好学习、求向上 | 3D打印技术，让创客教育走进中小学课堂

---

3D打印技术作为创客教育的重要实践方式之一，它是如何走进中小学课堂呢？我们以英国中小学课堂中的3D打印技术项目为例，来揭晓答案吧，期待能给你带来一些创客教育进课堂的奇思妙想。（注：文末有案例视频哦）

3D打印技术中的创客教育精神

基于“设计即生产”的基本理念，通过支持学生在学习过程中的深度学习体验，发展创造性思维和跨学科思维，进而提升学生的实践能力。

3D打印技术进课堂的案例

我们可以从学科、教师行为、3D打印技术支持的学习活动、学生行为四个方面来深度解读下面的案例。

3D打印技术在学科教学应用的分析框架

一、基于“科学”学科的教学应用

学科信息及教学目标

“科学”学科的教学内容主要涉及生物、化学和物理等学科的知识，其教学目标是：学习者通过学习与探索生物、化学和物理的基础知识，发展对科学本质、过程和方法的理解力；并通过不同形式的科学调查，能够回答现实生活中的科学问题，提高科学素养。

教师行为

1. 借助3D打印机的立体简易方式呈现数学概念或规律，以及演示原理的形成过程。
   

2. 协同建构。

3D打印技术支持的学习活动及学生行为

1. 通过演示实现知识展示：利用3D技术将概念和知识立体化、具体化与可视化，帮助学生摆脱对抽象概念和知识的空想，促进知识理解，激发求知欲。

2. 协同建构促进知识实践：3D打印技术支持学生创造活动，通过快速物化设计，促进主动参与学习活动，帮助学生将理论知识与实践相关联。

案例

1. 利用3D打印机打印眼球模型，帮助学生理解有关眼球构造、眼球功能等知识。

2. 组织学生在3D打印技术环境下讨论塑料的性能。

3. 利用3D打印机协助学生构建分子、细胞甚至正弦波等模型。

二、基于“数学”学科的教学应用

学科信息及教学目标

中小学“数学”学科的教学目标是学生通过计算、推理、演示等学习活动，能够理解和应用数学基本概念和原理，培养推理能力和问题解决能力。其难点在于如何将抽象的数学概念或规律以简单可视化方式呈现给学生，促进学生对知识的理解理解和掌握。

教师行为

1. 打印教学模型

2. 协助学生开展深度探究

3D打印技术支持的学习活动及学生行为

支持学生通过观摩教师利用3D打印机打印的模型探究并获得相关支持内容，发展学生的观察能力、分析能力以及理解力。

案例

1. 学生打印各种代数方程的3D图形，促进理解代数方程的内涵。

2. 立体几何教学（勾股定理、三角法）：教师利用3D打印机轻松简单构建立体几何体，将定理的推理演示过程更加直观、形象地呈现给学生，使得学生理解和掌握数学抽象概念和知识，提升立体空间感。

3. 教师和学生协同研究抛射体速度、高度和距离相关的微积分：利用3D打印机产生一个支持内部弹射器的联结，再利用3D打印机为项目生产一系列的抛射体；学生通过立体多角度观察物体运动和变化规律，促进对微积分知识的深度理解和掌握。

三、基于“设计与技术”学科的教学应用

学科信息及教学目标

“设计与技术”学科具有启发性、严谨性和实用性等特点，是一门综合性学科，其教学目标是学生使用创造力和想象力设计并制造出能够解决各种情境下相关问题的产品，促进创造性专业技能发展；通过批判、评估和测试自己的想法和产品，理解和应用相关项目学习事项和流程。

教师行为

1. 提供主题

2. 提供设计建议

3D打印技术支持的学习活动及学生行为

1. 支持学生通过创造和设计实现体验式学习。

2. 为跨学科知识的综合运用提供桥梁，促进跨学科知识的融会贯通。

案例

1. 在桥梁工程学教学中，学生可以利用打印机打印出桥梁模型，通过力学测试及时改进桥梁稳固性、规模等问题，为实际施工做准备

2. 学生在工程课程中创造和生产椅子：学生需要首先考虑椅子的平衡性，防止打印过程中出现斜倒、扭曲的状况；其次，考虑椅子的承重力，防止打印出来的部分被打印的部分压挤变形；最后，需要通过成本评估确保物有所值。（涉及生产过程的技术知识、物理知识以及数学和软件操作知识）

总结

3D打印技术进课堂提升学生学习主动性，培养学生创新思维

Tips1:基于3D打印技术的学习任务，让学生主动分析打印任务、参与计划与决策、参与创新设计原型

Tips2:让学生将时间和精力集中在创新设计环节，培养创新思维。

教师需要探索新教学方法

设计体验式学习：在学习内容上，可以是一个专题的探究学习（教师提供一个主题和设计纲要），也可以是单一知识或问题的学习与探究，还可以仅是一个创意的实现，甚至是三者的交叉融合。在学习方式上，可以是协作学习，也可以是自主学习。

文章改编自：李柯影,郑燕林.3D打印技术在中小学教学中的应用——以英国中小学课堂引进3D打印技术项目为例[J].现代教育技术,2015,25(04):108-114.