浅议3D打印技术在小学数学空间与图形教学中的应用

崔立

著名教育家蒙台梭利指出：“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。”观察体验，积累经验。学生的空间观念不是凭空而生的，而是需要在现实生活中不断积累经验，逐步培养和发展的，而3D打印技术正是将感官刺激最大限度地发挥出来的有效途径。3D打印技术是借助3D打印设计软件3D One建模软件通过智能建模技术与3D打印对接，以3D打印机为教具，3D建模应用为课件的教学方法，让数学课堂真正实现“让思维可见，让想法有形”的创新教育的目标，在轻松学习中学生的空间观念得以提升，逻辑思维能力得到培养。下面是笔者近年来探索3D打印技术在小学数学空间与图形教学中应用的一点体会和感悟，现总结如下，与大家一起分享，共同进步。

一、重视生活经验,培养空间观念。

空间感的形成源于学生的生活经验,学生的空间知识来自丰富的现实原型,与现实生活关系非常密切。教学实践中，我从学生的生活经验出发,引导学生把生活中对图形的感受与空间存在的几何图形建立联系。人教版九年义务教学小学数学教材在内容和编排上,把每册书都安排了空间与几何知识的认识,让学生从小认识各种图形,分散难度,由平面逐渐过渡到立体,慢慢地学会数形结合,在教学时,我们应该给学生提供丰富的模型,让学生从生活经验除法,把实物和书本上的平面图形联系起来。例如,一年级第六单元《认识物体》,在学生以往认知的基础上,在生活中都见过长方体,正方体,圆柱体,球体等相关的物品,比如饼干盒,足球,水杯,魔方等,但是对于这些相关的知识却没有系统的认识,我们从生活实际出发,通过学生从生活中这些物体的认识,初步感知空间几何图形,通过直观感受和系统的教学,让学生从感性认识上升到理性认识,让生活中的物体与空间立体图形建立联系,初步形成学生的空间观念，然后通过3D打印软件,让学生亲手绘制正方体,长方体,球体,圆柱体,在电脑上感知立体空间的三个维度。通过长,宽,高,半径的具体设置,感受正方体和长方体的区别与联系,知道正方体长宽高都相等,长方体长宽高不一定相等,发现正方体是特殊的长方体；设计球体时,感知球体会随着半径的大小而增大变小；在设计圆柱体时,感知圆柱的粗细会随着半径的大小变化,高度随着高的设定而变化。在学生设计的3D打印立体几何图形时,教师引导让学生适当的创新改进,组合产生新的物体,在教学中,学生以长方体为基础制作了一体打印成型的文具盒,以球体为基础,只做了嵌套球,以圆柱为基础制作了笔筒,花瓶等，充分掌握了空间立体图形的特点,并融入创客精神,自我创造,加以应用，发展了学生的空间观念和几何直观。

二、激发创造力和解决问题的能力。

3D打印技术激发了学生的创造力和解决问题的能力。在平时数学课堂教学中，我鼓励学生使用3D One建模软件来设计自己的模型，并通过3D打印机将其打印制作出来。通过这个过程，学生们需要运用数学知识进行测量、估算和调整，从而使他们在实践中发展出解决问题的技能。他们学会了思考如何将抽象的数学概念转化为物理对象，培养了自己的创新思维和设计思维。

三、促进团队合作与交流，激发学习兴趣。

在使用3D打印技术时，学生可以进行小组合作项目。他们需要一起讨论、规划、设计和打印模型。这样的活动促进了学生之间的合作与交流，协同解决问题，提高了他们的合作能力和沟通能力。3D打印技术为学生提供了一种创造性的方式来学习数学。他们可以设计自己的数学空间与图形的模型，并将其打印出来。这样的亲身经历能够激发学生学习数学的兴趣和动力，增加他们对数学的投入程度。同时，也优化了小学数学课堂教学模式，提高了数学课堂教学效率，提什了学生的数学核心素养。

当然，将3D打印技术与小学数学融合教学也面临一些挑战。首先，学校需要投资购买3D打印机和相关设备，这可能对一些偏远的乡村学校来说是一笔不小的开支。此外，教师需要接受相关培训，以便能够充分利用这项技术。因此，在推广这种融合教学的过程中，需要学校和教育主管部门的支持和配合。

总之，3D打印技术在小学数学空间与图形教学中的应用实践给我留下了深刻的心得体会。它不仅提高了学生对数学的理解和兴趣，培养了他们的创造力和解决问题的能力，还使得数学学习活动更加生动有趣。虽然面临一些挑战，但通过合理的投资和培训，这种融合教学模式有望在教育领域发挥重要作用。作为教师，我将继续探索和应用这一创新教学方法，为学生们创造更好的学习环境。