3D 打印課程引發(fā)數(shù)學新方法

在科學技術高速發(fā)展的今天，3D打印作為一門嶄新的應用技術學科，在最近幾年發(fā)展迅速，在北美的一些中學、普通高校和軍事院校，計算機3D打印技術已經(jīng)被用于教學和科研。日前，英國教育部選取了各類共21個學校為試點，將3D打印技術應用到數(shù)學、計算機科學、物理、工程和設計等基礎課程中，并通過參與項目的學校定期提供的試驗報告來分析研究3D打印在數(shù)學教學中的應用，以此來推動數(shù)學教學創(chuàng)新提高教學效果。

BC省列治文圖書館邀請科技教育的領軍機構(gòu)Robokids為他們訂制了初級普及課程。普及班是提供給那些對3D打印技術完全沒有了解的同學們準備的，他們可以學習Google Sketchup，打印機使用安全以及完成一個獨立小項目。該課程完全免費，需要提前注冊。如果您住在BC其他地區(qū)，也不要遺憾，Robokids正在致力于推廣這一先進的課程到更多社區(qū)。

在3D設計的過程中，可以充分地激發(fā)設計者的想象力，創(chuàng)造力，空間思維能力，可以更加直觀的呈現(xiàn)立體圖形的模式，讓設計者和參與者對圖形有一個深入透徹的了解和認識，從而可以更加迅速快捷的學習和認識立體幾何，大大的提高學習效率。

大部分學生在一開始接觸立體幾何時，空間想象能力是較為薄弱的，也沒有基本的將平面圖形與空間圖形相互轉(zhuǎn)化的能力。因為初學者，剛剛接觸三維圖形，大腦的抽象思維和空間想象思維還沒有形成良好的體系，對立體幾何的圖形也只能依托于二維平面圖形來感知三維立體圖形，這樣認識空間立體圖形具有一定的局限性，二維圖形并不能全而地、直觀地、形象地呈現(xiàn)三維圖形，這些都是傳統(tǒng)幾何課程的學習難點。遇到這一難題時，現(xiàn)階段主要依靠畫分解圖或通過削蘿卜捏橡膠泥模型等方法來幫助學生，但這些教具的準備費時費力，效率較低，且教學效果還不理想，只能給學生展示，而讓學生動手參與的機會也相對較少，這就導致學生主動學習情緒降低、形象知識接受較少及空間思維能力提高較慢。但隨著3D打印技術成熟發(fā)展給教育工作者在遇到這一難題時提供了更有效的解決措施。

3D打印技術應用于數(shù)學立體幾何學習中不僅能通過學生自己設計、自己制作，用實物驗證自己的空間想象圖形的正確性，寓教于樂，在動手學習中提高了對數(shù)學學習的主觀能動性，加強了數(shù)學學習的興趣;還能對空間思維能力的培養(yǎng)和創(chuàng)新、創(chuàng)造能力的提高有巨大的幫助。每一個學生無論數(shù)學基礎知識如何，都可以嘗試將自己的設計創(chuàng)造變成五顏六色的實物，這是一種重要的、有趣的學習實踐的體驗。在這種有3D打印技術參與的教學實踐活動過程中，學生的動手能力、設計能力和思維能力等都能夠得到全而提高，這是培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的重要嘗試，對推動學生創(chuàng)新精神和創(chuàng)造能力的發(fā)展具有積極的意義。

如:羅徹斯特理工學院在進行物理課程靜力學教學中，為了使學生形象地理解橋梁結(jié)構(gòu)受力，讓學生們在課程中設計各類橋梁，并用書本知識計算橋梁的受力情況，隨后通過3D打印機將所設計的橋梁按比例打印后，通過試驗檢驗受力效果，充分論證數(shù)據(jù)，生動形象地把理論變成實踐。發(fā)達地區(qū)已經(jīng)在學校內(nèi)開展3D設計打印體驗課程，讓學生將自己的設計打印成實物。Robokids開設了專門的3D打印課程讓學生自己動手設計汽車模型、飛機模型、摩托車模型等，并通過3D打印技術將設計的模型變成實物。通過3D打印技術在教學實踐活動中的開展不僅培養(yǎng)了學生的科技素養(yǎng)、創(chuàng)新思維，而且增加了學生的藝術和審美修養(yǎng)，同時教會學生善于合作的寶貴精神。不僅能使學生對自己打印出來的作品極富成就感外，還能極大地提升設計和創(chuàng)造能力。


信息來源：Robokids智能教育