【摘? 要】根據(jù)《數(shù)學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》且以小學(xué)數(shù)學(xué)課程圖形圖像的內(nèi)容教學(xué)為例，基于創(chuàng)客教育背景下利用3D打印技術(shù)能有效轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的重教師的理論講授，并對3D打印技術(shù)及其在小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)中的運(yùn)用情況調(diào)查進(jìn)行分析，幫助學(xué)生解決空間幾何問題提供更多的可視化和可操作性的學(xué)習(xí)素材，培養(yǎng)學(xué)生的空間觀念而進(jìn)行實(shí)踐探究，從而提升學(xué)生的實(shí)操能力和創(chuàng)新思維能力，并就其實(shí)施策略進(jìn)行探討。

【關(guān)鍵詞】3D打印技術(shù);小學(xué)數(shù)學(xué)課堂;培養(yǎng)空間觀念

中圖分類號：G623.5? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? 文章編號：0493-2099（2021）10-0118-02

Use 3D printing to Cultivate Students' Spatial Concepts in Elementary School Math Classrooms

（Nanguan School， Shandan County， Gansu Province，China） ZHANG Xiao

【Abstract】According to the "Mathematics Curriculum Standards" and taking the content teaching of graphic images in primary school mathematics courses as an example， the use of 3D printing technology under the background of maker education can effectively transform the traditional teaching of theories that emphasize teachers. Use investigation and analysis in teaching to help students solve spatial geometry problems， provide more visual and operable learning materials， cultivate students' spatial concepts and conduct practical explorations， so as to enhance students' practical ability and innovative thinking ability. And discuss its implementation strategy.

【Keywords】3D printing technology; Primary school math classroom; Cultivate spatial concepts

一、在數(shù)學(xué)課堂中運(yùn)用3D打印技術(shù)構(gòu)建學(xué)生的空間思維能力

《小學(xué)數(shù)學(xué)新課標(biāo)》在各學(xué)段都安排了空間和圖形的相關(guān)內(nèi)容，知識由淺入深，由易到難。而空間圖形在低年級學(xué)生的腦海中形成的圖形是模糊的，3D打印技術(shù)則幫我們解決了這個難題，3D打印好的各種立體圖形教具讓學(xué)生從不同覺度去觀察，讓抽象的圖形變得直觀。

課前學(xué)生利用3DONE軟件設(shè)計(jì)制作立體圖形時，就會在腦海中將抽象圖形具體化并進(jìn)行了分層設(shè)計(jì)，當(dāng)教師在課堂中出示3D打印好的立體圖形時，學(xué)生很容易理解接受。但是，在數(shù)學(xué)課堂中學(xué)生空間思維能力的培養(yǎng)不是一朝一夕的，應(yīng)該有序逐步推進(jìn)，教學(xué)方法不能單一化，逐步引導(dǎo)學(xué)生通過對各種圖形分類組合，將簡單熟悉的一些圖形進(jìn)行不同方式的搭建，變成復(fù)雜的圖形，讓學(xué)生通過動手操作，加快空間圖形在腦海中的生成速度，增強(qiáng)學(xué)生空間思維能力。

二、開展多元化3D打印設(shè)計(jì)訓(xùn)練，充分激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新能力

上課前教師對在課堂中使用的教具要做到心中有數(shù)，教學(xué)過程不僅要精心設(shè)計(jì)，還要根據(jù)課堂需要組織學(xué)生利用3DONE軟件動手設(shè)計(jì)打印出3D實(shí)物，這就要求學(xué)生要多進(jìn)行互動設(shè)計(jì)練習(xí)。而且小學(xué)生的空間思維能力比較弱，伴隨著年齡的增長空間感會逐漸增強(qiáng)，3D打印是新技術(shù)，學(xué)生對其充滿了好奇，大都希望自己動手操作體驗(yàn)。教師要根據(jù)這一特點(diǎn)進(jìn)行實(shí)操設(shè)計(jì)指導(dǎo)，讓學(xué)生設(shè)計(jì)教師指定的立體圖形并利用3D技術(shù)把立體圖形打印出來，設(shè)計(jì)過程中存在好多問題，教師要適時指導(dǎo)空間建模設(shè)計(jì)，組織學(xué)生小組合作交流將其打印出來。

實(shí)操訓(xùn)練不能運(yùn)用傳統(tǒng)的教學(xué)方法，教師應(yīng)該立足不同年齡段學(xué)生感性認(rèn)識思維能力特點(diǎn)，采取主動觀察、小組合作探究、獨(dú)自創(chuàng)新等多元化學(xué)習(xí)方法引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行自主編程設(shè)計(jì)建模。設(shè)計(jì)前應(yīng)對圖形的大小、形態(tài)進(jìn)行全面細(xì)微地觀察，根據(jù)物體的特征想象圖形的運(yùn)動軌跡，打印出直觀形象的教具。教師發(fā)現(xiàn)學(xué)生設(shè)計(jì)圖形時出現(xiàn)困難和設(shè)計(jì)缺陷時及時指導(dǎo)學(xué)生對其進(jìn)行設(shè)計(jì)思路的調(diào)整，激發(fā)學(xué)生對空間模型設(shè)計(jì)的創(chuàng)新能力。

三、3D編程實(shí)操分層設(shè)計(jì)，提升學(xué)生動手操作能力

在小學(xué)數(shù)學(xué)空間圖形教學(xué)過程中教師要在傳授數(shù)學(xué)知識時應(yīng)該注重培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的積極性。觀察身邊熟悉的實(shí)物，學(xué)生之間可相互交流自己分別看到是什么圖形以及圖形的特點(diǎn)有何不同之處，進(jìn)一步加深學(xué)生對立體圖形相關(guān)知識的理解。上課前教師要認(rèn)真研究教材，挖掘教材的深度和廣度設(shè)計(jì)打印出3D教學(xué)模具，充分發(fā)揮3D直觀模具的直觀效應(yīng)，讓學(xué)生聯(lián)系生活實(shí)際并在學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)空間知識的同時讓學(xué)生能夠在數(shù)學(xué)綜合素質(zhì)方面得到訓(xùn)練和啟發(fā)。在教學(xué)設(shè)計(jì)時要多考慮到中小學(xué)生的接受點(diǎn)，分層設(shè)空間圖形的重難點(diǎn)，讓不同的學(xué)生獲取嫩夠掌握的知識，特別要注意設(shè)計(jì)知識多運(yùn)用一些圖形趣味動態(tài)元素，加強(qiáng)學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中對知識的獲得感。

在小學(xué)數(shù)學(xué)課堂中運(yùn)用3D技術(shù)，為了降低學(xué)生學(xué)習(xí)的難度，可選擇設(shè)計(jì)生活中常見的一些簡單圖形和物體，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的趣味性。再利用3D技術(shù)實(shí)施學(xué)科知識要更多地體現(xiàn)出生活中的具體場景，結(jié)合3D技術(shù)直觀形象的特點(diǎn)，用情景化的理念來構(gòu)建課堂，提高學(xué)生對三維圖形設(shè)計(jì)的認(rèn)知圖和創(chuàng)新能力，讓學(xué)生感到有一種熟悉親切的感覺，使得學(xué)生對很多抽象的圖形知識理解都能更加深刻，并且能夠突破學(xué)習(xí)中的一些重點(diǎn)和難點(diǎn)，在過程也能夠有更加優(yōu)秀的表現(xiàn)。在很多時候，數(shù)學(xué)教師可以通過在制作3D動畫的方式，直觀地演示出圖形的變化特征，讓學(xué)生動手設(shè)計(jì)操作，清晰直觀地了解圖形結(jié)構(gòu)和脈絡(luò)，進(jìn)而增強(qiáng)學(xué)生的空間感念培養(yǎng)。生活化的教學(xué)內(nèi)容是學(xué)生熟悉的范疇，無論多么先進(jìn)的信息多媒體的技術(shù)，都是為課堂和學(xué)生的學(xué)習(xí)服務(wù)，能否合理地將3D技術(shù)融入我們的教學(xué)，是需要多方面的合力和教育大環(huán)境來支撐地。在3D技術(shù)的運(yùn)用中，會出現(xiàn)這樣或那樣的問題，采用什么樣的教學(xué)方法去如何實(shí)現(xiàn)教學(xué)成效，該用什么樣的評價機(jī)制來進(jìn)行評價，都將是我們在今后的教學(xué)過程中面對和探究的共同話題。3D打印直觀新型非常強(qiáng)，如果學(xué)生缺乏相應(yīng)的知識背景，教師就有必要進(jìn)行針對性的講解，給予學(xué)生一些幫助和支持。

在小學(xué)數(shù)學(xué)圖形學(xué)習(xí)活動中，教師運(yùn)用3D技術(shù)聯(lián)系實(shí)際生活能夠讓課堂變得更加生動有趣，同時讓學(xué)生在現(xiàn)實(shí)生活中認(rèn)識到先進(jìn)技術(shù)離我們并不遙遠(yuǎn)，我們可以利用先進(jìn)的技術(shù)為我們的生活提供便利。

四、轉(zhuǎn)化3D打印意識，培養(yǎng)學(xué)生的空間想象

伴隨當(dāng)今時代的發(fā)展，社會以及教育對信息技術(shù)的應(yīng)用越來越廣泛。大數(shù)據(jù)、人工智能（AI）時代的來臨，對教育信息化發(fā)展提出了新的挑戰(zhàn)，教師只有勇于迎接挑戰(zhàn)，學(xué)習(xí)先進(jìn)的教學(xué)理念和新科技，不斷加強(qiáng)自身素養(yǎng)的提升，善于創(chuàng)新，把先進(jìn)的教學(xué)輔助軟件和技術(shù)應(yīng)用到我們的課堂，通過應(yīng)用信息化教學(xué)收單，創(chuàng)設(shè)教學(xué)環(huán)節(jié)，并確保其科學(xué)性，以教學(xué)內(nèi)容為依據(jù)，創(chuàng)設(shè)充滿趣味性的教學(xué)情境，促使學(xué)生全身心投入知識探究中，切實(shí)感受數(shù)學(xué)知識蘊(yùn)藏的含義。同時把具有時代氣息和生活特征的知識教導(dǎo)給學(xué)生，使學(xué)生能夠在學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)知識的同時對時代發(fā)展中的新生實(shí)物有初步的了解，深切結(jié)合自身感受，從而為學(xué)生提供廣闊的思維發(fā)展空間。學(xué)習(xí)中若是遇到瓶頸，教師要激勵學(xué)生依據(jù)3D打印直觀教具提供的信息進(jìn)行深入分析，在多個方面入手，促使學(xué)生的思維發(fā)展。

五、結(jié)語

總之，隨著時代的發(fā)展3D打印技術(shù)也在不斷地融入我們的生活，在開展小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)時教師要提高對先進(jìn)教學(xué)方法與手段的關(guān)注度，積極廣泛的應(yīng)用信息化教學(xué)手段。在未來我相信3D打印技術(shù)與創(chuàng)客教育會成為現(xiàn)代化教育的重要組成部分，對于3D打印技術(shù)在數(shù)學(xué)課堂中的融合利用，要依據(jù)時代的選擇與實(shí)際教學(xué)情況不斷地完善學(xué)習(xí)，培養(yǎng)最終推進(jìn)現(xiàn)代化技術(shù)教育變革。

注：本文為甘肅省教育科學(xué)“十三五”規(guī)劃2019年度一般課題“創(chuàng)客背景下I3done校本課程開發(fā)與實(shí)踐的研究”（課題立項(xiàng)號：GS[2019]GHB06969）的研究成果。

參考文獻(xiàn)：

[1]賈琳.3D打印技術(shù)在小學(xué)數(shù)學(xué)中的運(yùn)用[J].河南教育（基教版），2018（07）.

作者簡介：張瀟（1971.1-），男，漢族，甘肅山丹人，大專，高級教師，研究方向：小學(xué)數(shù)學(xué)教育教學(xué)。

（責(zé)任編輯? 王小飛）