浅析3D打印设计软件在数学课堂教学中的运用

秦玲 李晓明

摘要：技术的飞速发展，促进了教学方式、学习方法的改善，也带动了课堂教学的变革。教师巧用3D打印设计软件，能够让学生经历知识的形成过程，获取直观体验，从而使数学课堂教学高质高效。

关键词：3D打印设计软件 数学课堂 信息技术

技术的迅猛发展改变了我们的课堂教学，3D打印技术也为数学课堂教学带来了新的活力。《3D One》是一款为青少年开发设计的3D打印设计软件，界面简洁、功能强大、易于上手，非常适合中小学学生，能够简单、轻松、快捷地让中小学生表达创意想法。开发利用《3D one》软件的多项功能，将之应用于课堂教学，能够有效提高课堂教学效率。下面就该软件视图导航、动态移动、建模三个功能进行分析，通过实例展示《3D one》软件对于数学教学的促进作用。

一、视图导航功能帮助学生获取直观体验

教师要关注对学生学习过程的指导，处理好学习过程与结果的关系，重视直观，促使课堂教学取得良好效果。

例如“观察物体”这一教学内容，教材在编排上不仅设计了观察活动，还設计了动手拼摆活动，让学生从不同位置观察组合体。教具演示时，学生由于座位固定，对物体的观察难免不够全面。为了改善这一状况，教师在教学时可以利用《3D One》软件的视图导航功能：先用《3D One》软件建好模型，再让学生依次点击视图导航图标中的不同视角，从上、下、左、右、前、后六个视角展示物体外形。教师还可以让学生按住鼠标右键，通过移动鼠标任意改变视图导航的视角。这样操作下来，学生就会更全面、更直观地、更深刻理解：视角不同，物体所呈现的外形也不同。学生在便捷、动态的观察中获得很多直观体验，对物体的认识也在观察中不断加深。

空间观念的形成，必须要有看、想、做的活动过程。看，是最基础的活动。视图导航功能，可以全方位呈现物体的形状，让每一位学生获取即时、直观的视觉体验，有效发展他们的空间观念。

二、动态移动功能帮助学生发展空间思维

万事万物都在不停的运动之中。运动观念的建立和完善，对于每一个人都是必须的。儿童由于思维发展处于形象思维阶段，在理解图形运动抽象概念时，需要直观形象的帮助。教师在教学图形运动时，利用《3D One》软件的动态移动功能，让学生在对图形平移、旋转等现象的直观观察中获得充分的感性认知。如在教学《图形的运动》中的例题“移一移”时（如图1），先在《3D One》软件中制作例题图中的几所小房子，然后让学生上台演示，利用动态移动功能，演示物体左右、前后、上下的平移。《3D One》软件的动态移动功能，能直观呈现小房子的运动轨迹，让学生在自主学习的过程中认识到：物体平移时图形的形状和大小没有变化，位置发生变化，物体沿着直线移动。另外，学生还自主探究动态移动功能中的旋转和向上空间移动功能，特别是向上空间移动功能，实现了从二维空间向三维空间的拓展，有效发展学生的空间思维，为今后利用平移和旋转知识解决图形相关问题做了铺垫。

三、建模功能帮助学生发展创新能力

儿童的认知符合“感知—表象—概念”的规律，通过对事物的直观观察，获得丰富的直接经验，形成表象认知，再从中概括事物的本质特征。教师利用《3D One》软件建模，并制作多种教具学具模型，创设动手操作活动的情境，学生利用教具学具将抽象的数学概念形象化、具体化、实物化，学生创造思维的空间得到拓展，创新意识得到增强。

3D打印实现所想即所得，是一种与传统的材料去除加工方式截然相反的材料成型技术，它基于模型数据，通过增加材料逐层制造的方式，实现“个性化制造”。根据教学需求设计教具学具，将想象中的事物变成学生手上真真切切的实物，能够激发学生动手欲望、探究热情，课堂教学效率得以优化提高。

在教学“长方体的认识”时，教师事先利用《3D One》软件制作并打印教学中所需的各种教具学具，在课堂上充分利用打印的教具学具，让学生分组进行动手操作，学生观察、拆分、分类、组合学具，积极探索长方体顶点、棱、面的特征，学生的主观能动性充分发挥。然后让学生通过测量、计算、剪裁、粘合，小组合作制作完成的长方体框架。直观形象的学具与数学实践活动相结合，给学生创设了一个自由发挥的天地，促使主动发现并牢固掌握长方体的特征。

一堂高效的数学课，离不开教具学具的使用。3D打印实物教具学具可以在课堂中发挥积极作用，教师们在条件允许的情况下，可以尝试用《3D One》软件制作自己所需的教具学具来丰富自己的课堂。

3D打印飞速发展，教师利用《3D One》软件功能辅助小学数学教学，有利于学生化解数学的抽象性与思维的形象性之间的矛盾，实现数学概念形象化、具体化、实物化，给学生更多的直观经验，帮助学生发展空间观念，培养学生的创新意识，3D打印能成为学生学习数学、探索数学知识和解决问题的有力工具。

浅析3D打印设计软件在数学课堂教学中的运用2022年5月中第14期（总第114期）参考文献：

[1]杨振贤，张磊，樊彬.3D打印从全面了解到亲手制作[M].北京：化学工业出版社，2015.

[2]王建波.数学课程标准（2011年版）[M].北京：北京师范大学出版社，2016.

[3]沈志宏.3D One与3D打印[M].北京：人民邮电出版社，2018.

责任编辑：黄大灿