序論：寫(xiě)作是一種深度的自我表達(dá)。它要求我們深入探索自己的思想和情感，挖掘那些隱藏在內(nèi)心深處的真相，好投稿為您帶來(lái)了一篇3D打印技術(shù)在農(nóng)村小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)的應(yīng)用范文，愿它們成為您寫(xiě)作過(guò)程中的靈感催化劑，助力您的創(chuàng)作。

0引言

目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)于創(chuàng)客教育的研究方興未艾，全球化加速發(fā)展，互聯(lián)網(wǎng)社區(qū)逐漸規(guī)模化，信息技術(shù)飛速發(fā)展，教育的優(yōu)質(zhì)均衡發(fā)展等，在客觀上為創(chuàng)客教育的發(fā)展創(chuàng)造了條件[1]。但在推進(jìn)素質(zhì)教育過(guò)程中，發(fā)達(dá)地區(qū)和落后地區(qū)存在明顯差異，而農(nóng)村學(xué)校對(duì)于創(chuàng)客教育的研究更是基本處于空白階段[2]。針對(duì)當(dāng)前農(nóng)村學(xué)校教育體制中缺少創(chuàng)客教育平臺(tái)，農(nóng)村學(xué)生缺乏實(shí)踐動(dòng)手能力的現(xiàn)狀，如何縮小城市與農(nóng)村小學(xué)素質(zhì)教育的差距，讓農(nóng)村學(xué)校的小學(xué)生特別是留守兒童同樣獲得優(yōu)質(zhì)教育資源，為他們打開(kāi)創(chuàng)客教育的一扇窗，成為當(dāng)下亟待解決的問(wèn)題。本文以創(chuàng)客教育中3d打印技術(shù)為應(yīng)用實(shí)例，將3D建模與數(shù)學(xué)課程有效融合，闡述3D打印在培養(yǎng)學(xué)生數(shù)學(xué)空間概念、幫助教師設(shè)計(jì)與學(xué)習(xí)制作教具方面的作用。在全面推進(jìn)義務(wù)教育均衡發(fā)展中，含山縣作為馬鞍山市首批試點(diǎn)義務(wù)教育均衡發(fā)展縣，使得偏遠(yuǎn)農(nóng)村學(xué)生可享受均衡教育資源。而創(chuàng)客教育之3D打印的學(xué)習(xí)，不僅有利于學(xué)生知識(shí)水平的提高，更可以激發(fā)他們對(duì)于未知科學(xué)知識(shí)的興趣，培養(yǎng)學(xué)生10.3969/j.issn.1671-489X.2022.17.0373D打印技術(shù)在農(nóng)村小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用研究*◆付黎明科學(xué)探索精神，促進(jìn)教育優(yōu)質(zhì)均衡發(fā)展[3]，使得提倡“體驗(yàn)式教學(xué)”的素質(zhì)教育在農(nóng)村學(xué)校也能落地生根，萌芽生長(zhǎng)。

13D打印、3D建模概念界定

1.13D打印概述3D打印技術(shù)是指由計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)模型（CAD）直接驅(qū)動(dòng)的，運(yùn)用金屬、塑料等材料，在快速成型設(shè)備中分層制造任何復(fù)雜形狀的物理實(shí)體的技術(shù)[4]。基本流程是先用計(jì)算機(jī)軟件設(shè)計(jì)三維模型，然后把三維數(shù)字模型離散為面、線和點(diǎn)，再通過(guò)3D打印設(shè)備分層堆積，最后變成一個(gè)三維的實(shí)物。FDM設(shè)備采用成卷的塑料絲或金屬絲作為材料，工作時(shí)將材料供應(yīng)給擠壓噴嘴，噴嘴加熱融化材料，并在計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件的控制以及步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)下，沿著水平和垂直方向移動(dòng)打印，熱塑性材料擠出噴嘴形成層并迅速硬化。打印完成后，拿掉固定在零件或模型外部的支撐材料即可。

1.23D建模概述3D建模通俗來(lái)講就是應(yīng)用三維制作軟件，通過(guò)虛擬三維空間構(gòu)建出具有三維數(shù)據(jù)的模型。可分為軟件建模、掃描建模、圖像及視頻建模三種類型。本課題主要討論的建模方式：利用IME3D軟件、Meshmixer軟件、AutoCAD軟件、Cura后期處理軟件等進(jìn)行的建模。

23D打印彌補(bǔ)學(xué)生空間概念理解、抽象思維能力的不足，實(shí)現(xiàn)空間想象直觀實(shí)物化

中低年級(jí)學(xué)生難以理解空間概念，抽象思維能力不足。新課程標(biāo)準(zhǔn)提出：“要加強(qiáng)幾何建模及探究過(guò)程，注重引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)觀察、操作，有條理的思考和推理、交流等活動(dòng)，發(fā)展學(xué)生的幾何直覺(jué)和空間觀念。”3D打印教學(xué)將幾何建模與數(shù)學(xué)課堂教學(xué)有機(jī)結(jié)合，彌補(bǔ)他們空間概念理解、抽象思維能力的不足。學(xué)生在自主操作的過(guò)程中，通過(guò)觀察、操作、交流等活動(dòng)，完成相關(guān)新知識(shí)體系的自主構(gòu)建。在促進(jìn)新課程改革的同時(shí)，提高學(xué)生分析問(wèn)題、理解問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。例如筆者在“圓柱體的表面積公式”推導(dǎo)教學(xué)中，就利用3D積木模塊教學(xué)的形式，模擬出一個(gè)或幾個(gè)圓柱體模型，學(xué)生通過(guò)簡(jiǎn)單的軟件學(xué)習(xí)，自己就可以隨意旋轉(zhuǎn)圓柱體模型的各個(gè)面，通過(guò)自己動(dòng)手操作，體驗(yàn)三維實(shí)體和二維平面之間的轉(zhuǎn)換，如圖1所示。對(duì)比以往的教師利用課件模擬教學(xué)，3D打印IME3D軟件融合數(shù)學(xué)課堂教學(xué)更注重學(xué)生的自主操作，學(xué)生由原來(lái)的觀察課件的被動(dòng)觀察者，轉(zhuǎn)向每個(gè)人都可以自主動(dòng)手，選擇自己喜愛(ài)的觀察角度、觀察順序、自主操作學(xué)習(xí)，甚至同學(xué)之間可以交流討論旋轉(zhuǎn)操作中的體會(huì)心得，大大增強(qiáng)了學(xué)生學(xué)習(xí)新知的興趣，彌補(bǔ)了他們空間概念理解、抽象思維能力的不足。整個(gè)旋轉(zhuǎn)過(guò)程能全方位、較清晰、具體地呈現(xiàn)出圓柱體各個(gè)面的三維模型圖，使得學(xué)生，尤其是空間理解和空間思維能力不足的學(xué)生，能夠直觀形象地感知到圓柱體三維模型圖，使其實(shí)現(xiàn)空間想象直觀實(shí)物化。對(duì)于圓柱體表面積公式的推導(dǎo)，學(xué)生有條理地思考和推理，交流和討論：將空間想象三維立體空間在電腦中轉(zhuǎn)化為二維平面，難題就迎刃而解。當(dāng)難題解決，學(xué)生的自信心得到極大提高，對(duì)于其后期集體學(xué)習(xí)相關(guān)的補(bǔ)充練習(xí)教學(xué)，將會(huì)呈現(xiàn)出更大的興趣，并能積極主動(dòng)地與其他學(xué)生交流討論，進(jìn)而提高理解問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。

33D建模提高學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐能力，增強(qiáng)學(xué)生數(shù)學(xué)空間意識(shí)

學(xué)生之間由于個(gè)體的差異，往往會(huì)出現(xiàn)知識(shí)理解和接受程度的差異。教師可以針對(duì)不同學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，進(jìn)行有針對(duì)性的教學(xué)優(yōu)化。例如筆者在“認(rèn)識(shí)長(zhǎng)方體和正方體”的教學(xué)中，加入了3D建模。由于3D建模在學(xué)習(xí)上強(qiáng)調(diào)學(xué)生學(xué)習(xí)的自主性，知識(shí)的獲取是在自主的環(huán)境下的自主建構(gòu)。學(xué)生可以按照自己的設(shè)想，調(diào)整3D建模參數(shù)，感受不同參數(shù)變化隨之產(chǎn)生的幾何圖形變化，從而獲得對(duì)新知的感性認(rèn)識(shí)。這里的建模參數(shù)可以是模塊數(shù)量的不同、可以是顏色選擇的差異、還可以是模塊長(zhǎng)寬高、模塊中心坐標(biāo)設(shè)置的區(qū)別等。學(xué)生在3D建模中大膽嘗試，調(diào)整這些可變化參數(shù)，建立的3D模型真實(shí)地在電腦中再現(xiàn)，學(xué)生的數(shù)學(xué)空間意識(shí)逐步增強(qiáng)，如圖2所示。這樣的3D建模教學(xué)結(jié)合數(shù)學(xué)課程“認(rèn)識(shí)長(zhǎng)方體和正方體”，是一種創(chuàng)客教育與傳統(tǒng)學(xué)科的融合教學(xué)嘗試。由于3D建模的操作過(guò)程是學(xué)生自己設(shè)想，自主設(shè)計(jì)調(diào)整可變化參數(shù)的教學(xué)模式，相較于被動(dòng)觀察教師已經(jīng)做好的課件教學(xué)，3D建模融合教學(xué)更注重學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐能力，這種全新動(dòng)態(tài)立體的操作，不僅可激發(fā)學(xué)生構(gòu)建新知識(shí)體系的興趣，提高學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐能力，更容易增強(qiáng)學(xué)生的數(shù)學(xué)空間意識(shí)，使得提倡“體驗(yàn)式教學(xué)”的素質(zhì)教育在農(nóng)村小學(xué)的數(shù)學(xué)課堂中得到落實(shí)。

43D建模、3D打印，幫助教師學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)與制作數(shù)學(xué)教具

3D建模（Meshmixer軟件）、3D打印為教師設(shè)計(jì)與制作教具提供技術(shù)支持。合理使用教具，可以增強(qiáng)課堂活力，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，加強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)印象，取得更好的教學(xué)效果。這里以一套可以實(shí)現(xiàn)個(gè)位數(shù)與個(gè)位數(shù)的加減乘除的數(shù)學(xué)計(jì)算轉(zhuǎn)輪教具為例。這套轉(zhuǎn)輪基本構(gòu)成有：轉(zhuǎn)軸一個(gè)，數(shù)字輪四個(gè)，數(shù)學(xué)符號(hào)輪兩個(gè)，端蓋兩個(gè)。十邊形外輪廓，每間隔一個(gè)面上布置一個(gè)計(jì)算符號(hào)，中空?qǐng)A柱孔。基本尺寸：外徑60mm，內(nèi)徑30mm，寬20mm，如圖3所示。使用Cura軟件導(dǎo)入模型文件，對(duì)零件的總數(shù)和零件品種進(jìn)行確認(rèn)，如圖4所示。開(kāi)啟打印機(jī)，保證數(shù)據(jù)線與電腦連接正常，完成打印，如圖5所示。打印完成后，待溫度下降至室溫，對(duì)各個(gè)零件做去毛刺處理，然后用顏料筆上色。數(shù)字涂上黑色，符號(hào)涂上紅色。將數(shù)字輪和符號(hào)輪按照順序，依次穿到轉(zhuǎn)軸上，兩端蓋上端蓋，即完成數(shù)學(xué)計(jì)算轉(zhuǎn)輪的裝配。數(shù)學(xué)計(jì)算轉(zhuǎn)輪的使用方法比較簡(jiǎn)單，任意組合數(shù)字和符號(hào)，可以實(shí)現(xiàn)個(gè)位數(shù)與個(gè)位數(shù)的加減乘除，如圖6所示。

53D建模、3D打印幫助學(xué)生建立既能合作交流又能獨(dú)立探索的學(xué)習(xí)氛圍

3D打印、3D建模與數(shù)學(xué)相關(guān)課程的融合教學(xué)還在初期探索階段。我們發(fā)現(xiàn)這樣的融合教學(xué)能夠幫助學(xué)生建立自信、友善的合作交流空間。3D打印、3D建模激發(fā)了學(xué)生個(gè)體對(duì)未知領(lǐng)域的探索興趣，幫助學(xué)生感知數(shù)學(xué)空間和理解幾何知識(shí)，使學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐能力得到提高，數(shù)學(xué)空間意識(shí)在合作交流當(dāng)中逐步增強(qiáng)。對(duì)于學(xué)生而言，這樣的數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)課堂，學(xué)習(xí)無(wú)處不在而充滿樂(lè)趣；這樣的數(shù)學(xué)課堂，學(xué)生既能合作交流又能獨(dú)立探索，真正實(shí)現(xiàn)既快樂(lè)有趣，又張揚(yáng)個(gè)性的數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)，讓學(xué)生真正獲得學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)成功的情感價(jià)值體驗(yàn)。6結(jié)束語(yǔ)3D打印、3D建模在農(nóng)村小學(xué)尚處于初期探索階段，還存在著不足，但隨著3D打印、3D建模技術(shù)的成熟，未來(lái)越來(lái)越多的教育學(xué)科領(lǐng)域?qū)?huì)涉及3D打印技術(shù)的交叉與融合，而將3D打印技術(shù)與信息技術(shù)、數(shù)學(xué)、綜合實(shí)踐、科學(xué)等多學(xué)科交叉學(xué)習(xí)的Arduino教程（一款開(kāi)源電子原型平臺(tái)）相結(jié)合的實(shí)踐教學(xué)，將是本課題的后續(xù)實(shí)踐方向。作為執(zhí)教于一線的鄉(xiāng)村教師，如何使其更好地與其他學(xué)科有機(jī)融合，值得在教學(xué)中繼續(xù)研究、探索。

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作者:付黎明 單位:馬鞍山市含山縣陶廠中心學(xué)校