3D打印技術：中學物理實驗教學優化新思路

鞠毅

摘要：本文簡析了3D打印技術在中學物理實驗教學中的應用價值，針對當前3D打印技術在中學物理實驗教學中存在的問題，提出了相應的解決策略，為廣大物理教育工作者提供一些借鑒和參考.

關鍵詞：3D打印技術；中學物理；實驗教學

中圖分類號：G632文獻標識碼：A文章編號：1008-0333（2023）15-0083-03

科學技術的飛速發展推動了3D打印技術的不斷成熟.物理作為一門以實驗為基礎的科學，其本身強調對實驗活動的全面落實和優化.在現階段的中學物理實驗教學工作中，許多教師對3D打印技術做出了一些嘗試，但是由于教師自身對3D打印技術的應用缺乏經驗，對相關資源的整合不到位，導致3D打印技術對實驗教學的價值難以得到有效凸顯.面對此情況，教師應當積極創新教育思路，結合3D打印技術獨特的教育價值，對學生進行科學的指導，確保每位學生都能夠在基于3D打印技術的物理實驗活動中，實現對物理知識原理的深刻理解.

1 3D打印技術在中學物理實驗教學中的應用價值

1.1 有利于激發學生學習興趣

基于學情，教師在開展相關教育活動時需要考慮到對實驗活動流程的有效優化與調整，能夠真正考慮到學生的整體性特點，并且在積極主動解決問題的同時，指導學生及時調整學習狀態.面對不同成長背景下學生表現出的學習興趣，教師在對學生進行指導時需要做出相應的嘗試和探索，既要關注學生的學習能力特點，也可以更具針對性地對學生提出相應的要求，從而保障每位學生都能夠全身心地投入到實驗活動中去，在主動解決問題的同時保持對物理實驗的濃厚興趣.

1.2 有利于豐富物理實驗形式

3D打印技術本身具有較強的吸引力，在開展中學物理教學活動的過程中，教師能夠真正幫助學生及時調整學習狀態.基于對3D打印技術的合理運用，促進學生對物理實驗學習的全面落實.傳統中學物理實驗主要強調教師對教材中實驗項目的講解和分析，而沒有真正考慮到學生的學習特點以及真實需求，在利用3D打印技術開展物理實驗教學時，教師能夠真正帶給學生多元化的實踐體驗，并且基于形式多樣的物理實驗，促進學生知識體系的有效建構，讓每位學生都能夠在接觸物理實驗的同時實現綜合素質的全面提升.

1.3 有利于強化學生知識應用能力

物理課程本身是一門理論與實踐相互結合的課程，在有效利用3D打印技術開展物理實驗教學活動的過程中，教師能夠真正基于實踐幫助學生理解物理知識原理，并且在一定程度上促進學生知識應用能力的有效鍛煉和培養.學生本身正處在奠定物理學習基礎的關鍵時期，他們在成長過程中參與的實踐活動能夠在一定程度上影響到知識運用能力的發展.基于3D打印技術帶來的全面體驗，學生能夠從物理實驗中汲取靈感，實現知識應用水平的提升.

2 中學物理實驗教學中應用3D打印技術面臨的問題

2.1 基礎設施建設不到位

3D打印技術的實現依賴于基礎設施的支持，但是目前許多中學在物理實驗基礎設施建設方面仍然存在一定的不足.3D打印相關的設備配置不齊全，導致基于3D打印技術的中學物理實踐活動難以得到落實：在實驗教學方面的投入有限，尤其是3D打印這一新型技術及應用本身尚不成熟，在相關基礎設施建設方面，需要花費較大的成本和精力，導致中學3D打印相關的基礎設施難以配置到位.

2.2 教學形式缺乏創新性

基于3D打印技術開展中學物理實驗教學活動的過程中，許多教師采用的教學形式，過于死板，物理實驗教學主要強調教師對實驗流程的設計和規劃，在對學生進行教育和指導實踐時忽略了學生主體地位，這是導致物理實驗教育價值受到較大影響的重要原因.教師一味地強調自身在中學物理實驗教學中的主導作用，而沒有真正體現出學生的主體地位，這樣一來學生在看待問題時的體驗不夠深刻，他們很難真正全方位解決學習中遇到的各種問題，也無法在探究和理解物理知識的過程中獲得深刻多元的學習感悟.

2.3 教學評價過于功利化

教學評價是中學物理教學的一個重要環節，在現有的評價機制下，許多教師過分強調基于中學物理實驗教學學生取得的成績，而沒有真正考慮到學生在學習活動中的真實學習需求以及實際表現，這就導致評價功能難以發揮應有的作用，學生學習能力容易受到較大的限制和影響.在一味追求物理實驗成績的背景下，學生容易面臨較大壓力，很容易因沒有完成實驗流程而產生挫敗感，在功利化的評價導向下，出現自我否定的情況，這樣一來基于3D打印的中學物理實驗教學難以發揮應有的價值，學生學習能力和綜合素質無法得到有效鍛煉與提升.

3 利用3D打印技術優化中學物理實驗教學的基本原則

3.1 遵循以生為本的原則

以學生為主體是中學物理實驗的基本要求，在利用3D打印技術開展中學物理實驗教學的過程中，同樣需要遵循主體性的原則，真正關注學生學習特點，并且在考慮到學生認知規律的同時，做出具有針對性的指導，讓每位學生都能夠全身心的投入于物理實驗活動，并且在解決問題的同時實現綜合素質的全面發展.以生為本意味著教師需要減少對學生的干涉，在圍繞3D打印技術，開展物理實驗的過程中，真正聽取學生的意見和反饋，讓每位學生都能夠保持對物理實驗活動的濃厚探究興趣，讓學生能夠做到基于物理實驗活動提高學習效率，并且真正幫助學生樹立正確的學習觀念.

3.2 遵循循序漸進的原則

基于3D打印技術優化中學物理實驗教學需要教師逐漸引導，需要注意的是3D打印技術是一項走在科技前沿的技術，其本身具有較強的科學性，在教育過程中學生很難真正適應基于3D打印技術的物理實驗.遵循循序漸進的原則意味著教師需要關注學生的認知規律，在教育過程中，能夠根據3D打印技術的特點，對物理實驗活動做出新的嘗試和探索，并且在行之有效的物理實驗活動設計中推動學生學習狀態的及時調整，讓每位學生都能夠適應3D打印技術，并且在學習過程中及時調整學習狀態.

3.3 遵循開放自主的原則

自主的教育環境是促進學生思維發展的重要前提和基礎，在利用3D打印技術開展中學物理實驗教學活動的過程中，教師應當格外重視對學生學習行為的合理引導，能夠從多角度出發創造開放自主的空間，推動學生對3D打印技術的不斷適應，確保物理實驗活動成為促進學生個性發展的重要平臺.要開放自主的實驗教學環境，意味著教師需要做好教學活動的統籌，一方面發揮教師的引導作用，另一方面也要盡量減少對學生實驗行為的干涉，讓每位學生都能夠全身心投入物理實驗，并且在深入分析和探究問題的同時實現思維成長.

4 利用3D打印技術優化中學物理實驗教學的有效策略

4.1 整合教育資源準備3D打印素材

做好資源整合是3D打印技術得到有效落實的保障.在開展中學物理實驗教學過程中，教師應重視3D打印技術的基礎設施的有效建設和維護，將3D打印設備以及相關模型呈現在課堂上，真正幫助學生保持對物理實驗的濃厚興趣.學校應當做好相關資金建設和規劃，一方面關注中學物理實驗教學要求，另一方面也要根據學校基礎設施維護政策，對3D打印的設備和素材作出有效利用，能夠真正服務于中學物理實驗教學，確保基礎設施發揮應有的價值.

4.2 開展小組合作提高物理實驗效率

合作學習是中學物理實驗教學的重要形式之一，在3D打印技術有效應用的情況下，教師應當重視對物理實驗活動組織方式的有效創新和優化，能夠真正從物理實驗教學的角度出發，對學生提出更高的要求，在幫助學生理解物理實驗知識的同時，推動學生學習狀態的及時調整.根據學生物理學習基礎，教師應當合理劃分學習小組.在分組的基礎上，教師還應設置與3D打印相關的物理實驗項目，通過任務驅動的方式對學生提出相應要求，讓物理實驗成為幫助學生提高學習能力的重要手段，以實現物理實驗應有的價值.

4.3 聯系生活創設物理實驗活動情境

創設情境是中學物理實驗教學的一個重要環節.為了有效激發學生對物理實驗的濃厚興趣，教師應當重視對情境化教學活動的有效落實，根據中學物理實驗的相關要求，對情境作出合理還原，讓每位學生都能夠在聯系生活的同時，理解物理實驗活動的相關要求，并且在真實深刻的情境體驗下，實現學習能力和綜合素質的全面鍛煉和培養.面對中學生在物理課程學習中遇到的各種問題，教師需要及時轉變教育思路，能夠真正從物理實驗的角度著手鼓勵學生自主了解3D打印技術，在對話交流的過程中制定物理實驗的具體實施方法，做好基于情境化教學的相關指導，確保學生能夠在良好的外部環境影響下加深對物理實驗的理解.

4.4 基于學習過程表現完善評價機制

科學嚴謹的評價機制是保障中學物理教學順利開展的關鍵.為此，教師必須重視對教學評價的優化，讓評價成為推動學生適應物理實驗教學的重要依據，并在此過程中拉近師生之間的距離，確保學生能夠始終保持對物理實驗的濃厚興趣.要想了解學生在學習過程中的表現，教師就需要做好對學生的觀察工作，結合學生的真實需求做出相應的指導，推動學生學習能力發展的同時，實現對學生思維的有效引導.

綜上所述，基于3D打印技術開展中學物理實驗教學活動，是提高物理實驗活動效率的關鍵，也是促進學生個性化發展的基本要求.教師必須充分重視對3D打印技術的深入研究，在對學生進行指導時，能夠從物理實驗教學的角度出發對學生提出更高要求，確保每位學生都能夠適應中學物理實驗的相關活動，并且在3D打印技術的支持下，提高解決物理問題的能力.

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［責任編輯：李璟］