浅谈3D打印技术在初中科学STEAM教学中的应用

方琴

摘 要：将3D打印技术应用于STEAM教育当中，构建3D打印课程，实现了科学的创新教学。应用3D打印技术过程中，将各项教学资源整合后，使得科学教学空间得以延展，而且实现了跨学科教学，对学生学习能力和思维能力的培养可以起到一定的促进作用。本文针对3D打印技术在初中科学STEAM教学中的应用展开研究。

关键词：3D打印技术 STEAM教育 应用

引言

STEAM教育是集科学，技术，工程，艺术，数学多学科融合的综合教育。它既是一种以科学和数学为中心，并将其与实用性技术工程相结合，实现跨学科的整合教育模式，也是一种重视多学科相互融合，注重实践的教育理念。 在STEAM教育理念的引领下，3D打印创新课、创客教育、机器人课程、编程、VR等崭新的课程开始走进初中科学拓展性课程。 3D打印课程作为一门实践性很强的课程，非常受学生们的欢迎。因为学生自己可以打印一些科学课程中的一些实验模型，也只有对科学课程中各个方面的知识有很好的了解才能打印出模型，在打印模型中可能还涉及到数学、物理、艺术、计算机等方面的知识。这大大强化了学生们的实物感受和虚实转化能力，比起单纯的学习书本知识确实形象多了。

一、将3D打印技术融入到科学STEAM教学中

3D打印技术应用于科学STEAM教学中，使得科学的教学不再局限于单一的学科，而是多学科的结合。在具体的教学中，需要多维度思考，对教育理念予以创新，应用3D打印技术，使传统教学中存在的不足得到弥补，使得STEAM教学得以落实，学生的科学素养得到不断完善。

1.应用3D打印技术使科学STEAM教学资源更为丰富

在科学的STEAM教学资源建设中，要打破常规教学思维，建立开放共享教学理念。而3D打印技术的应用，就是构建各学科的教学资源的整合平台，使得多学科的教学资源得到共享。3D打印技术在科学教学领域中所发挥的作用是整合多种课程教学资源，培养学生解决各种问题的能力，让学生认识到合作的重要性，提高学习能力。

2.应用3D打印技术将科学STEAM教学平台构建起来

在科学STEAM教学中，应用3D打印技术可以构建多学科整合的环境开展教学，使科学教学做到了虚拟与现实的融合，科学实践与工程学实践的融合，科学与艺术的融合，教师和学生多维度的参与教学过程，使得科学STEAM教学更好地在实践环境中实施。

3.应用3D打印技术创新STEAM教育

在 STEAM教育中应用3D打印技术，不仅促进了教学的创新，还有助于培养学生的思维能力。3D打印技术在科学STEAM教学中的应用，使得传统教学中的一些不足得到了弥补。采用3D打印技术展开教学，可以建设“创客空间”，从教育实践的角度出发解决问题，帮助学生改变学习方式，提高学习效率和学习质量。因此，在科学STEAM教学中应用3D打印技术，可以发挥3D打印技术的突破口作用对科学教学的进一步深化改革起到推动作用。

二、3D打印技术创新STEAM科学教学的具体实施

1.科学STEAM教学中要开展3D打印技术课程

在科学STEAM教学中，将3D打印技术融入其中，采用这种模式，发挥3D打印技术的作用，实现了教育模式的创新。通过在教学中引入3D打印课程，让学生对3D打印技术有正确的认识，在教学中营造问题情境，应用这种技术完成模型制造，激发学生的学习兴趣，对学生的思维能力起到一定的促进作用。

应用3D打印技术所打印的模型，应用于教学中，有助于培养学生的知识探索精神，引导学生自主创新。比如，科学教师组织学生参加模型制作比赛，学生可以运用光学中的反射知识与折射知识制作潜望镜。在制作的过程中，潜望镜的支架用纸作为材料，既不能长期保存，也不可重复使用，要实现技术推广更是不可能。[1]应用3D打印机，潜望镜就可以数字化建模，之后分开打印组装，就可以将学生的制作成果固化，甚至在科学教学中还可以作为教具使用。

2.将3D打印技术融入到创新教育中

在STEAM教育中融入3D打印技术，可以为科学教学创造良好的基础，让学生有机会参与到实践活动中。科学STEAM教学中应用3D打印技术可以起到一定的创新作用。比如技术与工程教学中的结构和机械的设计，如桥梁的设计，使用3D打印技术个性化的打造实物模型。再比如机器人和航模的零部件，生物組织如骨骼，分子原子的结构……学生的很多创意能够应用该技术很快地转化为实际产品。学生也就自然而然的完成了创造者的蜕变。

具体而言，就是可以利用科学拓展性课程，教师和学生应用3D打印技术构建创客空间，教师和学生之间以及学生之间在这个空间中充分交流。将创新思维实物化，实现科学教学中创新思维的培养。

3.应用3D打印技术优化STEAM科学教育

应用3D打印技术可以将STEAM教育整合，不仅使课程教学内容得以优化，而且还创造了实践环境。在这种教育环境下展开教学，各种教学资源和各学科的知识都得到了整合。[2]

科学STEAM教学中融合3D打印课程，可以让学生在学习中不再局限于单一的学科，对于相关的知识都建立关联性，形成知识体系，构建新的知识格局。比如桥梁的设计不但要考虑牢固耐用程度也要考虑美观，经济等，学生的跨学科思维逐渐形成，实践操作能力也会相应地提高。因此在具体的教学中，应用3D打印技术将各学科间的界限打破，使相关的资源得到整合，发挥学生的创造力解决各种实际问题，学生的批判性思维能力也能够得到培养。

结语

综上所述，3D打印技术进入初中科学STEAM教学领域中，打破了原有的教学模式，创意设计得以实施，从而提高学生的创新思维能力，创造能力也得以增强，有助于提高学生的合作能力，提升学生实践的能力，使得学生的科学素养得到全方位的提高。

参考文献：

[1]王同聚.3D打印技术在创客教育中的应用与实践——以中小学创客教育为例[J].教育信息技术，2016，（06）：11-14.

[2]周丹妮.3D打印技术进校园让学生创意变成现实——浅谈3D打印技术在中学中的应用[J].中华少年，2017，（34）：234-234.