3D打印教学 3D打印教学培训 3D打印教学培训设计 恒制供

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　　深圳市恒制科技有限公司位于广东省龙华区，是广东省一家致力于3D打印技术服务，3D打印实训室配套方案，3D打印培训，三维扫描及逆向工程，**品牌3D打印机销售，自主研发高精度桌面级FDM打印机，与国内**高校合作研发新型3D打印材料(PLA，ABS，类尼龙材料)的高科技公司。是一个开放创新，独具匠心的高科技团队。一直秉承着发展3D打印高新技术，弘扬3D打印社会价值的理念;坚持着服务至上，客户至上的信念;追求着发展全中国，面向全世界的目标。公司致力于建设3D打印数字化生态系统，业务领域以3D打印机的研发、制造、销售为主，延伸到3D打印耗材、3D教育课程服务、3D网络云平台服务及3D打印一体化服务等。

3D打印，又称三维打印，是一种快速成形技术。它以数字化模型为基础，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构造物体，由于其在制造工艺方面的创新，因此被认为是“第三次工业**的重要生产工具”「1]。3D打印技术实现了快速成型这一特殊的功能要求，可以相对迅速地制作出实际需要的三维形体，近些年来在医疗卫生、航空航天、***等领域的工业制造方面大放异彩。3D打印这种天马行空式的工业制造模式为“创造”注入了新的活力，3D打印已经成为了创新技术的代名词，创新的理念已经与3D打印技术紧密地联系在了一起。3D打印作为一项新兴技术，也引发了中小学教育领域的电教技术**。

3D打印在中小学数学教学上的应用方向

    (一)在促进知识感知方面的应用

    1.培养学生的图形感知力

    3D技术是即时成型技术，可以快速的将设计模型实体化。在小学数学教学中，通过模型设计并利用3D打印机逐步打印出模型，可以对学生形成强烈的感知刺激。***教育家玛丽亚•蒙台俊利指出“孩子是靠感官来学习的，我们提供给他的良好刺激愈多就愈能激发他

的内在潜能” , 3D打印技术正是将感官刺激相当大限度的发挥出来的有效途径。通过3D打印技术，抽象复杂的立体图形可以实物化、教具化，使学生可以更快更好地掌握数学图形知识。

    数学学科中关于立体几何，在中学和小学都有相关的内容。这部分内容对于学生来说，往往都是难点圃，。通过引入3D打印，形成将代数与几何相结合的纽带，可打开学生空间想象力的大门。例如:人教版小学数学五年级(上)第三单元“观察物体”这一课，要求学生掌握从不同角度观察物体的能力。在传统教学过程中，我们一般借助正方体、球体等简单教具帮助学生掌握物体观察能力。在引入3D打印后，可以制作出不同难度的立体教具，引导学生不断的挑战更复杂的立体图形，帮助他们更深入地掌握观察物体的能力。

    2.培养学生的数字感知力

    数学的**是数字，要想上好数学课，培养数字感知力是关键。数感包含着数字间的诸多关系，这种关系往往是抽象、难以理解的。3D打印引入中小学课堂教育后，学生在数字建模过程中，通过调整不同的参数，建立的模型在不断发生变化，计算机生成的图形也发生了改变，这种数字引发的模型变化是实体化的，通过这种实体化的变化，学生对于某个量的数字变化所影晌的结果会有一个非常直观的认识。例如:人教版小学数学二年级(上)***单元“长度单位”这一课，在教授学生使用直尺测量长度的基础上，可以引入3D打印，设计趣味教学环节，由教师通过3D打印机打印出有凹槽并且凹槽长度各不相同的教学模具，分发到班级各绢学牛中，引导学生用直尺等测量丁具测量出凹槽长度，自由设计并利用3D打印机打印出可以插入本组凹槽的模块，看一看哪组可以以相当快的速度制作出凹槽模块，使之与凹槽契合。学生通过参与该环节，加深了对长度度量的直观认识。

    (二)在激发创新思维方面的应用

    1.激发学生的空间想象力

    空间想象力是创新思维的基础之一，在中小学数学教学的过程中，教师经常会遇到学生缺乏空间想象力的问题，空间想象力缺乏的根本原因在于缺乏直观的空间认识。3D打印引入中小学课堂后，不仅解决了理论教学缺少实践依据的问题，同时，也增加了学生直观接触

空间模型的机会，为空间想象力的培养提供了捷径。学生可以通过参与计算机建模，完成三维立体图的制作，通过3D打印模型实物化，将理论与实践相互印证。例如:人教版小学数学六年级(下)第二单元“圆柱体”这一课，在学习圆柱体体积时，教材中采用了将圆柱体底面

分成许多相等扇形，然后切开拼成长方体，以此推导出圆柱体面积等于底面积乘高，这种需要空间想象力来想象归纳出来的公式很难让学生理解并信服。引入3D打印后，可以指导学生利用3D打印机制作出底面积和高相等的圆柱体和长方体，通过“排水法”来检验两者体积是否相等，使教学结果更为直观，帮助学生验证了教材中的公式，并使学生逐步接受这种以空间想象力为基础的学习方式。

    2.激发学生的设计创造力

    激发空间想象力和数字感知力是3D打印技术所体现出来的相当明显的优势，激发设计创造力是3D打印技术的相当**的竞争力，这种竞争力是其他教育技术手段难以实现的。长期以来，教育一直在追求如何激发学生的创新思维，而设计创造力就是创新思维相当直观的体现。当学生可以**运用技术手段完成设计，并且通过设计实体化来验证设计的合理性，不断地自我检查和完善，**终实现设计成功的目的时，这个过程便是一个激发设计创造力，进而激发创新能力并培养创新思维的过程。

    随着信息技术和教育理论的不断发展，在课堂教学领域出现了许多新颖的、有效的教学方式。其中，美国加州理工大学的多林•尼尔森教授以DBL (Design-Based Learning基于设计的学习模式)教学理念为基础，搭建了逆向思维模型。多林•尼尔森教授认为:基于设计的学习模式中，教师挑战学生去创建实物来反映主题，概念和标准，有了这些实物，学生在一种互动的环境中学习基础课程，并促进信息的回忆和重用;学生学会逻辑联系，确定因果，提出类比，以及在相当高水平上批判性思考口，。多林尼尔森的逆向思维操作模型将教育过程分

解为六步加半步，特点是设计了一个半步的环节，在将基}1制生知识传授完毕后，提出一个学生从未见过的挑战(半步)，以挑战为出发点，教师引导学生战胜挑战，解决问题。引入3D打印符合逆向思维模型对学生参与课堂设计的教学要求，以3D打印设计这种新颖的电教方式，引导学生利用3D打印技术拿出问题的多种解决方案并进行对比、修正出相当优方案。例如:人教版小学六年级(下)第三单元“比例”的学习中，教师可以在全章基础知识学习完毕后，提出一个挑战:运用3D打印制作出与教师提供的圆柱教具体积成固定比例的模具，根据挑战要求设计出的模型没有***的标准答案，学生可以尽情的发挥想象力，设计出形态各异、体积成比例的3D模型。这样的挑战是学生从未见过的，学生必须逆向思考问题，从已知两个物体体积求出比例的正向思维，转变成已知比例求物体体积，并根据体积设计物体形状的逆向思维。

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