小學信息技術3D打印教學的思考

摘? 要：3D打印課程是一門兼有知識性、新穎性和趣味性的信息技術教學內容，有助于激發學生參與課程學習的興趣，并使他們在快樂地動手操作的過程中提升自身的工程思維、數學邏輯和科學素養，教育價值重大。本文基于小學信息技術3D打印課程教學，重點就課程設計的基本流程及應用要點進行了探討，希望為后續相關課程教學提供一些新的思路。

關鍵詞：小學教育;信息技術;3D打印;教學方法

中圖分類號：TP391.73;G623.5? ? ? ?文獻標識碼：A 文章編號：2096-4706（2019）08-0119-03

Abstract：The course of 3D printing is a kind of information technology teaching content with knowledge，novelty and interest. It helps stimulate students’interest in participating in the course，and makes them improve their engineering thinking，mathematical logic and scientific literacy in the process of happily operating. It is of great educational value. Based on the teaching of information technology 3D printing course in primary schools，this paper focuses on the basic process of curriculum design and application points，hoping to provide some new ideas for the follow-up teaching of related courses.

Keywords：primary education;information technology;3D printing;teaching methods

0? 引? 言

在創客時代，3D打印技術等許多先進技術得到了迅猛發展。如果可以基于信息技術課程，有效地利用3D打印的新奇性和趣味性特性，引導學生體會和運用3D打印，那么既可以豐富信息技術課程的內容，又能夠提高學生的想象力與創造力，同時也有助于促進學生信息技術學科素養的形成。在這樣的教育背景下，如何才能在小學信息技術教學中順利地開展3D打印課程教學值得深入探討。

1? 3D打印技術及應用現狀

3D打印是運用特殊材料，如尼龍、塑料、金屬等，運用計算機把打印材料層層疊加，最終形成目標實物的過程。現如今的3D打印技術有很多不同的種類，如選擇性激光燒結技術、數字光學處理技術、分層實體制造技術等。3D打印是第三次工業革命之后產生的一種至關重要的生產工具，并且在2013年首次被列入教育領域未來普及應用的創新技術中。現如今3D打印已經不再局限于成人層次，兒童3D打印教育也開始快速普及和發展起來，不僅構建了系統完善的3D打印教育體系，讓不同層次的學生從中獲益，還為小學信息技術教育的發展帶來了強大助力。小學信息技術3D打印教學正是在這樣的背景之下產生和快速發展起來的，雖然可以被列入新生事物范疇當中，但是因為3D技術朝著越來越成熟的方向發展，為小學信息技術教學改革帶來了諸多便利，仍然獲得了迅速發展，并且不斷走向成熟。小學信息技術3D打印教學對于教師和學生來說都是一次全新的體驗，同時也給師生提出了更高的要求。學生需要對3D打印技術及其相關工具有更加深刻的認識和把握，能夠主動參與課堂活動，并從中收獲理論知識與實踐技能。教師需要不斷完善和提升教育教學技巧，把握3D打印教學的方向，補充教學內容，改革教學方法，提升信息技術教育有效性。可以說只有在師生的密切合作和積極互動的情況下，才能夠逐步推動信息技術3D打印教學的貫徹落實。

2? 3D打印工具的合理選擇

在小學信息技術教學的過程中，可以利用3D打印筆、3D打印機、掃描儀以及建模軟件等軟硬件工具，采取數字化切片技術和三維模型設計技術等手段，結合課程內容和教學目標，通過融入機械手臂、機器人或猜謎識圖等一些符合小學生興趣和愛好的可玩性元素，使全體學生可以在快樂操作的過程中學到必要的知識。由此可見，為了順利地開展3D打印教學，離不開完善的3D打印工具的支持。在開展3D打印教學之前，必須要先結合課程教學需求合理選擇3D打印工具。在實際的3D打印中，常用的打印方式主要包括3D打印筆與3D打印機。如果3D課程教學期間選擇了3D打印機，那么需要預先在計算機中開展三維模型設計，或者可以通過內置模型以及掃描等方式來獲得三維模型。然后再同3D打印機進行連接后，將模式設計中的有關參數信息傳輸到打印機，這樣在3D打印機收到特定的打印指令后即可開展自動逐層打印，最終就可以形成3D模型。在這個過程當中，主要考察學生的三維建模能力，這對于小學生來講具有一定難度，所以一般可以用于輔助學習。3D打印筆實際上就是具備3D打印功能的一種特殊筆，其操作中不需要電腦或者軟件的支持。只需要滿足通電狀態的要求，就可以運用其來進行創作。基于3D打印，擠出來的塑料在遇到外界空氣后就會迅速冷卻變硬，從而形成一種穩定的固化狀態。通過對比分析上述這兩種3D打印方式，可知3D打印機對小學生的思維能力具有更高要求，而3D打印筆更加符合小學生的思維認知發展規律。基于此，在小學信息技術3D課程教學過程中，為了更好地符合小學生的思維與認知能力，以及發展目標，可以盡量選擇3D打印筆及其配套的一些工具來開展課堂教學。

3? 小學信息技術3D打印教學目標

為了進一步確保3D打印課程教學有序開展，教師在開展授課前要先明確課程教學目標，具體需要綜合考慮小學生的身心發展情況和興趣愛好等實際情況，從知識與技能等指標方面入手，圍繞3D打印課程教學需求以及小學生的思維發展來科學地確定課程教學目標。在確定選用3D打印筆來開展課程教學后，相應的3D打印教學目標主要包括如下幾個方面：其一，在知識與技能教學目標方面，主要引導學生學會利用3D打印筆基于二維平面圖來構建三維立體模型的基本方法，擴展他們的信息技術知識面。其二，在過程與方法教學目標方面，主要引導學生通過課前開展資料搜集、相互討論設計主題、開展主題圖形設計以及設計作品分享等過程，培養和提升全體小學生獨立思考的能力和創新能力。其三，在情感態度教學目標方面，主要是要激發全體小學生對3D打印的學習興趣，創新3D打印作品，培養他們的創造意識。

4? 小學信息技術3D打印教學策略

4.1? 精選課程主題

3D打印課程是一門全新的信息技術課程，在實際應用的過程中，需要先精心地選擇課程教學的主題。如果沒有選擇恰當的3D打印課程主題，直接按照課程上面的內容和要求來按部就班地進行，那么可能會影響部分地區或部分學生的學習效果。基于此，在開展3D打印課教學期間，教師需要先精心地選擇一些課程主題，具體需要結合小學生的思維認知、動手能力等實際情況，本著貼近生活的原則，選擇一些他們可能感興趣且便于理解的課程主題，尤其是要注意結合小學生的學習需求來科學地設計課程教學主題。但是需要注意的是，除了考慮小學生的思維認知能力和學習興趣，還要注意結合3D打印課程教學需求以及以前所學過的信息技術課程的教學內容進行教學，切不可一味地按照教材上面給出的內容來按部就班地開展授課，這樣會直接影響3D打印課程教學的效果。

例如，考慮到小學生的信息技術知識以及生活閱歷和經驗等，教師需要先仔細地分析他們的興趣和愛好等實際情況，盡可能地選擇一些趣味性比較強的知識，如可以結合“衣、食、住、行”等貼合學生生活的四大主題形成3D打印課程教學的研究主題。由于這些課程主題貼合學生的生活實際，更容易引導學生的思考和聯想，從而也有助于使其更加便捷地開展3D打印設計。又或者教師可以選擇一些日常生活中學生感興趣的動畫等來制作一些簡單的3D玩偶等，這樣也可以更好地激發學生的學習興趣。如果選擇的課程教學主題不符合學生的興趣和愛好，那么自然無法激發他們的學習興趣，進而會對后續課程教學的效果產生直接影響。

4.2? 合理導入主題

課堂導入是3D打印課程教學的一個重要環節，其導入的成敗會對后續整堂3D打印課程教學的效果產生直接影響。大量教學實踐表明，活躍的課堂氛圍可以調動小學生的思維，更有助于提高他們的學習積極性和熱情，也更加容易確保課堂教學的效果。同理，在開展3D打印課程教學期間，為了為整堂課奠定良好的基調，信息技術教師也要注意思考該如何導入課程教學主題。比如，教師可以借助恰當的課程主題導入語來激發他們的學習思維，調動他們學習新知識和新內容的積極性。因此，在開展3D打印課程教學期間，教師可以基于3D打印的設計原理來設置一些富有啟發性且不失趣味性的問題，引導學生積極思考，并促使他們在思考的過程中形成正確的操作思路，最終為提升課堂教學效果奠定堅實基礎。

例如，在以“美食”為主題的3D打印課程中，教師可以先詢問全班學生：“小朋友們，你們平時最喜歡吃哪些美食？”在學生積極思考和激烈討論之后，教師可以繼續詢問學生：“那么你們喜歡的這些美食都是什么造型呢？”在提出該問題后，小學生會繼續積極思考和討論這個問題。然后教師再趁機導入本堂3D打印課教學的主題，如告訴學生“我們可以利用3D打印機來自行制作一些美食，你們想不想要嘗試呢？”在該問題設置完成后，可以在導入課程教學主題的同時，有效地激發學生學習該部分3D打印課程教學知識的興趣，提高他們學習的熱情和積極性。此外，為了進一步提高學生學習的效果，教師還可以配合著3D打印筆制作模型的基本原理等相關知識，再合理地設置一些對應的問題，借此來引導學生準確、快速地掌握3D打印模型的制作方法，從而大大提升3D打印課程教學的效果。

4.3? 完善創作方法

對于3D打印模型設計而言，小學生的思維認知和操作能力等決定了他們操作起來可能具有一定難度。除了我們前期仔細地選擇3D打印工具外，教師還需要在3D打印模型設計方面進行科學設計，確保可以符合小學生的思維認知能力。首先，教師要引導學生科學地設計平面圖形，之后再引導著平面圖形來進行3D打印，最后再鼓勵學生將打印出來的這些平面圖形通過合理地拼接和整合，構成他們自己想要設計的三維立體模型。特別是在引導小學生創建三維模型期間，教師要善于在教學中融入二維平面設計的內容，同時在3D打印課程設計方面要注意有效地整合畫圖軟件運用。如此一來，就可以使學生通過運用3D打印筆和畫圖軟件來進行作品創作，極大地增加了學生學習的樂趣。

例如，在學生構思好自己想要創作的設計主題后，通過仔細思考一段時間，即可先進行平面圖形創作，此時教師可以引導學生利用畫圖軟件來開展平面設計，之后引導他們利用3D打印筆，結合自己的設計需求來選擇拼接操作或鏤空操作，并最終打印成型，如有的學生可能會設計“牛排”等。在這種設計操作下，可以始終使學生明確自己創作作品過程的清晰性，同時這種授課思路也引導了學生利用了信息技術常規課程教學中所用的畫圖軟件，起到了回顧和鞏固已學信息技術知識，提高他們信息技術學習效果的作用。

4.4? 加強教學評價

課堂教學評價也是3D打印課教學過程中非常關鍵的一個環節，其在促進學生學業成長，提高課堂教學質量與效率方面具有重要的作用。為了對學生所設計的3D打印作品進行更加全面、客觀地評價，引導他們可以結合評價結果來對自己設計的作品進行完善，這樣可以有效地強化小組內學生之間的相互溝通與交流，同時也可以促使學生在對自己所設計的3D打印作品進行再設計與完善期間提高自身的設計能力，最終可以達到提升學生學習效果的目的。

例如，在上述3D打印課程主題設計任務下，如果有的學生成功設計了3D打印“牛排”，之后教師就可以組織全班學生以小組的學習方式開展小組合作討論，引導他們在小組內先就彼此的設計任務進行相互溝通和交流。在實際的交流過程中，教師可以引導小組內成員相互點評下彼此的看法，如有的學生建議該學生還可以制作一個3D打印的“糖心蛋”，將其和剛才自己制作的3D打印“牛排”進行組合，共同組成一份3D打印“牛排套餐”，這種評價建議是非常不錯的，評價雙方都可以在相互溝通的過程中學到彼此設計中的一些經驗和技巧，不斷完善自己所設計的作品。簡而言之，在開展教學評價期間，教師要注意引導學生在小組中進行深入溝通，具體就是遵從“相互分享——互相溝通——互相提出建議——學生自主修改與完善”的大致思路。通過引導全體學生在初步體驗成功的基礎上，增強他們學習的成就感，同時也可以在相互溝通和交流的過程中激發他們想象力和創造性思維，最終可以全面提升3D打印課程教學的效果。

5? 結? 論

總之，3D打印課程滿足了小學信息技術課程教學改革的需求，在豐富課程內容，激發學生動手興趣和創造力，培養學生想象力等方面的應用優勢非常顯著。在實際的3D打印課程教學期間，教師需要在精選3D打印工具以及明確課程教學目標的基礎上，從精選課程主題、合理導入主題、完善創作方法和加強教學評價等方面入手，優化課程教學的流程，確保可以全面提升3D打印課程教學的有效性。

參考文獻：

[1] 司玲，孟建文.基于PBL+DBL融合的“3D打印技術”教學模式研究與實踐 [J].文化創新比較研究，2019，3（1）：108-109.

[2] 冉龍旭，于國龍，聶小雙，等.基于3D打印技術的中小學創新能力培養研究 [J].電腦知識與技術，2018，14（10）：147-148.

[3] 劉遠菲.小學信息技術課程的創造性教學策略 [J].課程教育研究，2017（34）：116.

作者簡介：王丁（1983-），男，漢族，江蘇常熟人，一級教師，本科，研究方向：小學信息技術教育。