3D打印在各学科中的应用

1.语文学科 

    中小学都有说明文的教学,3D 打印技术可以在这类教学中发挥积极的作用。例如,小学五年级《赵州桥》的教学。如果不是赵州桥所在地的学生,学生就只能通过图片或视频来了解赵州桥的结构。3D 打印技术的出现,可以很方便地打印出赵州桥的模型,学生就可以很直观地观察、欣赏赵州桥的整体及各个部分的构成。课文中的关于赵州桥具有泄洪能力的教学难点,学生通过观察模型桥梁以及做实验的方法,可以比较容易地突破。


赵州桥

    又如,初中语文《人民大会堂》一课的教学。这篇课文比赵州桥的难度大多了。因为人民大会堂的结构比赵州桥更复杂。以往的教学主要是靠学生对文字的理解来掌握课文内容,最多也就是找些图片和视频帮助学生来理解人民大会堂的结构和功能。有了 3D 打印技术后,老师可以给每位同学打印出一个“真实”的人民大会堂供学生课前预习、课上讨论、课后研究,整个教学过程变得生动活泼,充满乐趣,学习效率自然会有很大提升。


人民大会堂

2.数学学科

    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,往都是难点。以往在这部分教学内容上,教师大多采用画分解图,或者通过削萝卜(泥巴)等方法帮助学生理解几何体的变化。这些教具的准备往往费时费力,效果却不理想。现在有了 3D 打印技术,教师可以很方便地给学生打印出所需的几何体,根据需要实际切割或做其他的变化,这样的教学真是事半功倍,一下子就破解了问题的难点。


圆锥


圆台

3.英语学科

    英语学科学习必须掌握大量单词。以水果学习为例,我国南北方水果品种差异很大,有很多学生没有见过异地的水果。譬如,北方的学生可能没有见过南方的热带水果荔枝、黄皮、火龙果、菠萝蜜、莲雾、佛手瓜等等,而南方的学生可能没有见过毛杏子、李子、桑葚、石榴、樱桃等等。以往在学习这些单词时,最多也就是找些图片帮助学生记忆。现在,如果学生没有见过某种水果,教师可以马上用 3D 打印机打印出一个“真实”的水果给学生,这样,有了感性认识做基础,记忆单词就简单多了。


樱桃

4.物理学科

    物理学科的电路图连接对于初中学生是一个不小的困难。以前在解决这个难点时,通常采用在电路图上反复练习的办法。由于电路图十分抽象,部分学生总是不得要领,经常出错。如果 3D 打印技术出现在课堂上,教师打印出实物,让学生反复训练电路的连接,基本掌握好以后,再过渡到电路图的连接。通过这样一个过渡,学生学习的难度大大降低了,从而可以快速地掌握该知识点。


电阻

5.化学学科

    化学学科中的分子、原子、质子、电子等的结构由于摸不着、看不到,学生理解起来十分困难。有了 3D 打印技术后,完全可以按比例把这些微观的东西放大并呈现出来。这种变微观为宏观的办法,对于初中学生的学习非常有帮助,学习的难点一下子就突破了。


苯分子

6.地理学科

    中学生很难理解太阳、地球及月亮的位置关系以及相关的日食、月食、节气等概念。在现有条件下,虽然也可以通过计算机动画来模拟太阳、地球及月亮的位置关系,但动画的制作成本较高,而且各个对象是虚拟的,非实物的,学生理解起来依然比较困难,与此相关的概念掌握也是问题很多。如果有了 3D 打印技术,太阳、地球、月亮可以按比例缩小打印出来,学生可以随时调整三者的位置关系,从而使相关概念的学习和各种问题的解决变得相对容易。这种变宏观为中观的办法,教学中也非常有用。 


太阳、地球和月亮的位置关系

7.生物学科

    生物学科中有许多微观的内容和不便观察的内容让学习变得困难起来。如细胞的结构、血管的构造、大脑皮层的结构等内容,学生理解常常有很大的困难。像上述内容的学习,在 3D 打印技术支持的教学中,会变得相对容易。教师可以把细胞结构图和血管结构图放大并打印出来,也可以把大脑皮层的结构图放大并打印出来。有了这些打印出来的材料,学生的学习就会变得轻松快乐。


植物细胞

8.信息技术学科

    信息技术学科中的计算机硬件认识和计算机组装一直是教学的难点之一。从前的教学中由于硬件的缺乏,教师只能用少量的设备给学生集体观察和演示,学生很难近距离地直接触摸诸如主板、网卡、内存条、CPU 等,得来的知识总是模模糊糊。而 3D 打印技术的出现,可使这些配件按 1:1 的模型打印出来,分发给每一位学生,这样可以很容易地满足学生近距离触摸、观察及亲自组装的愿望。


内存条

9.通用技术学科

    通用技术学科有许多场合需要 3D 打印技术的支持。如工艺设计教学中,可以使用 3D 打印技术来辅助模具的设计和工艺改进。由于 3D 打印机打印模具的方便快捷和成本低廉,这可以大大提高模具设计的效率。

    又如在汽车维修与保养的教学中,由于实际汽车的成本较高,教学通常采用集体观看图片和视频的办法来组织教学,学生很难触摸到汽车真实的部件,直观感觉很差,教学效果很难保证。但是,3D 打印技术的出现,完全可以使这种局面发生改观。学生可以利用 3D 打印机打印出的缩小版的模型进行详细的观察和维修实验。这种实际的操作远远胜于纸上谈兵式的教学,从而使教学效果产生质的飞跃。


斯特林发动机

参考文献:

[1]童宇阳. 3D打印技术在中小学教学中的应用研究[J]. 现代教育技术,2013,(12):16-19.

[2]青少年三维创意社区[OL].<http://www.i3done.com.>

[3]打印啦3D打印云平台[OL].<http://www.dayin.la.>


Last modified: Sunday, 8 July 2018, 6:26 PM