摘 要：随着3D打印电教化应用水平的不断提高，3D打印在培养学生创新能力方面的作用日益突显，3D打印的电教化应用成为教育的热点问题。本文对3D打印在中学数学教学上的应用进行介绍，并以3D打印在中学数学课堂上的应用方向为核心，以激发学生主观能动性为目标，实现引导学生主动学习，培养学生创新意识。进一步分析了3D打印应用于中学教学中的方法，并提出了相应策略方针。
关键词：3D打印;中学教育;创新培养
3D打印，又称三维打印，是一种快速成形技术。它以数字化模型为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式构造物体，由于其在制造工艺方面的创新，因此被认为是“第三次工业革命的重要生产工具”，3D打印技术实现了快速成型这一特殊的功能要求，可以相对迅速地制作出实际需要的三维形体，近些年来在医疗卫生、航空航天、军事等领域的工业制造方面大放异彩。3D打印这种天马行空式的工业制造模式为“创造“注入了新的活力，3D打印已经成为了创新技术的代名词，创新的理念已经与3D打印技术紧密地联系在了一起。3D打印作为一项新兴技术，也引发了中学教育领域的电教技術革命。
一、在数学创新教学方面，培养学生的图形感知力
3D技术可以快速的将设计模型实体化。在初中数学教学阶段，通过模型设计并利用3D打印机逐步打印出模型，可以对学生形成强烈的感知刺激。著名教育家蒙台梭利亚表明“孩子是靠感官来学习的，我们提供他的良好刺激越多就越能激发他的内在潜能”，3D打印技术正是将感官刺激最大限度的发挥出来的有效方式过3D打印技术，笼统复杂的立体图形可以实物化、教具化，使学生可以更快更好地掌握数学图形知识。
在初中人教版一年级数学学科中关于立体几何教学时，这部分内容对于学生来说，往往都是难点，通过引入3D打印，形成将代数与几何相结合的纽带，可打开学生空间想象力的大门。例如，“观察几何图形“这一课，要求学生掌握从不同角度观察物体的能力。在传统教学过程中，我们一般借助正方体、球体等简单教具帮助学生掌握物体观察能力。在引入3D打印后，可以制作出不同难度的立体教具，引导学生不断的挑战更复杂的立体图形，帮助他们更深入地掌握观察物体的能力。
二、在数学创新教学方面，激发学生的空间想象力
空间想象力是创新思维的基础之一，初中数学教学的过程中，教师经常会遇到学生缺乏空间想象力的问题，空间想象力缺乏的根本原因在于缺乏直观的空间认识。3D打印引入中学课堂后，不仅解决了理论教学缺少实践依据的问题，同时，也增加了学生直观接触空间模型的机会，为空间想象力的培养提供了捷径。
学生可以通过参与计算机建模，完成三维立体图的制作，通过3D打印模型实物化，将理论与实践相互结合。
例如，在教学初中一年级“立体几何”这一课时，教材中立体几何特征可采用了3D打印技术将圆柱体表面拆分开，然后平铺放置，以此推导出圆柱体的特点。这种通过引入3D打印技术直观的给学生呈现了一个丰富多彩的知识场景，有助于学生更好的学习数学。
三、在数学创新教学方面，激发学生的设计创造力
激发空间想象力和图形感知力是3D打印技术所体现出来的最明显的优势，激发设计创造力是3D打印技术的最核心的竞争力，这种竞争力是其他教育技术手段难以实现的。长期以来，教育一直在追求如何激发学生的创新思维，而设计创造力就是创新思维最直观的体现。当学生可以独立运用技术手段完成设计，并且通过设计实体化来验证设计的合理性，不断地自我检查和完善，最终实现设计成功的目的时，这个过程便是一个激发设计创造力，进而激发创新能力并培养创新思维的过程。
随着信息技术和教育理论的不断发展，在课堂教学领域出现了许多新颖的、有效的教学方式。其中，美国加州理工大学的多林？尼尔森教授以DBL（Design-Based Learning基于设计的学习模式）教学理念为基础搭建了逆向思维模型。引入3D打印符合逆向思维模型对学生参与课堂设计的教学要求，以3D打印设计这种新颖的电教方式，引导学生利用3D打印技术拿出问题的多种解决方案并进行对比、修正出最优方案。
例如，人教版初中一年级（上） “设计长方体形状“的学习中，教师可以在全章基础知识学习完毕后，提出一个挑战：运用3D打印制作出与教师提供的长方体教具体积成固定比例的模具，根据挑战要求设计出的模型没有唯一的标准答案，学生可以尽情的发挥想象力，设计出形态各异、体积成比例的3D模型。这样的挑战是学生从未见过的，学生必须逆向思考问题，从已知物体的体积求出比例大小的正向思维转变成已知比例大小求出物体体积，并根据体积设计物体形状的逆向思维。
总之，3D打印技术在初中教学中还不够熟练，我们教师要更加注重于初中数学相结合，发挥3D打印技术的教学辅助能力，最大程度的对学生数学知识的掌握、思维能力的提高起到重要的作用。
参考文献：
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