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3D打印在教学中的应用

发布时间:2018-12-23 01:06:01 文章来源:未来智讯    
    3D打印在教学中的应用作者:未知   摘要:3D打印技能是近年来受到广泛关注的一种新型技能,如何将3D打印技能应用到教学中,已经成为众多教育事务者所关注的问题。本文通过一些具体案例,探讨了3D打印在学科课堂教学、自制教学模型、学生科技活动、毕业设计、教学模型共享、教学方法改革等方面的应用。
  关键词:3D打印;教学应用;教学模型;三维建模
  中图分类号:G420 文献标识码:A 论文编号:1674-2117(2016)08-0063-02
  随着3D打印技能的快速发展,其已应用于工业制造、生物医学、建筑工程、文化创意、航空航天、教育、汽车、消费品和日用品等众多领域。在美国,3D打印已广泛应用于教育领域,美国的大多数大中小学已经开设了3D打印课程。在我国,3D打印也逐渐在教育领域得到应用,因此如何在教学中应用3D打印技能,已经成为众多教育事务者所关注的问题。
  3D打印在学科课堂教学中的应用
  3D打印出的教学模型具有具体、直观、形象的特点。教师利用3D打印出的教学模型在课堂长进行讲解,使教学内容直观、生动、形象,有利于学生理解复杂抽象的教学内容,从而突破教学的重点、难点。
  例如,基因抑制蛋白质的合成这局部知识,是生物教学的重点和难点,将碱基序列转化成氨基酸序列是遗传信息表达过程,复杂且抽象,学生往往难以理解和掌握。但利用3D打印出“基因表达模型”,教师利用“基因表达模型”边演示边讲解,能把遗传信息的转录和翻译联合在一同的过程直观地展示出来,将复杂、抽象的问题大略化、直观化,使学生很快就理解了基因表达的过程。
  3D打印在自制教学模型中的应用
  过去,教师在自制教学模型时,只管有很好的灵感和设计方案,但由于材料及制作工艺的限制,自制的教学模型往往对照粗陋,甚至偶尔因为材料难找或者造型加工困难而不得不放弃,3D打印技能的出现,使得这一问题迎刃而解。利用3D打印,不但能够快速打印教学模型,还能够对教学模型进行批改。
  目前,学校使用的教学模型存在更新周期慢,不能满足教学的个性化需求等不足。有了3D打印,能够很好地解决这方面的问题,教师能够根据教学需要,自己设计制作个性化的教学模型,能够对教学模型进行批改,而且教师、学生也能够一同设计、制作教学模型。师生共同制作教学模型,不但可以帮助学生加深对重难点知识的理解和掌握,还能够提高学生的学习兴趣。
  3D打印在学生科技活动中的应用
  3D打印机可制造传统方法难以加工甚至无法加工的复杂构体,打破了传统制造的局限性。学生只要能把“想象”转化成三维数据模型,就能够通过3D打印机打印出实物成品,从而缩短了设计“想象”与“实物成品”之间的距离。因此,能够将3D打印机、电脑、各种测试仪器等组建成创客实验室,在实验室里,学生能够将自己的“想法”打印出来,使其变为现实。
  例如,在设计制作火箭机翼的科技活动时,学生最初通过上网查找、搜集火箭机翼设计的相关资料,学习相关知识,然后自行设计火箭的机翼,用3D打印出机翼等零件后,进行空气动力学的风动测试,最终对设计的机翼进行批改,直到机翼设计达到预定指标。3D打印极大地拓展了学生的创新思想空间。
  3D打印在毕业设计中的应用
  3D打印的快速打印功能,能够快速将毕业设计形成实物,极大地方便了毕业设计的效果检测及批改,提高了设计的效率。过去,由于制造材料、工艺技能的限制,学生的毕业设计转化成为实物时间很长,批改设计也需要花很长的时间,相当麻烦,如今,我们有了3D打印,就能够快速将设计转化成为实物,方便了后期对实物产品进行试验检测,准时发现问题并对设计进行批改。
  例如,在做桥梁设计时,学生利用3D打印机打印出桥梁部件后,通过实物组建桥梁,不但能够观察到设计的实际效果,还能够分析检测桥梁的受力情况,如果发现达不到设计要求,能够准时对设计方案进行批改,直抵达到设计要求。
  3D打印在教学模型资源库使用及共享中的应用
  3D打印的基础是建立三维建模,有了三维模型,才能够打印实物。因此,教师在教学应用中,能够分门别类地建立各学科的3D教学模型资源库,如物理教学模型资源库、生物教学模型资源库等,供各学科师生使用。在教学中,教师能够根据教学需要,从教学模型资源库调取所需的教学模型进行打印,也能够对教学模型资源库中的教学模型进行批改后打印,还能够将自己设计的新教学模型添加到教学模型资源库中,供其他教师共享使用。
  例如,机械制图专业能够建立机械制图的3D模型素材库,在进行机械设计时,师生能够从3D模型素材库中调取所需的零件模型,也能够将师生设计的新零件模型添加到模型库中,供各位共享使用,这样设计效率大大提高了。另外,对医学解剖、文物古迹等难以获取的模型,也能够通过3D扫描仪进行扫描,添加到3D模型资源库中,供师生共享使用,这样特殊的、难以获取的模型也能够在课堂呈现。
  3D打印在教学方法改革中的应用
  3D打印为教学方法改革提供了良好的条件。将3D打印融合到课程教学中,有利于探究式教学法、任务驱动教学法、项目教学法的实施,有利于学生体会到“做中学”的乐趣,有利于激发学生的学习积极性和创新思想。
  例如,在学生学习潜水艇的原理之后,教师可提出“设计制作简易潜水艇”这一任务。学生根据所学过的知识,分小组上网查找潜水艇的相关资料,设计出制作潜水艇的方案,对设计好的潜水艇方案进行三维建模,利用3D打印机将设计好的潜水艇各个部件打印出来,组装成潜水艇模型。然后,教师要求学生现场演示、测试潜水艇模型的本能,师生一同对制作的潜水艇模型进行评价,提出批改意见。“制作潜水艇”这一探究式教学实践,不仅激发了学生的学习积极性和创新思想,提高了学生的动手能力,而且促进了教学方法的改革。
  结束语
  只管目前3D打印技能还面临着材料、成本以及三维建模等方面的问题,但随着3D打印机成本的降低以及学校师生三维建模能力的提高,相信3D打印将会逐步走进课堂,在培养学生创新能力、提高学生动手能力、促进教学改革等方面发挥重要的作用。
  参考文献:
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  [3]童宇阳.3D打印技能在中小学教学中的应用研讨[J].现代教育技能,2013(12).
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