師根據學生不同的計算思維方法，并不直接判斷對錯，而是鼓勵學生一題多解，從多個角度分析解決實際問題。

再如在教學“我的現代化書桌”一課時，并非直接出示給學生課桌上的擺放物件的尺寸數據、擺放位置。鼓勵同排學生組成小組、分任務協作，探討物體間的大小比例尺寸。同學們先把書桌、轉椅、液晶顯示器、保溫杯等的尺寸數據先列出來，應組內根據生活經驗把比例數值確定好。在第一步草圖編輯時就把每個成員的思維成果都結合到作品中，在渲染成型時如果發現與實際生活不符，可以再次計算確定更優化的尺寸。在作品展示環節，每組可以選最具代表思維過程的兩件作品，仔細分析它們的尺寸關系，以及最后的組合編輯關系。教師不特意限定，學生發現、探索出較好的計算方法時給予充分的鼓勵。

在3D打印教學中充分培養學生的計算思維能力，能提升所設計模型的良品率，培養學生的實際工程解決能力，以此提高他們運用3D設計知識實現問題的抽象、對問題求解的能力。當然，計算思維培養并非一蹴而就，而要在項目設計中不斷錘煉得來，也必將積極推動學生的學習發展。

參考文獻：

[1]鐘柏昌，李藝.計算思維的科學涵義與社會價值解析[J].江漢學術，2016（2）.

[2]林雄.基于計算思維的中小學信息技術教師培訓教學模式研究[J].中小學電教，2017（10）.

編輯 溫雪蓮