基于3D打印的高中物理實驗拓展課程教學

摘 要：3D打印是一種以三維數字形式立體構造物理對象的快速成型技術，在高中物理實驗教學中3D打印技術正在受到重視，基于3D打印開展物理實驗教學活動成為提升教學質量的措施之一.

文章就基于3D打印開展高中物理實驗拓展課程教學的必要性展開分析，在緊密結合高中生物理課程學習規律的基礎上，提出了基于3D打印的高中物理實驗拓展課程有效實施策略，供廣大物理老師參考借鑒.

關鍵詞：3D打印；高中物理實驗；創新機制

中圖分類號：G632 文獻標識碼：A 文章編號：1008-0333（2023）18-0080-03

收稿日期：2023-03-25

作者簡介：鞠毅，中學教師，從事高中物理教學研究.

基金項目：本文系江蘇省“十四五”2021年度教研課題“3D打印支持下的高中物理實驗改良與策略研究”的階段性研究成果（課題批準號：2021JY14-L128）

在我國社會經濟飛速發展的時代背景下，傳統的工業制造正在發生翻天覆地的變化.3D打印無需拼接組裝便能形成三維物體，其本身具有靈活便捷的優勢，3D打印技術正在廣泛應用于工業、航空航天等各個領域.高中生正處在物理學習的關鍵時期，他們在學習過程中接觸到的知識以及參與過的實驗活動能夠成為解決物理學習問題的重要推動力.在3D打印技術不斷成熟的背景下，如何基于3D打印開展高中物理實驗拓展課程教學，值得每位教師思考.

1 基于3D打印開展高中物理實驗拓展課程教學的必要性

1.1 豐富高中物理實驗教學的形式

基于3D打印技術開展高中物理實驗拓展課程教學是物理實驗形式的創新與優化.教學中教師基于3D打印技術的合理運用，能帶給學生更加深刻多元的學習體驗，促進學生對物理實驗態度的有效轉變，讓每位學生都能夠在接受多元化物理實驗的同時，實現思維的全面發展.高中階段學生面臨高考的壓力，許多教師在開展物理實驗教學工作時，存在一定的功利化色彩，導致學生在學習過程中面臨較大壓力，影響到了實驗教學的效果.在3D打印技術的有效輔助和推動下，學生能夠及時調整學習狀態，并且在主動積極參與相關實驗活動的同時獲得多元化的體驗，真正實現知識面的有效拓展.

1.2 促進學生思維能力的發展

高中生正處在思維能力發展的關鍵時期，在物理實驗教學過程中，教師能夠為學生搭建思維訓練的平臺，并在此過程中促進高中生思維的全面進步與發展.3D打印技術本身具有較強的新穎性和開放性，在引導學生圍繞3D打印技術探究物理知識的過程中，每位高中生都能夠在參與實驗活動的同時實現對思維的有效訓練，并且在積極解決學習問題的同時實現學習能力的有效提升.

2 基于3D打印的高中物理實驗拓展課程教學有效實施策略

2.1 做好前期準備工作

2.1.1 設置明確的教學目標

設置明確的教學目標是高中物理實驗教學活動的重要前提和基礎，在基于3D打印技術開展高中物理實驗教學的過程中，教師必須明確教學目標，結合物理實驗教學的內容以及相關要求，突出目標的針對性和全面性，關注3D打印技術獨特的教育價值，并且在實施教育活動之前了解學生的整體狀況，確保教學目標體現出學生的學習需求，推動學生學習能力的有效提升.

2.1.2 做好學習者特征分析

學生是高中物理課程的學習主體，在基于3D打印技術開展高中物理實驗教學的過程中，教師應當打破傳統教學模式的限制，并且對學生的情況進行摸底，以此為基礎推動前期準備工作的有效落實.教師首先需要關注學生對物理理論性知識的掌握情況，能夠從多個角度出發，了解學生的物理基礎，并且在設計實驗流程的過程中體現出學生的個體差異，盡可能地凸顯基于3D打印技術的物理實驗教學價值.教師還應格外關注學生在分析和思考問題時表現出的學習特點，從多個角度出發，對學生作出相應的指導，并且在分析學生學習情況的同時，把握好實驗素材以及實驗內容的優化，讓每位學生的個性都能夠得到彰顯.

2.1.3 增強課程導入趣味性

課堂導入是高中物理教學的一個重要環節，在基于3D打印開展高中物理實驗教學的過程中，教師應

重視對課堂導入的合理優化與調整，能夠做到從不同角度出發做好課堂導入的合理設計，讓每位學生都能夠在快速調整學習狀態的同時，真正理解實驗活動的相關要求，以確保高中物理實驗的實施效果.教師在對學生進行指導時，做到多角度分析和思考問題，實現課堂導入應有的效果.結合物理實驗的相關內容，教師可以采用情境化的教學手段，引發學生的思考和共鳴，讓每位學生都能夠在課堂導入環節保持較為濃厚的興趣.

2.2 優化實驗活動設計

做好對實驗活動流程的有效規劃是保障學生學習效率的關鍵，為此教師應當結合3D打印技術的特點，在開展實驗活動時，對實驗流程做出相應的調整.

2.2.1 布置明確的學習任務

明確清晰的學習任務是高中生提高物理實驗活動效率的關鍵，在基于3D打印技術開展實驗活動的過程中，教師應當重視任務驅動，能夠根據學生學習特點選擇適當的物理實驗項目，并且在對學生提出相關要求的同時促進學生的個性化發展，讓每位學生都能夠在主動解決問題的過程中實現學習能力的提升.在明確高中物理實驗活動主題的情況下，教師應當關注學生的學習表現，并且在設置相關學習任務時考慮到任務的難易度，避免學習任務難度過高導致學生自信心受到打擊，避免學習任務難度過低影響學生學習能力發展.

2.2.2 基于學生特點合理分組

小組合作學習是提高學生學習能力的重要途徑，在開展基于3D打印技術的高中物理實驗活動時，教師應當重視對小組合作學習的有效落實，結合高中生物理課程學習特點，對學生做出相應的指導，在幫助學生提高解決問題能力的同時促進學生養成良好的團隊協作精神.高中生本身處于個性發展的關鍵時期，他們在成長過程中不僅要掌握學習的方法和技巧，同時也要學會如何與他人相處，以實現綜合素質的全面進步.在圍繞3D打印技術對實驗教學做出嘗試和探索的情況下，必須對學生學習行為做出相應的指導，幫助學生轉變學習觀念，讓行之有效的物理實驗活動成為推動學生綜合素質發展的重要動力.在合理劃分小組的情況下，教師還需要引導學生做好小組內部的分工，每位學生都需要結合自身的特長，在合作學習中發揮各自的作用，共同完成好物理實驗項目.

2.2.3 搭建實驗成果展示平臺

在基于深入分析和思考解決實驗教學中各種問題的同時，教師還應為學生搭建展示實踐成果的平臺，真正關注學生的學習需求，從多角度出發對學生進行指導，讓每位學生都能夠快速調整學習狀態，并且在主動分析和探究知識的過程中，實現學習能力的提升.在基于自主學習和小組合作學習取得一定成果的情況下，教師需要考慮如何幫助學生提高分享的能力，在教學活動中鼓勵學生展示相關學習成果.

3 完善教學評價機制

教學評價是高中物理實驗教學的一個重要環節.基于3D打印技術的高中物理實驗教學，應當具有更加完善的評價機制，既要體現出學生的學習特點，同時也要關注不同學生的相關需求，能夠真正做到以過程為導向對學生進行評價和指導，讓每位學生都能夠做到主動積極解決問題，并且在探究物理知識的同時實現學習能力的提高.

3.1 以過程為導向制定評價標準

在制定高中物理實驗課程教學評價的過程中，突出評價標準的科學性和嚴謹性，能夠真正關注學生在學習過程中表現出的學習態度以及采用的學習方法，真正體現出物理實驗活動的教育價值.在物理實驗教學中關注學生的一舉一動并且做好相應的記錄，對學生進行評價和指導時，不僅要考慮學生基于物理實驗取得了怎樣的學習成果，同時也要考慮到學生在學習過程中展示出的思維能力以及在探究知識過程中表現出的學習態度，盡可能地保證評價活動的多元化.

3.2 實現評價主體的多元化

多元主體的評價機制能夠在一定程度上保障高中物理實驗拓展課程的教學效果，在對學生進行評價時，教師不僅要關注自身對學生的評價和指導，同時也要關注學生的學習特點，建立起多元主體的評價機制，

從而推動實驗活動的全面落實.學生自我評價主要體現在學生自身的自我反思方面，在自我評價中，學生能夠根據自身的學習體驗對物理實驗產生更加深刻的認知，并且在探究和分析問題的過程中實現學習狀態的及時調整.學生之間的相互評價則強調同學之間的緊密協作，每位學生都能夠發現其他同學的閃光點，并且在學習過程中學習他人的優點，以實現對物理實驗的有效反思.

綜上所述，基于3D打印技術開展高中物理實驗拓展課程教學工作，這是提高學生物理學習能力的有效措施，也是促進學生個性化發展的基本要求.教師必須充分重視3D打印技術的教育價值，在對學生進行教育和指導時，能夠采用多元化的教學手段對學生提出相關要求，一方面做好前期準備工作，充分分析學情并優化教學設計；另一方面也要關注實驗流程的優化與調整，讓學生能夠基于良好的學習平臺實現綜合素質的全面發展.唯有如此，基于3D打印的高中物理實驗教學活動，才能發揮應有的作用，每位學生都能夠在了解3D打印技術的同時實現對物理實驗的深入探索，從而保證學生學習能力的進步和提升.

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[責任編輯：李 璟]