3D打印技术在高中立体几何教学中的应用探析

路虎进

摘 要：在高中立体几何教学中，灵活运用3D打印技术不仅能够使整体课程更具有实践意义，还能够进一步提升高中立体几何教学的实效性。文章概述3D打印技术，分析高中立体几何教学的现状，探讨 3D打印技术在高中立体几何教学中的具体应用，以进一步提升高中立体几何教学的实效性。

关键词：3D打印技术;高中立体几何;应用;实效性

中图分类号：G633.3文献标志码：A文章编号：1008-3561（2021）12-0034-02

在当前的高中立体几何教学中，部分学生的空间感知力相对不足，使得教师的教学开展起来十分困难。而充分利用3D打印技术，不仅能够帮助学生建立空间感，还可以进一步提升整体教学的实践性。因此，如何在高中立体几何教学中灵活运用3D打印技术，成为当下教师亟待解决的问题。本文对3D打印技术在高中立体几何教学中的应用进行探讨。

一、3D打印技术概述

3D打印，属于快速成形技术的一种，它是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可黏合材料，通过逐层堆叠累积的方式来构造物体的技术（即“积层造形法”）。

随着科学技术飞速发展，3D打印技术得到了完善，在各行各业中都得到广泛的应用。而在目前的教育行业中，大部分教育机构以及学校都在对3D打印技术进行深入研究，探索如何将3D打印技术灵活运用在日常教学中。学生在学习3D打印技术的过程中，不仅能提升自身的设计能力，还能进一步体会到科技的力量，创新各种3D打印技术的方法。

二、高中立体几何教学的现状

1.高中学生的空间想象力不足

在高中立体几何的具体教学中，所涉及的立体几何图形与现实中存在的具体物品整体结构相差较大，导致学生无法对复杂的几何图形以及各种结构关系进行深入理解。再加上学生的空间想象力不足，使得其脑海中的立体几何模型概念不够明确，进而导致高中立体几何教学的课堂效率不高。

2. 无法反映立体几何图形的真实情况

在高中立体几何教学中，现有的直观图形并不能够直接反映立体几何图形的具体情况，再加上学生自身的空间想象力有限，使得教师的整体教学变得十分困难。而现有的立体几何模型，使用方法比较复杂，并且种类比较单一，有些相对困难的立体几何图形教师很难直观体现。

3.教学手段过于单一

在目前的立体几何图形教学中，一些教师教学手段单一，只运用口授方法，再佐以图形分析进行具体教学，对学生抽象思维能力的要求很高。这样，会使部分学生对于复杂的几何图形无法理解，导致高中立体几何图形教学的整体效率不高。

4.教师无法及时适应

3D打印技术属于一种现代化信息手段，要在教学中灵活运用，就要求教师能够熟练掌握3D打印机的各种操作规程，明确专业软件使用、计算机使用、三维建模的具体流程。而在目前的实际教学中，部分教师受传统观念的影响，对各种现代化的科技手段很少接触，灵活操作更无从谈及。这样，就使3D打印技术在立体几何图形教学中不能得到应用，阻碍了高中立体几何教学的发展。

三、3D打印技术在高中立体几何教学中的具体应用

在当前的高中立体几何教学中，教师可以通过3D打印技术，让学生更好地理解各种复杂的立体几何知识。这样，不仅能够让学生在进行3D设计与打印的过程中，进一步体验几何模型之间不同的线面关系，加深其对于各种几何图形的掌握和理解程度，还能够将立体几何图形中相对复杂、抽象的问题更加简洁直观地进行展示，让学生拥有更好的视觉体验。3D打印技术在高中立体几何教学中属于一种教学辅助工具，教师灵活运用3D打印技术，不仅能够激发学生的主观能动性，增强其学习立体几何的积极性，而且能够提升学生的空间想象力、图形感知力、数字感知力、创造能力，使高中立体几何教学的整体实效性得到提升。3D打印技术在高中立体几何教学中的应用，主要有以下几个方面。

1.利用3D打印技术激发学生空间想象力

创新思维的基础所在就是空间想象力，在具体的教学过程中，学生经常会出现空间想象力不足的情况。而导致学生空间想象力不足的最直接原因就在于其对空间知识缺乏直观认知。而利用3D打印技术，不仅能够大大增加学生直观接触空间模型的机会，还可以有效解决高中立体几何教学缺少实践过程的问题，进一步培养学生的空间想象力。例如，学生可以通过三维立体图的制作、计算机建模等过程，完成三维立体图形的制作，使3D打印模型能够进行实物化处理，进而让立体几何图形理论和实践可以相互印证。

2.利用3D打印技术培养学生图形感知力

在高中数学教学中，立体几何图形通過模型设计，再加上3D打印机技术，可以将所需要的模型逐步进行打印，进一步培养学生的感知力。意大利著名的教育家蒙台梭利曾经指出：“孩子是靠感官来学习的，我们提供给他的良好刺激愈多就愈能激发他的内在潜能。”因此，3D打印技术能够对学生的感官进行最大程度的刺激。以立体几何图形教学中的圆锥曲线变化为例，教师通过3D打印技术将精确的曲线以模型形式呈现，在此基础上借助坐标系道具，能使整个曲线的变换、移动过程被真实地还原出来。而对于其他如点、线、面的位置关系，教师也可以运用3D打印技术还原呈现。因此，利用3D打印技术，能使得抽象、复杂、模糊的立体图形教具化、实物化。而且利用3D打印技术制作出的模具，可以在具体的空间中直接进行摆放，让学生更敏锐地感受到几何图形的各种细节，对立体几何图形有更加直观的印象，从而进一步掌握相关的知识。

3.利用3D打印技术提升学生数字感知力

数学教学中的核心就是数字，立体几何教学也不例外，教师要进一步提升整体教学效率，就必须加大对学生数字感知力的培养。例如，在各类数字建模的过程中，教师利用3D打印技术，通过不断调整参数，使整体模型发生不同变化，进而使计算机所生成的相应图形也发生改变，能使学生对数字建模有更加直观的印象。在实际的教学中，教师可以利用3D打印技术直接将几何体打印出来，使学生真实地对几何体模型进行感知。同时，教师利用3D打印技术对几何模型进行切割处理，让学生直接感受几何体的形状，能够为学生带来更多的想象空间。这种实体化的数字模型，能够进一步提升学生的数字感知力，使其对数字变化所带来的影响有更深刻的认识。

4.提升学生的创造能力

3D打印技术的明显技术优势在于能够充分激发学生的空间想象力和数字感知力，而且能够大幅度提升学生的创造能力，这也是3D打印技术所具备的核心竞争力。相对于其他技术，3D打印技术在这方面优势非常明显。例如，利用3D打印技术，学生可以将脑海中各种天马行空的想法在现实生活中逐步实现，进而激发自己的创新思维。而创造能力正是创新思维的直接体现，学生通过3D打印技术独立完成各种设计方案，并通过模型制作来进一步验证整体方案的合理性，逐步完善，最终能得到完美的三维立体模型。这个过程，能够大大激发学生的创新思维，提升学生的创造能力。

四、结语

综上所述，教师将3D打印技术有效融入高中立体几何教学中，不仅能够激发学生的主观能动性，增强其学习立体几何的积极性，而且能够提升学生的空间想象力、图形感知力、数字感知力、创造能力，使高中立体几何教学的整体实效性得到提升。因此，教师要重视3D打印技术在高中立体几何教学中的应用，让学生学到更多立体几何知识。

参考文献：

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