如何利用3D打印教学提升初中学生的创造能力

王海城

摘 要：随着3D打印技术在全球各领域内的深入应用和发展，近些年3D打印也应用到了教学领域，作为一种新兴的教育技术手段应用在中学课堂之中。3D打印技术是创新性的技术产物，它不仅可以最大限度地解除传统制造条件对学生创新、创造能力的教学弊端，还可以降低创新、创造的平台要求。因此，如何最大限度地发挥3D打印手段在课堂教学中的优势，是广大教育工作者需要深入研究和解决的问题。

关键词：3D打印技术;创造能力;教学策略

3D打印技术作为一项能够改变世界的颠覆性技术逐渐地应用于人们的日常生活以及生产当中。3D打印是一种数字化、直接性的制造技术，它可以较大程度地解除传统制造条件对学生创新、创造能力的制约，极大程度地降低创新以及创造的门槛要求，从而快速地成为能够有效驱动创新大众化的重要技术平台。在中学学习阶段，采用3D打印教学可以有效地激发学生的创新意识，培养学生的创造能力，为学生营造一种全新的学习体验。因此，如何在初中教学阶段采用3D打印教学模式，提升学生的创造能力是当下中学教育工作者需要深入研究的课题。

一、3D打印在教学中的作用

在教学中，3D打印技术还可以制作可视化的教具和学具。以往的教学模式多是采用教师语言讲解，或者多媒体课件展示的教学模式，学生在学习的过程中无法直接接触、观察实体教学对象。并且直观、具体的立体教具数量较少，由于特殊性，也无法定制。但是3D打印技术就可以为教学提供更多的创造空间。教师不仅可以自主制作、打印教具，通过有形的三维格式展示课本中提取的二维信息，还可以通过设计个性化的教学模型以满足学生的个性需求以及教学目标的需要。学生不仅可以观察、触摸这些教具，还可以有效地活跃课堂教学氛围。

在调查和研究中可知，工程类以及建筑类学科的学生可以应用3D打印来完成快速原型。教师可以利用电脑直接将设计打印成微缩的模型来构造教学设计方案，这样就节省了大量手工制作的时间。通过这些快速原型，教师就可以在设计之初及时地发现问题和缺陷，并且正确地修复缺陷，教师也能够给予及时的指导和帮助。

二、如何利用3D打印教学提升学生的创造能力

（一）引导学生在实践操作中发展创新能力

我国著名的教育学家陶行知曾主张“教与学要整合统一”，教、学、做是同一件事情，而不是各自独立的三件事情。要促进教师在引导学生做题的基础上进行教学，同时让学生在做题的基础上进行学习。同时，教师还要重视突出学生的主体学习地位，转变学生被动接受知识的学习状态。教师只是开展教学活动的指导者和参与者。基于这种理念，将3D打印技术作为能够辅助教学的平台，深入地挖掘中学学科的重难点，构建完整的可视化、可拆解的3D模型，从而辅助学生学习主干课程。

例如，学生在学习立体图形时，如果光看平面图形就不能建立起立体的空间模型，但是3D打印技术就可以打印出相应的立体图形，学生可以通过触摸来直接感受立体图形，从而强化学生对于立体图形的认知和印象。

（二）创设3D竞赛活动，培养学生的创造能力

创设3D竞赛活动有助于提高学生的综合应用能力。教师可以组织学生参加有关3D作品的创新设计大赛、3D打印创新设计竞赛等实践活动，通过竞争和合作全面训练学生的语言表达、创新能力，促进学生的全面发展。

（三）基于SIEM教育理念背景下，培养学生的创新、创造能力

STEAM教育理念的本质内容就是教师要引导学生通过自主实践操作来完成学生自身感兴趣的、并且与学生自身生活息息相关的课程项目，使学生在实践操作过程中全面地学习到各种学科，甚至跨学科的丰富知识。

这种模式无疑会给学生学习营造一个趣味、生动的学习氛围，这样有利于学科之间知识的互相整合。同时，开展综合性的学习活动还可以有效地发展学生的跨学科思维，同时进一步实现学生对学科知识的综合应用，全方位地培养学生实践操作能力、三维数字建模能力以及创新、创造能力等学习能力，为学生以后的成长和发展奠定坚实的基础。

例如，教师在带领学生学习有关3D教学课堂电风扇的制作内容时，教师就需要引导学生能够自主了解制作电风扇的相关物理知识，同时让学生明确电机在什么情况下才会转动或者停止转动，这种教学模式要比教师单纯地在课堂中直接给学生讲解法拉第电磁感应定律的教学模式更加新颖、生动。学生在学习的过程当中自然也会提高对于学习的兴趣，在培养自身实践能力的过程中完善自身的综合学习能力。

总之，3D打印是一种个性化、数字化的制造技术，它既是促进创新教育发展的技术平台，还是提高教育创新教学效率的重要手段。将3D打印技术深入地应用在课堂以及校园中，对于培养学生的创新能力具有十分重要的作用。創客教育、STEAM教育理念以及成果导向教育等先进的人才培养理念都需要在全社会的教育理念开放的基础之上，充分地尊重学生的多样化需求和特点。与此同时，在中学课堂中引用3D打印教学手段，不仅能够创设新颖、生动的教学氛围，还能够有效地培养学生的创新能力，提升课堂教学效果。

参考文献：

[1]戴建云.在3D打印教学中对学生创造能力和创新能力的培养[J].教学改革，2018（1）：12-13.

[2]胡福文.内容创新：3D打印创新教育的关键[J]，中国教育信息化，2018.