3D打印技术：让学生动起来

张彬

随着科学技术的不断发展，3D打印技术越来越受到各领域的关注，在产品设计、建筑设计、模具制造等领域有着广泛的应用。伴着着教育的改革，3D打印技术在学校的教育教学中有着举足轻重的作用，它不仅带来了课堂教学的变革，还提升了学生的综合能力，激发了学生的创造力，开拓了学生的空间想象能力，增强了学生的动手能力。

说起3D打印技术，大家就会想起打印模型、打印自行车、打印房子……关于这项神奇应用的技术时常在报纸、电视、网络上看见。那什么是3D打印技术呢？其实，3D打印技术是一种新型的快速成型技术，它是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。它无须机械加工或模具，就能直接将计算机图形数据中生成任何形状的物体变成现实。这项技术目前成为一种潮流正迅猛发展，应用于各行各业，对社会诸多行业和领域带来深刻的影响。随着3D打印技术的发展，这项技术在教育领域中的应用受到教师们的关注，当3D打印技术走进课堂，它不仅推动了课堂教学的变革，提升了学生的各种能力，也促进了核心素养的发展。

一、激发学生的创造力

随着社会的发展和对人才的要求，培养学生的创造力成了教育教育的永恒目标。学生具有很强的想象力，对智能产品的好奇心非常强，他们对新事物的接受与理解能力也很强。3D打印技术融入教育，在很大程度上打破了傳统的教育模式。在传统的教育模式下，学生的许多想法会被不同程度地遏制，从而扼杀了学生的创造力。如制作一个杯子，传统的教育下如同使用了一个模具，所有的杯子都是一个造型，没有任何的变化及创新。而3D打印技术可让孩子天马行空的想法“变现”， 做出各种各样的属于自己个性化的杯子，有的做成了动物造型杯，有的做成了树状杯，枝杆就是吸管，有的做成了蛋糕状杯……学生的创造力得以激发。正如著名教育家陶行知先生所说的那样：处处是创造之地，人人是创造之人。再如在教学制作笔筒的时候，先让学生闭上眼睛思考一会，打算设计什么样的笔 筒，做到心中有数。然后学生开始动手设计，组内成员一起探讨，使用“加法”和“减法”两个小工具解决设计过程中出现的问题，齐心协力， 共同制作出各种不同的笔筒模型，这是第一层次的创造。在老师的指导下，在生活经验的启示下，他们进行了二次创造，有的创作了动感图，如旋转的木马、会走动的机器人、3D彩灯等。总之，3D打印为打开了创造力的大门，让设计从单一走向多元，从简单走向复杂。

二、开拓学生的空间想象力

对于小学生而言，空间想象力是比较弱的，以形象思维为主，不管是平面图形还是立体图形的学习对学生来说都是比较困难的。所以，在教师的教学及学生的理解过程中往往难以把握住其实质。教师可以通过观察物体、认识方向、制作模型、设计图案等活动，发展学生的空间想象力。而3D打印构造模型以具体模型的形式展示，将抽象的内容更加直观有效地呈现给学生，激发学生学习欲望和热情，让学生脑洞无限放开，促动着学生的空间想象力。例如制作一个马克杯。

第一步：放个圆柱（杯体）

第二步：再放个圆环（把手）

第三步：把圆环竖起来，拼在杯子上点击圆环，下面出现快捷菜单，点击移动：出现X、Y、Z三个方向移动箭头和三个旋转面，拖动X轴旋转面，转动90度（或拖动后在旁边对话框中输90）。

竖起来了：通过右键拖动，改变视图角度观察，拖动箭头或中间小圆点移动圆环，往杯子上靠并镶入杯子上。

最后点击右上角视图立方体的Front（前视图）、Top（顶视图）观察并调整：把手有点大，点击圆环，出现快捷菜单，点击缩放：拖动白色箭头缩小到合适大小。

如果圆环离开了圆柱，用移动工具拖回去。

学生：这不是杯子！是锤子！杯子是空心的。

第四步，掏空。

现在，我们要想办法掏空圆柱，就是要挖掉中间的部分，这就要用到Combine（联合）。通过不断地切换视图，学生创造出不同的杯子，有的做出了（   ）杯子，有的做出了（），整个杯子的创作过程就是一个空间的想象过程，切换视图的过程就是学生空间的思维过程，有力的发展了学生的空间想象能力。

三、增强学生的动手能力

苏霍姆林斯基说过：“儿童的智慧在他的手指尖上。”可见，多让学生操作，就能发展学生的思维能力、创新能力和探索实践能力。

例如在教学生制作马克杯的过程中，首先明确建模思路：用圆柱体作为杯身，用圆环作为把手。运用抽壳功能将圆柱体挖空并将其与圆环合并。在这过程中，可以让学生制作适合自己的杯子;为了美观，杯身可以设计成动物、植物、动画人物等等图案（如下图所示）;造型方面，也可以让学生通过想象来改变，如把杯身、把手改变等。3D打印的过程是令人兴奋的，因为你马上就能看见自己制作的模型打印出来了。而在打印过程中，可能会越到各种问题，比如打印头堵了、断料、平台不平等等情况，其实这就是锻炼孩子的一个好机会。遇到问题，让孩子分析为什么会断料呢？该怎么解决？孩子们边思考边解决，不仅完成了图案的变形还解决打印头堵、断料等问题。在解决问题的过程中，增强了学生的动手能力。

虽然，3D打印技术在教学中的推广还有着一定的困难，但是3D打印技术走进教育领域，给学生、老师、学校带来的益处是巨大的。特别是在核心素养下的课堂教学，3D打印技术可以更好地为教育服务，促进教育的发展。作为一名教师，有义务和责任把3D打印技术用好，从而培养出更多、更好的社会所需要的人才。