3D 打印課程引發(fā)數(shù)學(xué)新方法

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

BC省列治文圖書館邀請科技教育的領(lǐng)軍機(jī)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(shù)完全沒有了解的同學(xué)們準(zhǔn)備的，他們可以學(xué)習(xí)Google Sketchup，打印機(jī)使用安全以及完成一個獨立小項目。該課程完全免費(fèi)，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(jìn)的課程到更多社區(qū)。

在3D設(shè)計的過程中，可以充分地激發(fā)設(shè)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(shè)計者和參與者對圖形有一個深入透徹的了解和認(rèn)識，從而可以更加迅速快捷的學(xué)習(xí)和認(rèn)識立體幾何，大大的提高學(xué)習(xí)效率。

大部分學(xué)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(xué)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(rèn)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(xué)習(xí)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(xué)生，但這些教具的準(zhǔn)備費(fèi)時費(fèi)力，效率較低，且教學(xué)效果還不理想，只能給學(xué)生展示，而讓學(xué)生動手參與的機(jī)會也相對較少，這就導(dǎo)致學(xué)生主動學(xué)習(xí)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(shù)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(shù)應(yīng)用于數(shù)學(xué)立體幾何學(xué)習(xí)中不僅能通過學(xué)生自己設(shè)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(xué)習(xí)中提高了對數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)的主觀能動性，加強(qiáng)了數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)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(xué)生無論數(shù)學(xué)基礎(chǔ)知識如何，都可以嘗試將自己的設(shè)計創(chuàng)造變成五顏六色的實物，這是一種重要的、有趣的學(xué)習(xí)實踐的體驗。在這種有3D打印技術(shù)參與的教學(xué)實踐活動過程中，學(xué)生的動手能力、設(shè)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(xué)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(xué)院在進(jìn)行物理課程靜力學(xué)教學(xué)中，為了使學(xué)生形象地理解橋梁結(jié)構(gòu)受力，讓學(xué)生們在課程中設(shè)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(jī)將所設(shè)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(dá)地區(qū)已經(jīng)在學(xué)校內(nèi)開展3D設(shè)計打印體驗課程，讓學(xué)生將自己的設(shè)計打印成實物。Robokids開設(shè)了專門的3D打印課程讓學(xué)生自己動手設(shè)計汽車模型、飛機(jī)模型、摩托車模型等，并通過3D打印技術(shù)將設(shè)計的模型變成實物。通過3D打印技術(shù)在教學(xué)實踐活動中的開展不僅培養(yǎng)了學(xué)生的科技素養(yǎng)、創(chuàng)新思維，而且增加了學(xué)生的藝術(shù)和審美修養(yǎng)，同時教會學(xué)生善于合作的寶貴精神。不僅能使學(xué)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(shè)計和創(chuàng)造能力。


信息來源：Robokids智能教育