試析3D打印支持下的高中物理實驗改良策略

摘 要：隨著我國教育事業的飛速發展，高中物理教學工作面臨著新的發展機遇與挑戰.做好對高中生的物理教育必須重視對學生物理學習情況的有效分析，積極開展不同類型的物理實驗教學活動，在改良物理實驗的同時保障學生對物理知識的深刻理解.3D打印技術的出現為高中物理實驗教學改革提供了重要的推動力，基于3D打印技術帶來的經濟影響，高中物理實驗教學中的相關教具開發更加全面，學生能夠在3D打印技術的推動下實現各種嘗試與探索，從而保障高中物理實驗教學的整體質量，為培育高中生物理核心素養奠定基礎.本文就3D打印支持下改良高中物理實驗的必要性展開分析，提出了3D打印支持下的高中物理實驗改良策略，為廣大物理教育工作者提供一些參考和借鑒.

關鍵詞：3D打印；高中物理；實驗教學

中圖分類號：G632 文獻標識碼：A 文章編號：1008-0333（2024）06-0110-03

高中階段學生正處在身心發育的關鍵時期，在深入推進高中物理教學改革的背景下，教師應當重視對物理實驗教學模式的有效建構.現階段，許多教師在利用3D打印技術開展高中物理教學方面做出了一些嘗試，希望通過對高中生物理學習情況的分析做好相關活動的優化設計.但是，由于教師本身在3D打印技術的應用過程中缺乏對高中物理實驗的有效設計，在學生成長過程中忽略了學生想象力和創新思維的培養需求，導致3D打印技術的應用效果和預期目標存在差距.面對這樣的情況，教師應當積極創新教育思路，從高中生物理學習狀況出發選擇適合學生的指導方式，在良好的物理教育環境推動下促進學生個性化成長［1］.

1 3D打印支持下改良高中物理實驗的必要性

1.1 節約物理實驗教學成本的基本要求

在3D打印支持下的高中物理實驗教學活動更具開放性特點，相較于傳統的物理教育形式，在教具制作和設計方面，運用3D打印技術能夠節約實驗教學的成本.實際上教具作為高中物理實驗教學的重要器材和工具，其本身具有重要的育人價值和作用，但是傳統的教育模式下大多強調學校對教具的采購和應用，而沒有考慮到教具的自主開發和設計，這對實驗教學活動的組織開展產生了一定的影響［2］.通過對3D打印技術的合理運用，學校在物理教學的相關教具開發方面能夠具有更強的創造性和自主性，既要體現出物理知識本身的深刻原理，同時也能夠通過節約成本，在一定程度上保證物理教學活動的優化.相較于采購物理教具的方式，3D打印教具的成本更低，同時具有更強的可操作性和變化性，能夠很好地凸顯物理實驗教學的真實需求[3].

1.2 強化學生想象力和創新思維的保障

高中階段學生正處在物理課程學習的關鍵時期，基于3D打印帶來的積極影響和推動，教師在相關活動設計和組織上也能做出創新嘗試，在考慮到高中生物理學習特點的情況下，真正為學生創造適合的成長氛圍與環境.根據現階段高中物理教學的相關要求和實際特點，全面豐富學生學習體驗，有效構建適合學生成長氛圍的同時，真正帶給學生深層次的啟發.在基于3D打印推動高中物理實驗教學持續優化的情況下，教師能夠基于物理實驗的創新嘗試引發學生深入思考，在良好的物理實驗氛圍中推動學生想象力和創新思維的持續強化.

1.3 提高高中物理實驗教學質量的前提

傳統教育模式下的高中物理實驗教學存在一定的局限性，許多教師只是強調自身對物理實驗的相關要求，卻忽略了學生在實驗中的主動參與，在物理實驗的相關組織設計方面存在較大的局限，這是影響物理實驗推進效果的重要原因.在3D打印與高中物理實驗教學相結合的情況下，教師能夠從多個角度出發，優化物理實驗的設計流程，幫助學生強化認知體驗，促進學生個性化發展.無論是物理實驗帶來的積極推動，還是對學生成長特點的分析，都能夠在一定程度上推動物理實驗教學機制的持續優化.以良好的物理實驗活動設計管理為導向，促進高中生物理學習能力的進步和發展，在3D打印技術應用效果達到預期目標的同時，進一步推動高中物理實驗機制的優化調整.

1.4 全面培育高中物理核心素養的基礎

培育核心素養是高中物理教學的基本目標和方向.在3D打印和高中物理實驗教學相結合的過程中，教師同樣能夠基于物理實驗帶給學生的真實體驗，促進學生在學習過程中及時調整學習狀態，以物理實驗教學為基礎的相關活動設計組織更加全面，在核心素養的培育方面能夠起到重要的推動作用.實際上，物理實驗能力作為學生應當具備的基本能力素養，其培育效果與學生的個性發展息息相關.在3D打印技術的應用價值得到有效體現，應用效果得到進一步提升的同時，高中物理實驗教學中培育核心素養的目標能夠得到全方位實現.

2 3D打印技術在高中物理實驗教學中的應用誤區

2.1 3D打印技術應用方式單一化

現階段許多教師在高中物理實驗教學中，運用3D打印技術做出了一些嘗試，但是在相關活動設計和管理方面的整體投入仍然較為有限.還有許多教師只是將3D打印作為一項基礎的活動設計，而沒有真正關注學生的實際需求，在高中物理實驗的相關組織和建構中，對3D打印技術的應用方式創新不足，這在一定程度上限制了物理教學的持續發展［4］.

2.2 3D打印技術應用時機不合理

現階段許多教師在3D打印技術的應用過程中，忽略了學生的認知特點和實際需求，這對高中生物理學習能力發展產生了一定的負面影響.還有許多教師在3D打印技術的應用方面存在一定的局限，無論開展何種類型的物理實驗活動，都選擇利用3D打印技術開展相應的指導，這也導致學生在接觸3D打印技術時的積極性受到影響.在教師本身缺乏科學設計，對3D打印技術應用創新不足的情況下，學生對3D打印技術的認知理解不夠深刻，在物理學習過程中的體驗不夠全面[5].

2.3 學生缺乏自主應用3D打印技術的能力

學生是高中物理實驗活動的主體，在新時代背景下的高中物理實驗教學中，許多教師忽略了學生主體地位.關于3D打印，在高中物理實驗中的教育滲透不夠全面，教師一味地強調自身對學生相關要求，卻忽略了學生在看待問題時的實際反饋.3D打印技術的應用效果難以達到預期目標，在相關活動組織和設計方面的針對性不強，這些因素極大地影響了3D打印技術的推進效果.還有許多教師在活動組織和設計方面忽略了學生的主動參與，關于3D打印的活動流程設計和實施不夠全面具體，最終導致3D打印技術的應用效果受到影響.

3 3D打印支持下的高中物理實驗改良策略

3.1 結合教學重點開發多元實驗項目

開發多種類型的高中物理實驗項目是豐富學生學習體驗的關鍵.教師應當格外重視物理教學中對實驗項目的科學設計和規劃，在關注高中生物理學習特點的同時，選擇適合學生的指導方式，在不斷強化學生實際認知，豐富學生學習體驗的同時，構建適合學生的成長環境和氛圍.在教學重點突出的情況下，讓學生更好地理解物理實驗的積極價值和意義，確保3D打印支持下高中物理實驗改良的持續落實.

3.2 運用3D打印技術制作高品質教具

在利用3D打印技術開展高中物理實驗教學的過程中，教師應當格外重視教具的自主設計和應用，能夠根據物理實驗的具體內容和相關操作流程，對教具的開發制作提出更高要求.面對高中生在物理課程中的相關學習表現和體驗，教師在活動設計和組織上也需要做出創新嘗試，能夠真正體現出3D打印技術的實際特點，在高中物理實驗帶給學生的積極影響和推動下，促進學生學習能力的進步和發展.無論是對問題的主動探索，還是對學生學習能力的鍛煉培養，這些都能夠在一定程度上引發學生的深入思考和交流[6].教師應當考慮到教具制作過程中學生的自主參與和探索，在課程開始之前了解物理實驗的具體操作流程，并且在教具制作方面采用控制變量的方式，對配套資源做好進一步的加工設計，確保3D打印技術的有效應用.

3.3 運用3D打印技術突破物理實驗難點

運用3D打印技術開展高中物理實驗教學，必須重視對物理實驗重難點的有效分析，幫助學生掌握基本物理知識原理、強化學生動手操作能力

，并且在物理實驗的相關活動組織和設計方面對學生提出更高要求，設置相應指導活動的同時，帶給學生深層次的感悟.通過3D打印技術帶來的積極體驗，促進學生在物理學習中的自主思考和探索分析，確保3D打印技術在物理實驗中的合理運用.教師應當關注高中物理實驗的具體操作流程，在各個細節方面做好相關的設計優化，能夠體現出高中生在3D打印技術方面的實際應用情況，從學生的真實需求著手選擇恰當的管理方式，在突出高中物理實驗育人價值和作用的同時，有效保障學生學習能力的進步和發展，

推動學生學習能力的進步和提升[7].

3.4 通過師生協作共同應用3D打印技術

全面加強師生協作是營造良好教育氛圍的關鍵.在高中物理教學機制的建構中，教師應當關注3D打印技術的合理應用，在師生協作的同時拉近彼此的關系，通過3D打印技術帶給學生的積極影響和推動，為學生學習能力的進一步提升奠定良好基礎.教師應當減少對學生物理實驗活動行為的干涉[8]，鼓勵學生自主利用3D打印技術進行創新嘗試，在模型制作等各方面給予學生充分的自主空間，讓物理教育的理論價值得到進一步體現.

4 結束語

綜上所述，基于3D打印優化高中物理實驗教學是保障物理教育整體質量的關鍵，也是促進學生全面理解物理知識原理、強化學生知識應用能力的重要前提.教師應當重視物理實驗帶給學生的積極影響，做好高中生物理學習行為的科學指導，讓行之有效的物理教育成為學生個性成長的推動力.

參考文獻：

［1］ 李桂旺，王軍.凸顯實驗育人：高中物理實驗5E+教學模式研究[J].中小學班主任，2023（02）：31-33.

[2] 張婷.初高中物理實驗方法銜接的教學策略研究[D].蘭州：西北師范大學，2022.

[3] 李斐.3D打印在高中物理自制教具中的應用研究[D].福州：福建師范大學，2020.

[4] 薛耀鋒，軒明杰，陳麗娜，陳婷，張婧，郭威.3D打印高中物理實驗教學設計與實踐效果[J].中國信息技術教育，2020（22）：67-69.

[5] 何芳芝.微課在高中物理實驗教學中的應用研究[D].武漢：華中師范大學，2020.

[6] 陳麗娜，薛耀鋒，陳婷，張婧.基于3D打印的高中物理實驗拓展課程教學[J].中國信息技術教育，2020（07）：72-74.

[7] 方學文.高中物理實驗教學中培養學生核心素養的教學策略[D].蘇州：蘇州大學，2019.

[8] 肖顥言.3D打印技術及其在高中物理實驗中的應用設想[J].電子測試，2018（17）：113-114.

［責任編輯：李 璟］

收稿日期：2023-11-25

作者簡介：王梅（1980.8-），女，江蘇省高郵人，研究生，高級教師，從事高中物理教學研究.

基金項目：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”（課題批準號：2021JY14-L128）