3D打印技术在教学中的应用与探索

第一篇：3D打印技术在教学中的应用与探索

3D打印技术在教学中的应用与探索

摘要：随着3D打印技术的日益成熟，以及其在各行业和领域极具潜力的革命性应用，如何普及3D打印并为社会培养专业的3D打印人才是当前学校教育的一个重要课题之一。本文分析了3D打印分别在不同教学阶段的受众特点，针对大、中、小学总结出不同的教学目标和教学方法，提出了一个全过程的3D打印教学体系和培养方针。通过具体案例，本文指出可以将3D打印融入主流课程的教学实践当中，服务和提升已有课程的教学水平。最后，本文总结了3D打印在教学实践中可能面临的问题和解决方案，为有效开展3D打印在各阶段的教学提供了理论指导和实际建议。

Abstract： With the increasingly mature of 3D printing technology，as well as its application in various industries，how to popularize 3D printing and cultivate professional 3D printing talents for the society is an important task of the current school education.This paper analyzes 3D printing audience characteristics in different stages of teaching，sums up different teaching goals and teaching methods respectively for college，middle school and primary school，and puts forward a whole process of 3D printing teaching system and cultivation guidelines.Through the specific case，this paper points out that 3D printing could be included in the mainstream curriculum teaching practice to serve and enhance the level of existing teaching.Finally，this paper summarizes the problems and solutions of 3D printing teaching practice，provides theoretical guidance and practical advice for effectively carrying out 3D printing in every stage of the teaching.关键词：3D打印；技术创新；教学方法；人才培养

Key words： 3D printing；technological innovation；teaching methods；cultivation of talents

中图分类号：G40-057 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2015）32-0178-04

0 引言

发达国家已经开始探索3D打印技术对教育的影响，并成立了相关的项目用以促进3D打印技术与教育的融合，从而培养出适应现代设计、制造潮流的人才，从而提高自身的竞争力。新媒体联盟（New Media Consortium，NMC）在2013年地平线报告中提出，3D打印是未来四到五年内值得关注的新技术，它将带来教学、学习和研究领域的创新[1]。英国教育部已经选取多所小学作为试点学校，设立相关的基金，为学校购买3D打印机，并对教师进行相关培训，此外，还开设3D打印的相关课程作为学生的手工课。学生可以通过电脑建模，打印自己所喜欢的模型[2]。欧洲的一些国家也进行了3D打印的相关教学调研，如“未来教育与学习”（LIFE）项目，对欧洲7国的师生进行调研，以获得3D教学对学生课堂的专心度和学习成绩的影响[3]。希腊在两所高校开始初步试验将3D打印作为学习手段的教学方法[4]。美国STEM教育中的STARBASE Minnesota是对学生提供STEM训练的教育项目。该项目通过引入3D打印的支持，使学生能通过CAD软件自行设计相应课程的模型，并进行实际的测试和分析。该课程项目能极大地调动学生的积极性，使枯燥的数学分析亦能激发学生的兴趣[1]。此外，还有一些职业学校的项目，如PlayMaker。该项目围绕着3D打印技术这一核心的课程，学生可以设计、打印和验证模型的物理理论。

较之国外而言，国内3D打印的普及和教育仍处于起步的阶段。国家当前十分重视3D打印技术和应用的发展，例如我国科技部已将3D打印技术纳入国家863计划，各地学校也开始进行有关3D打印课程的试点。3D打印发展现状以及学校教育的可行性

目前3D打印机的成本及其打印材料、质量、时间等都是制约3D 打印在学校教育中普及的因素。解决好这些瓶颈能更好地促进教学和研究的发展，为探索教学新方向提供有效的方法。

1.1 3D打印机成本 3D打印机的成本一直是制约3D打印发展的瓶颈。3D打印机的售价从几千元到几十万元不等。为了降低3D打印机的成本，许多公司已经着手相对廉价的3D打印机的研发。据报道，有些公司已经开始抢占教育行业的市场，推销千元以下的3D打印机。随着3D打印机的成本进一步降低，其普及将不再是难题。

1.2 3D打印的材料 另一个制约3D打印普及的瓶颈是耗材。目前的3D打印可以支持多种打印材料，如热塑性塑料、尼龙、合金、金属粉末、石膏、陶瓷、可食用材料、光敏树脂等。虽然3D打印支持多种类型的材料，但不同的材料需要相应打印设备的支持，此外打印材料的价格也并不便宜。目前的教学研究中使用较为普遍的是PLA（生物降解塑料聚乳酸，Polylactic Acid）材料和ABS（丙烯腈-丁二烯-苯乙烯，Acrylonitrile Butadiene Styrene Acrylonitrile Butadiene Styrene）。一千克的PLA或ABS耗材的市场价格为60元左右。随着材料的进一步改进和研发，生产技术的发展和生产厂商的增加，普通耗材的价格将慢慢降至教学可接受的范围内。

1.3 3D打印的质量 在打印模型的过程中，有时会由于机器本身或环境的问题，导致打印的质量并不理想，成品率一般在30%-50%左右，甚至更低。其中廉价的3D打印机也是使成品率降低的原因。种种原因将不利于教学实践和教学研究的使用。随着3D打印技术将不断改良和创新，打印质量会随之而提高。

1.4 打印时间 打印时间长也是一个亟待解决的问题，现在的3D打印时间普遍偏长，阻碍了教学实践以及教学研究的发展。据报道，现下最新研究的3D打印技术CLIP（Continuous Liquid Interface Production）的打印速度是旧式打印的几十倍以上，其打印出的物体表面也十分光滑，完整。这项技术若能普及，将弥补3D打印时间长的缺点。3D打印在不同教育群体中的教学分析与探讨

在3D打印的教学上，学校应该在3D打印的课程进行细致、深入地规划，推行多方向、多环节的主题学习。学生通过探索、想象、实践等环节的学习后，将激发想象力以及提高学习效率与兴趣。结合不同时期学生的学习方向，学生在各阶段的进程和方向上都有所侧重，进程如图1所示。

2.1 小学教学 以“感性认识”与“培养想象力”作为小学教学的方向。这一阶段的学生，发散思维力强，想象力丰富，活泼好动，接受新鲜事物的能力强。

结合以上的特点，每个小学单位至少配备一台以上的3D打印机。设置的3D打印课程应该“浅入浅出”。所谓的“浅入”，就是用生动活泼、浅显易懂的语言对3D打印的原理和3D打印机进行简单的介绍，让学生在感性上对3D打印有初步的认识，对打印原理、设备以及应用范围有个大致的了解。“浅出”就是通过做些有趣味性、引发联想、充分结合课程的简单小实验、小制作来加深学生对3D打印的认识和理解。此外，学校不能一味地使用强制性的考试、规范化的实验对学生进行应试教育，而应使用更自由、轻松的教学方式以提高学生的兴趣，使学生产生成就感，形成教学的良性循环[5]。3D打印课程的目的是将3D打印作为学生通往兴趣爱好的一座“桥梁”，而非仅作为一门来自于课堂又终结于课堂的课程。

在教学上，可以根据学校自身的特点、专家的研究等设计小实验、小制作。课程的核心必须是以拓展学生的思维、引导想象力为主，目的是要激发学生的想象力和兴趣、培养其思维能力。

2.2 中学教学 以“想象力和实践相结合”作为中学教学的方向。这一阶段的学生，发散性思维的能力与接受新鲜事物的能力依然很强，有一定的知识基础和逻辑思维能力。在小学阶段，学生有异想天开、天马行空的想法，在中学阶段，开设的3D打印课程应该有意识地引导学生的想象力，将想象力与实践结合。在数学、地理、生物等科目可以结合3D打印课程进行科目的交叉与融合。应该让学生在已有的认识基础上，加深对三维空间的理解，并且能简单地掌握建模软件如Auto CAD的操作，能进行简单或者相对复杂的建模。

在中学教学中，学生已经学习到地理、物理、生物、化学等学科。在现阶段的中学教学中，教学道具仍然匮乏，尤其在经济不发达的地区，更是如此。教师基本无法使用道具进行演示，只能利用课件、播动画和视频来替代。学习知识不应该和活动情景分离而独立抽象存在[5]，在情境中学习，与社会实践活动结合起来的学习将有利于学习的横向拓展和纵向深入。3D打印不受图形限制，可以打印出结构复杂的教学模型，教师将内部认知结构可视化，化抽象为具体，化复杂为简单[6]。理工科的课程中，实体化、可拆卸与装配、可运动的教学道具更能激发学生的兴趣和想象力。在制作个性化、非大批量的教学道具中，可以很好地利用3D打印的打印能力。

2.2.1 3D打印在地理课程中的应用 在地理课程的学习中，应用到大量的实体模型。实体模型能培养学生视空间能力，如教师可以打印出可运动的太阳系模型（其中包含可拆卸的太阳、水星、金星和地球等模型），在不同节气改变地球的位置；可以打印出不同时间段物体或现象的标志性状态的模型；也可以打印出可拆卸的房屋模型，用以演示地震对房屋的破坏；或者打印天气现象的运动模型，用以表现气旋、冷锋、暖锋等天气现象的运动；再比如使用模型层层分离的展示方式，展示不同地带的地形地貌、山岳的形状等。

通过打印图2的恒星系统，如太阳系（组件均来自3D打印）。教师可以结合课本介绍太阳系，并且移动地球等行星，以及对节气等知识点进行介绍。还可以从系统中拆卸地球模型，取出内部的每一层结构进行细致地讲解，让学生从宏观到局部系统地了解太阳系的结构。通过实物化的可运动太阳系系统，可以使知识生动形象，加深学生的认识。

2.2.2 3D打印在物理课程的应用 在物理的课程学习中，物理的许多电路、定律皆可由3D打印模型演示。如对自由落体、胡可、弹性碰撞等定律进行验证，或是合力的箭头模型、同步卫星模型、地球模型、实验电路模型的演示以及电阻、电容、电感等模型的类比演示等。同时，制作的3D模型可以与电子电路相结合，使模型能够完成相应的演示功能，如模型的LED发光、自行水平移动、垂直移动和旋转等。

通过打印如图3设备（含打印的无盖盒子、机械结构、排液管等，除了电压表、电源以及导线外，其他结构均由3D打印而成）的零件，可以引导学生在宏观上对电容有一个深刻的认识。在盒子里倒入导电液体，与电源、电压表连成闭合电路后，旋转可移动间距的旋钮，调整盒子的间距，或者调整排液旋钮，排出一定量液体，观察电压表的电压示数变化。随后教师可以通过联系所学知识，解释实验现象。学生能调整盒子间距、导电液体的量、以及更换“电容”介质等进一步加深对电容的重要公式及相关知识的理解。3D打印类似的实验装置可以很好地应用于教学，不仅可以验证理论的正确性，还能培养学生的动手能力，激发他们的想象力和兴趣。只要有3D模型就能随时打印并组装，快捷且方便。

2.2.3 3D打印在生物课程中的应用

在生物课程的学习中，能应用到大量的实体模型。使用3D打印的技术，可以打印出可拆卸的细胞、细菌、病毒的结构模型、可拆卸的多肽链、多糖、蛋白质、核酸等大分子的化学球形结构模型或者可运动的细胞膜的结构模型。打印理解难度较大的细胞有丝和无丝分裂等模型可以很好地解决学生的理解问题。

通过打印出细胞模型，如图4所示的半截面的植物细胞模型。3D打印出层1（细胞壁）、层2（细胞液）外壳以及各种不同的细胞器（使用不同颜色材料的打印，以增加细胞器的区分度）后，再组合起来。因为打印的难度不大，整体耗材少，所以可以打印出整班的数量。教师进行相关知识的讲解前，可以把打印好的模型分发给所有的学生。学生除了能在课堂上结合老师的讲解和课本的介绍，利用细胞的立体模型对植物细胞的知识进行深入了解外，课下还可以用模型做进一步的对照复习。通过拆卸细胞模型，可充分调动学生的视觉、触觉等感官，加深其对知识的理解。

在中学阶段，除了在课堂教学上使用结合3D打印的教学用具外，可以适度举行涉及3D打印的竞赛，竞赛可以采用外观设计、组合结构、教学用具创新等形式。考虑到中学生的3D设计能力并没有良好的基础，因此学校或比赛举办方可以提供相关的模型给学生参考。如在机器人DIY竞赛中，比赛举办方提供种类繁多的3D模型包，学生可以自行设计机器人的结构图，并从模型包中取出相应的3D模型并打印，最后根据结构图组装起来。

2.3 大学教学 在目前的大学教学中，3D打印技术使用比较广泛。涉及到实物的外观、结构、机械、电路等的课程，皆可使用3D打印技术。除了在高等数学、大学物理、机械原理与设计、材料力学等基础课或专业课程的教学中使用3D打印的教学模型外，也能在实验、课程设计中使用3D打印。

随着各专业学科的交叉与融合，以及3D打印技术的日益成熟，它与各相关学科的结合会越加紧密，其作为“桥梁”性质的实现方式会越来越重要。各高校的专业设置虽涉及到3D打印，但并没有开设3D打印技术的相关课程，因此学生建模水平不高，设计出的成品与实际需求相距甚远。

3D打印本科专业建设的核心是“创新、设计、建模”。由于3D打印的接口面广，因此专业课设置要在不同方向上有所侧重。要学习的课程分为公共基础课、专业基础课、专业课以及课程设计。公共基础课包括高等数学、大学英语、大学物理、工程制图、线性代数、机械原理及设计、电工电子技术等。鉴于目前缺少适用于大学教学的3D打印教材，在此仅提供基础专业课的教学课程有：3D打印导论、3D打印原理、常规3D打印机的结构及组装、3D打印基础设计、3D建模基础与提高（使用目前流行的3DMAX、MAYA、Rhino等软件进行学习与应用）等。

学生自行选择不同行业方向的专业课，如动漫、机械、建筑、汽车、首饰等。以首饰专业课为例，它涉及到首饰设计、加工工艺、创意设计以及结构美学等课程。在选择相应的方向后，应增加该行业的相关知识的课程，以提高学生的基础。公共基础课、专业基础课作为学习基础，专业课则作为所学知识的综合运用。课程由浅至深，逐层递进和深入，最终促使学生掌握创新、应用的技能。教师在教授专业课时应注重引导学生的创新思维能力、发散思维能力，在实验、课程设计上应设计弹性大的题目。

至此，可以通过表1总结出小、中、大学不同学习阶段学生特点、教学基础、教学目标和教学内容。教学实践中的问题与建议

3D打印在本质上是多媒体技术的延伸，是虚拟现实技术的延伸，它拓展了人的感觉和知觉，促进了人的思维能力的进一步发展，它与教学的融合势在必行[7]。

目前，3D打印在教学实践中存在诸多问题或空白，拓宽教学实践的各环节将促使3D打印与教学实践进一步的融合与发展。以下提出相关的建议。

3.1 学校安装相关配套的3D打印机 目前大多数学校没有配备相关配套的3D打印机，而3D打印机是进行教学、研究的基础设备。如果教学条件允许，还可以配备相关的外围设备，如3D Camega、KinectDIY等专业3D扫描仪。此外政府可以出台相关的政策，为大中小学配备3D打印机及相关设备。据了解，我国政府计划将在两年内为全国四十万所小学安装3D打印机，用于学校的教学和研究。未来可能会在大、中学推行进一步的相关政策。

3.2 编撰规范化的教材 3D打印技术虽然不是一门新兴的技术，发展的时间也相应的比较长，但目前的教学中仍然缺少内容丰富、案例经典的教材作为教学的参考。因此可编写适合大中小学使用的3D打印技术的书籍作为教学的材料。但不强制要求各学校必须采用，学校也可以自行编写符合自身教学要求的教材。规范化教材编写的主要出发点是用于规范化的教学。

3.3 对教师进行培训 3D打印教师应该在技术和教学设计等层面进行学习和提高，做好领路人的角色。课程设计应该围绕“切合实际、拓展思维和激发想象力”的目的。在中小学教师的培训上，培训人员除了教授相应的3D打印原理、机械结构、耗材等知识外，应该将重点放在培训教师对学生的思维与想象力进行引导的方法和技巧上。培训大学和职校教师，应该使其“各习所长”，即在他们的专业方面，针对性地教授不同专业的结构、建模、耗材、支撑等方面的知识和经验，辅以典例为佳。

3.4 相关竞赛设计 在各类大中小学竞赛中，学生往往只能使用举办方所提供的配套组件进行组装和二次开发，这在很大的程度上阻碍和限制了学生想法的表达，不利于学生在实践中自由发挥和拓展。3D打印能很好地提供解决方案，学生可以根据自己的想法设计并打印出相应的模型，并组装在自己的参赛作品中。此外，为了使3D打印能更好地与教学、实践等融合，可以举行不同主题的比赛。竞技类型，如机器人足球、机器人篮球、机器人搏击比赛、竞速、花样飞行、抢夺比赛等；解决任务型，如智能辅助；开拓思维型，如组合联动结构。也可以举行开拓参赛团队思维的比赛，设计并打印出新颖、独特、具有创造性的机器人零部件、外壳、骨架等。鼓励比赛优秀的作品进行进一步的研发。这样的比赛除了能促进3D打印的技术更新和发展外，还能拓展学生对控制芯片的编程、机械结构、模拟电路的认识。

3.5 成立相关委员会 目前的3D打印并没有很好地纳入规范化的组织和管理中，成立相关的委员会是行之有效的方法。通过成立相关委员会，创立评选制度，可以支持大中小学的学生对感兴趣的方向进行创新。可以通过评选项目提供必要的资金，并配给相应的指导老师。再者，如果学生能够靠自身的能力切实改进了3D打印的技术，并有相应的展示方式，通过委员会的审核后，可报销其费用，并给予相应的奖励。

3.6 其他 授课老师引领学生发挥想象力，记录下他们对3D打印的想法（学习方法、技术的改进）等，将想法在大中小学校的网络共享平台上进行汇总，让不同的想法互相“碰撞”。也可以邀请相关方面的专家来校演讲，或是组织学生到政府、公司等开设的3D打印展区进行参观，使学生能接触到3D打印行业的新方向，了解3D打印的最新进展。总结

重视3D打印，就是要发挥一切积极的因素，使3D打印的课程和实践在学校教学中进行交叉与融合，不断循环发展。在3D打印教学的创新中，可以结合现在的在线教育、大数据等新技术，不断挖掘3D打印在课程教学的潜能和优势。在建设3D打印课程的体系中，需要多方协调和政策的支持，才能形成良好的教学和研究的氛围。

未来3D打印在教学、研究、设计、制造等方向的应用和实践将会进一步的深入和发展，它将以其独特的方式影响着人们生活的方方面面。

参考文献：

[1]王萍.3D打印及其教育应用初探[J].中国远程教育（综合版），2013（8）.[2]刘翠.3D打印技术及其在职业教育领域中的应用[J].电子制作，2014（6）.[3]王娟.3D技术教育应用创新透视[J].现代远程教育研究，2015（1）.[4]Vasilis Kostakis.Open source 3D printing as a means of learning： An educational experiment in two high schools in Greece [J].Telematics and Informatics，2015（32）.[5]黄敏.3D打印向基础教育走来――访南京市秦淮区校园3D研究社团[J].中小学信息技术教育，2014（10）.[6]杨洁.3D打印在教育中的创新应用[J].中国医学教育技术，2014（1）.[7]童宇阳.3D打印技术在中小学教学中的应用研究[J].现代教育技术，2013（12）.

第二篇：3D打印技术在小学教学中的应用

3D打印技术在小学教学中的应用

1986年美国科学家查尔斯?胡尔发明出世界上第一台3D打印机。随后胡尔成立了世界上第一家3D打印设备公司。然而，这一技术却由于价格昂贵、不够成熟等原因并没有引起业界的重视。经过近30年的发展，3D打印技术已逐步走向成熟，且价格有所降低，开始风靡全球。2013年《地平线报告》的基础教育版，首次将3D打印的教育应用列入了“待普及”的新技术清单。3D打印技术越来越受到教育界的关注。

一、小学阶段开设相关课程的价值与意义

素质拓展课程是传统课堂教学的必要补充，是全面推进素质教育的有效途径，它注重个性塑造和创新能力的培养，旨在开拓学生视野和提升学生设计和动手的能力。随着各地教育教学水平和科学技术水平的发展，越来越多“新鲜”课程走进中小学素质拓展课堂。

小学阶段的学习是学生成长和成才的基础，对学生今后的发展方向起到引领作用。3D打印作为二十一世纪的朝阳产业，理应在人群中推广。“3D打印教育”由高等教育特定领域向基础教育普通课堂过渡，逐渐推向中小学课堂是其发展的必然趋势。目前，国内外对3D打印技术的教学应用处于起步阶段，还需不断摸索。可以明确的是，3D打印可以把新技术和创造性学习联系到一起，让学生体验新技术带来的巨大能量的同时，在项目探究中体会创新的乐趣。

二、3D打印技术在小学的教学内容

1.3D打印的定义

3D打印是以数字模型文件为基础，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来构造物体的快速成型技术，它是一种增材制造技术。

2.3D打印的应用领域

与传统的减材制造相比，3D打印技术摆脱了模型复杂程度的束缚，实现了完全数字化，降低了制造的难度，提高了制造的速度。近年来，3D打印被越来越多地应用于各个领域，如创业产业领域、制造业领域、航空航天领域、文物保护领域、医疗卫生领域等。

3.3D打印机

在小学教学中，我们主要使用了HOFI-X1 3D打印机。HOFI-X1 3D打印机是基于熔丝沉积制造（FDM）原理的3D打印设备，它与台式电脑或笔记本电脑通过USB电缆连接就可以打印出三维实体模型。3D打印的方式是逐层打印，每一个层都在上一层上堆积而成，上一层起到支撑的作用。随着打印时长的推移，3D打印作品逐步完成。学生可以清晰地看到打印的整个过程。这种设备结构一目了然，机器坚固耐用，性能稳定十分适用于小学教学。

4.制图软件介绍

Sketchup使用简便，学生可以快速上手，是一个极受欢迎的三维设计软件，它就像“铅笔”一样，可以画出理想的图形。TinkerCAD是一个基于浏览器的3D建模平台，没有软件安装条件的学生可以选择这个绘图方式。UG NX可以用于绘制二维和三维图形，是一款专业级的制图软件，多用于工程制图，功能强大，学生学习基本操作也不难上手。AutoCAD是一款计算机辅助设计软件，同样可以用于二维制图和基本三维设计，使用无需懂得程序设计，即可自动制图，因此它可以用于土木建筑、装饰装潢、工业制图、工程制图、电子工业、服装加工等多个领域。

5.三维扫描仪

三维扫描仪可以扫描出静态或者动态物体，由于三维扫描仪的扫描范围有限，因此需要变换扫描仪与物体的相对位置或将物体放置于电动转盘上，在光线充足的条件下经过多次扫描以拼凑物体的完整模型。三维扫描出的模型可以直接导入到3D打印机，并打印出来。

6.沙盘制作

学习了三维制图和打印机的使用后，学生已经具备自己设计制作简单模型的能力，他们不再满足于制作个人的小物品。给学生分组，以团队的形式分工合作制作沙盘，让他们在合作中真正实现自主创意、自主管理、自主学习，通力合作。学生自主创意的作品有颇具天津特色的天塔湖公园等。

三、结语

3D打印技术的原理、电脑制图是本课程的难点。小学生学起来还是需要一定时间，需要教师耐心教授。创意设计和模型制作是本课程的重点，教师应引导学生，并随时对他们提出的问题给予指点和反馈。3D打印技术在小学是一门全新的课程，教学没有经验可循，教师可通过总结归纳的方式，把学生提问的知识点转化为系统的知识结构。

素质拓展课程是激发学生兴趣和培养小学生动手能力的重要途径，这一阶段的学习对其终身发展起着至关重要的作用，值得重视。如今，3D打印的风暴已经波及全球，让学生接触并学习3D打印技术对于我国的科技发展具有战略性意义。

参考文献：

[1]兀旦晖，赵晨飞.3D打印技术在教学中的应用研究[J].教学信息，2013.[2]童宇阳.3D打印技术在中小学教学中的应用研究[J].现代教育技术，2013.

第三篇：FLASH 3D技术在高中化学教学中的应用优势

【摘 要】概述flash 3d技术，阐述flash 3d技术在高中化学教学中的六点优势：拥有更加完美的三维表现能力；拥有更强的交互能力；运用flash 3d进行模拟实验可以弥补学校教学硬件设施的不足；构建较为完善的知识体系，提升化学基础知识的学习效果；动画虚拟模型构建化学内部世界，使得化学知识更加形象、生动；细化化学教学过程，提升学生的学习效率。

【关键词】高中化学 flash技术 应用优势

【中图分类号】g 【文献标识码】a

【文章编号】0450-9889（2016）05b-0145-02

随着flash技术的快速发展，其情境性、流动性和综合性方面的优势也逐渐渗透到各行各业中，研制出了适应不同行业发展环境的应用平台，而教育教学领域无疑成为其重要的应用方向之一。在教育教学领域中，flash技术可以将多样化的知识转化成为立体、形象、丰富的学习资源，从而形成具体化、形象化的教学单元；也可以结合多媒体技术、计算机技术、虚拟技术等构建一个十分生动、形象、逼真的学习环境，以增强学生学习兴趣、积极性和主动性，提升学习效能。在高中教育教学体系中，化学课程教学扮演着十分重要的角色，对学生综合素养的培养、综合能力的提升和化学知识学习等方面发挥着十分积极的作用。然而，目前的高中化学教学的价值与意义并没有充分地得到发挥出来。由于化学知识学习缺乏必要的情境、思想指导、教学辅助，使得学生对这一学科的关注度和注意力较低。为了更彻底地改变这一教学现状，实现高中化学教学效能的全面提升，笔者试图引入更为先进的有个性化和多样的教学技术手段，把它与高中化学教学资源进行有效融合，形成动态化的教学资源平台，使得高中化学可以更好地走入高中学生的内心深处。

一、flash 3d技术概述

flash 3d是一种可以运用flash player播放器进行视频播放并可以应用于网络的实时三维技术，在最近几年发展特别迅速。flash 3d技术融合了3d技术与flash平台，也继承了这两种技术的优点。最早进行flash 3d技术探索的是德国andre.michelle，他被称为flash图形大师，他的研究对象是虚拟实境，将三维虚拟实景技术应用于flash中，由此使得flash的发展跨上了一个新的台阶，同时对三维技术在其他领域的应用起到了很大的促进作用。

相关调查表明，全球计算机用户中有超过80%的用户在其浏览器中安装了flash player插件。从这一调查中可以看出，flash player的受众非常广泛。flash player在进行三维动画播放时并不需要安装插件，这增强了使用的便利性。flash和三维技术相比各有各的优势，如三维动画具有非常强大的媒体表现力，而flash具备了非常强大的图形处理能力、动画处理能力、交互能力。为了将flash技术和三维技术的优点完美地融合在一起，很多动画爱好者开始研究将三维技术应用于flash。

二、高中化学教学中flash技术的应用优势

（一）拥有更加完美的三维表现能力

应用flash 3d技术进行化学教学可以对事物的本质和规律进行更加形象的展示，可以让学生更好地对极具抽象性的概念及理论进行理解和掌握。如在化学结构和化学现象的教学中，很多内容都是无法用语言准确表达的，运用传统的多媒体技术也无法展示，但是如果运用flash 3d技术进行教学课件的制作，运用动画及三维结构就可以很形象地将这些知识展现出来。因此flash 3d在化学教学中的应用不但可以解决教学中的很多难题，而且能激发学生的学习热情，对于教学效果的提升具有非常重要的作用和意义。

（二）拥有更强的交互能力

falsh 3d技术相对来说不是很难掌握，学生可以比较快地学会运用这种技术。因此可以让学生参与到基于falsh 3d的化学教学课件制作中，加深学生对所学知识的理解和掌握，激发学生的求知欲，让学生更加乐于学习，提高教学效果，同时对学生操作能力及创新能力的培养也有很大的帮助。

（三）运用flash 3d进行模拟实验可以弥补学校教学硬件设施的不足

目前学校普遍存在教学资源不足的问题，学校的教学设施和实验设备短缺比较严重，这就使得在化学教学因为设备的缺乏而无法进行教学演示。运用flash 3d技术可以模拟出很多的化学实践应用场景，在没有化学实践应用设备的情况下，教师可以通过电脑进行实验演示，学生也可以通过电脑进行模拟试验，掌握实验步骤、注意事项，取得实验结果等知识。

（四）构建较为完善的知识体系，提升化学基础知识的学习效果

基础知识体系教学模块中的内容都是“化学基础”中的重点，这一模块主要使用图片展示和文字叙述的方法进行教学。但是也有一些抽象性的概念以及高难度的化学知识，会给学生的理解和掌握增加了难度，如果单纯使用文字和图片进行教学很难获得良好的效果。因此可以运用flash 3d将这个模块的教学内容进行设计，构建虚拟模型教学模块，更直观地为学生展示较为完善的知识体系。但需要注意的是，在进行设计的过程中，要遵循一定的设计原则，导航要清晰，主题要鲜明。也就是说，在基础知识体系教学模块设计中，要充分利用人的认知发展规律，处理好各部分内容的层级关系，合理安排各个知识点的教学顺序。当上到这些课时，教师就可以向学生提供交互按钮，让学生通过按钮进入动画及虚拟模型教学模块进行学习。这个虚拟模块内的动画及虚拟模型直观地向学生展示抽象性的概念以及化学结构，更好地帮助学生理解，提升化学基础知识的学习效果。

（五）动画虚拟模型构建化学内部世界，使得化学知识更加形象、生动

动画及虚拟模型教学是运用三维结构模型来展示化学结构，利用这个技术开发教学资源，建立动画及虚拟模型教学模块。这个模块主要用于那些难以用语言或者其他传统媒体进行教学的部分，如裂变反应、化学键与分子结构、还原反应等。学生可以用鼠标对模块中的虚拟模型进行操作实现全方位的学习，也可以通过反复播放虚拟实验过程来加强记忆，还可以通过拖拽化学要素并结合相关的化学架构来加深对化学构成、组成的理解。动画及虚拟模型教学模块可以应用于课堂教学，也可以用于自主学习。

（六）细化化学教学过程，提升学生的学习效率

在教学实践中可以发现，很多化学实验十分复杂、难度较大，教师往往要经过多次的演示和讲解才能让学生掌握。教师可采用视频或者图片的方式将化学实验素材选择与组装制作成课件，配以详细的讲解，通过反复播放课件进行教学。但是这种方法存在一定的不足，如视频课件播放较慢，图片课件展示不够连贯，同时也没有讲解配音等。但如果利用flash 3d技术制作成动画实验就可以弥补这些不足，动画实验播放要比视频课件快，同时也更直观地展示化学知识，对学生更具有吸引力，更好地提升教学效率。动画实验最大的作用不是对实验氛围的优化，其主要作用是对实验过程进行详细展示，对学生掌握形象化的化学实验知识具有非常重要的作用。

可见，高中化学教学中的flash技术应用是一个系统化的教学过程，进行信息技术与高中化学教育整合的实践尝试，可拓展高中生化学学习视野，提供丰富信息化的化学资源，改变教学方式，提升教学效能。由于flash 3d技术具有更多的教学优势和应用范围，在当前教育教学实际和教育信息化的背景下，其与化学教学实践的融合是极具现实意义的。

第四篇：多媒体技术在物理教学中的应用与探索3

多媒体技术在中学物理教学中的应用与探索

一、多媒体技术与中学物理教学的融合

1、利用多媒体技术、创设管理情境、激发学生学习兴趣。现代多媒体技术集文字、图形、声音、动画和视频等多种技术于一体，能够将抽象的物理概念转化为形象生动的物理画面，降低了物理知识的认知难度，激发了学生学习物理的兴趣。经验表明，学生感动物理题目难做的原因不是物理规律（公式）不熟，而是无法想象完整的物理情景，从而无法准确地弄清物理过程，如在进行日食、月食形成的教学中，课本上只是用一个平面图表示出来，不够直观，但用Flash把太阳、地球、月亮三者按天体中的坐标放好，使三者按实际情况盍起来，这样在什么地方怎样形成什么样的现象就很明显直观了。再如电荷的定向移动形成电流，学生不明白电荷怎么移动，如果做成动画如同水流，学生一看就很明白。还有在电磁感应现象中，感应电流的方向跟导体作切割磁感线的运动方向及磁场的方向之间的关系，通过多媒体动态展示出来，很容易建立三个物理量空间的立体关系，突破了教学难点，增强了学生的学习兴趣。

2、利用多媒体技术，辅助物理实验教学。物理学是以实验为基础的学科，物理教学过程也是以物理现象为研究基点。学生对物理概念的认识、理解和掌握，要依靠对物理现象的感知。由于物理实验条件的有限，某些物理现象学生不能获得完整的感性材料，容易造成感知上的障碍而影响物理知识的学习。物理实验是物理教学的重要手段之一，然而由于受时间和空间等客观条件以及仪器本身因素的限制，有些实验效果不够理想。如果利用计算机模拟辅助物理实验，将起到直观形象、重复再现、大小、远近、时空、动静、快慢都可调节等。如液体、固体的扩散实验，液体的扩散现象观察需要几天甚至十几天，而固体的扩散现象需要更长的时间，若采用动画模拟实验，放快扩散的过程，扩散现象便一目了然；还有介绍天体的运动，通过多媒体视频课件使友观现象微观化，就可以使同学们看到想看面看不到的现象；还有像冰的升华现象模拟等，都向学生展示了形象的物理画面，既激发了学生兴趣，又节省了课堂时间，提高了课堂教学效率。计算机辅助教学对于优化教学过程，喧宾夺主，淡化老师的主导作用，忽视学科的特点，偏离教学的主要目标等不良现象，从而影响教学效果。教学过程是人与人的活动过程，这个过程主要体现在对物理问题的探索，师生共同讨论的合作性和学生思维的自主性，这个过程不只是传授知识，还有方法的启示和能力的培养，师生感情的交融等作用，这就不是能用任何现代教学手段所代替的。

3.利用多媒体技术，培养学生自主学习能力。利用多媒体辅助教学不仅能再现或模拟各类物理现象，而且还能通过各种手段使复杂的问题简单化，将漫长或瞬间的物理演变过程成为可控、有序的演化过程，能把物理内容形象，生动的展示在学生面前，调动学生主动运用多种感官参与媒体的活动，可以使学生在课堂上完整、清晰、形象地感知于物理现象，给学生提供思维过程中必须的感受性材料，大大激发了学生的学习兴趣，活跃思维，使学生由知识的接受者转变为知识的发现者、探索者，从而降低了教学难度，提高了学习效率。多媒体辅助教学所具有的交互性特点，不仅能实现学生对知识信息的获取、加工、储存与反馈，还能调控学习的深度与广度，充分发挥学生学习的主体作用。如多媒体计算机制作 的物理教学系统，在系统运行过程中，学生可以根据自己的需要，选择不同的章节、难易各异的内容进行学习，对重点的内容一次弄不清楚，弄不明白的可重复播放；还可以参加练习、测验等实际操作。总之，学习可以自主地选择自己所需要学习的内容并控制程序的流向，从而使其在学习物理过程中由被动地接受知识转变为主动地选择知识，现在是网络时代，网络环境为师生提供了丰富的资源库，网上资源具有信息量大、更新速度快的特点，教师可以引导学生通过Internet查阅相关的物理知识，或浏览网络上的权威网站查看有关学科最新发展动态，激发学生的学习热情，培养学生自主学习的能力。

二、利用多媒体教学常见的几个问题

随着现代信息技术的发展，教师们学习及使用多媒体进行教学的热情都很高，然而多媒体只是一个辅助工具，因此应用要适时恰当，科学合理，以免弄巧成拙。

1.多媒体的辅助性。尽管计算机在信息的识别、分析、判断及综合等方面有着其他手段无可比拟的的优越性，但它在物理教学中只是一个辅助工具，它既不能取代教师，也不能代替实验。课堂上师生间的知识交流与情感交融是无论多先进的机器也取代不了的。教师是教学过程的设计、组织、传授及先进媒体的选择控制者。如果把教师比做教学过程的“导演”，而现代媒体只能算是“道具”，导演利用先进的道具，目的是充分挖掘学生这个“主角”的潜能，使其获取知识提高能力。同时多媒体也不能代替物理实验，物理实验是发现物理规律的重要基础，它能真实地再现科学家们的发明发现，培养学生的科学态度和实验动手能力，所以不能用模拟实验完全代替真实的实验违背物理教学原则，本末倒置。

2.多媒体的科学性。多媒体的使用一定要注意科学性，不能只顾画面生动、色彩鲜艳、声效特异而失去科学性。多媒体的科学性有其丰富的内涵，它包括课件阐述的物理概念规律科学、展示的时间顺序科学、场景和实验的模拟及表现形式科学、声音的搭配科学、课堂上教师地先进媒体操作使用科学等。否则，不但起不到理想的辅助作用，反面会将学生带入误区，给教学带来负面影响。比如有人在光的折射定律模拟实验中，人射、反射和折射光线分别采用不同颜色，给学生造成光线在两种物质交界处变色的误解。物理课外的主要作用，是生动形象地向学生揭示科学而严密的规律，如果多媒体手段使用不科学，给学生带来误解，给教学带来麻烦，将失去它的意义和作用价值。

3.多媒体的实用性。多媒体教育技术的优势在于它能给学生创设一个行动形象引人入胜的学习情境，活性学生的学习兴趣，变被动接受为主动探究式学习。但是，不是所有的教学内容都必须采用多媒体教学，如果通过明显真实的实验演示、激烈的讨论争辩、以及科学的分析推断等方式可以获得理想的教学效果，就不必非得使用课件，以免造成画蛇添足。然而目前存在利用多媒体工具进行传统灌输式教学的情况，有的教师用课件只是替代板书，失去先进媒体的使用价值。因此，教师对现代教育技术的使用应充分考虑它的实用性与必要性。只有那些老师不能用语言详尽描述，图片不能充分显示、实验不能或不易操作，才考虑采用多媒体技术。

总之，将现代教育技术应用于物理教学中，能促进学生知识和能力的发展，易于激发学生的学习兴趣，为学生提供了有利的条件。多媒体的应用改变了原有的教学手段的结构，形成了人机人的教育模式，为教育的发展提供了新思路。在知识经济时代，信息技术迅速发展，而推动教育信息化的健康发展，是我们的责任和义务。但多媒体技术作为一种辅助教学手段，它不能取代其他教学手段，是让它发挥独特的作用，才能尽显其优势，同时促进物理教学日臻完善。

第五篇：桌面3D打印技术在模具教学中的实践应用

桌面3D打印技术在模具教学中的实践应用

摘 要：3D打印技术不需要加工，就能通过计算机图形数据快速生产任何形状的物体，大大缩短了产品的生产周期，近年来得到社会的广泛关注，并广泛利用在汽车、航天航空、医疗教育、工业设计、模具制造等社会各个领域。将3D打印技术应用在传统的模具教学中，能够为学生提供更加直观、形象的教学形式，提高教学效果。本文主要简单阐述了3D打印技术的概念，以及它在模具教学中的实践应用。

关键词：3D打印技术 模具教学 实践

随着计算机、信息技术的进步，3D打印技术逐渐成为时下最热门的一个话题，并广泛利用在社会各个领域。比如模具制造，主要用于工业产品中，大大节省了产品研发成本和生产的周期。但是目前由于受到材料的限制，3D打印技术还没有大面积的普及。将3D打印技术引用在模具教学中，能够便于学生的理解和记忆，将枯燥的理论课堂与实际产品进行有效地结合，激发了学生学习的兴趣，大大提高教学效率。

一、3D打印机打印原理

3D打印机又被称为三维打印机，是一种快速成型技术。它将数字模型文件作为打印的基础，通?^特殊的粉末状金属、蜡材、塑料等可黏合的材料，通过打印机将一层层的黏合材料打造成一个三维的实体物品。3D打印技术的原理，是通过计算机将数据信息和原材放入到打印机中，打印机按照设置的程序一层层地将产品打印出来。

二、桌面3D打印技术在模具教学中的实践应用

桌面3D打印机的价格比较便宜，工艺简单，材料选择比较多，尺度精度好，易于装配，能够快速构建中空和瓶状零件，比较适合模具教学。

1.桌面3D打印技术在课堂教学中的应用

3D打印技术归根到底是虚拟现实技术的延伸。它拓展了人类的知觉和感觉，促进了人类思维的发展，将3D打印技术与课堂教学融合在一起，能够刺激学生的感官，从而激发学生学习的兴趣，提高教学效果。随着3D技术的发展，目前3D打印技术已经比较成熟，将3D打印技术引入到模具教学中来，能够在教学活动中，现场打印一些模具的模型，让学生更加直观地了解模具知识和技术，从而优化教学效果。

2.桌面3D打印技术在课程设计方面的应用

模具设计课程一般需要一个到两个星期。教师让学生利用所学的软件，进行绘制模具图形。教师对学生的设计图形进行指导。如果学生的模具设计尺寸、大小等信息不符合实际要求，教师会给予学生一些指点并要求学生做出相应的修改，从而帮助学生加深对课堂知识的理解。在3D打印技术应用在模具设计课程中，学生设计作品完成以后，可以通过3D打印机将自己设计的作品打印出来，既可以提高学生学习的兴趣，又能提高学生的动手能力。在打印的过程中，学生很容易发现自己设计图纸存在的问题，从而进行修改和调整，进一步提高设计水平。目前，国内华南理工大学、华中科技大学等高校将3D打印技术应用在模具方面已经取得了一定的进展。比如华中科技大学成立了材料形成与模具技术国家重点实验室，并建立了3D打印材料性能和精度控制方法，形成了一套比较完整的技术体系。

3.桌面3D打印技术应用在实践环节

模具是一门实践性和应用性很强的专业。学生不仅要掌握模具设计、制造，还有模具的安装、维护和管理。很多高职院校由于受到资金与办学条件的限制，无法大量购买设备。而桌面3D打印机的成本比较低，可以打印一些体积比较小的模型，也方便教师在课堂上进行演示，然后让学生进行操作，能大大提高学生的动手能力。

三、小结

随着3D打印技术的发展，未来3D打印机的成本会逐步下降，3D打印机将会得到进一步的普及和应用。所以，教学也要与时俱进，让学生接触到新技术、新设备，培养学生的创新能力和实践能力，但是在教学中，也不能完全依赖3D打印技术，而是要将其与传统教学模式结合起来，切实优化教学效果。

参考文献：

[1]乔瑞丽，李海林.桌面3D打印技术在模具教学中的实践[J].模具制造，2015，15（1）.[2]王娟，吴永和，段晔等.3D技术教育应用创新透视[J].现代远程教育研究，2015（1）.[3] 张艳华.3D打印技术在模具设计教学中的实践与探索[J].教育教学论坛，2016（12）.（作者单位：青岛市技师学院）