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【摘要】在高中通用技术课程中拓展应用3D打印技术,能使学生课堂体验感更强,并且发挥非常重要的作用,抽象转化为具象,激发了学生创新热情;创设良好实验环境,提高学生创新动力;借助快速成型技术,满足学生个性化发展需求;充分利用三维模型技术,避免安全事故的发生。在通用技术课程中拓展应用3D打印技术,从设计3D创意作品、制作设计方案、构建三维实体、作品打印及装配四方面开展。
【关键词】3D打印技术;通用技术课程;拓展应用
引言
《普通高中通用技术课程标准(2017年版2020年修订)》明确了学科核心素养,其中包括意识、工程思维、创新设计、图样表达以及物化能力。在课程目标中也指出了要将学生培养成为了有理念、会设计、能动手、善创造的合格人才,而将3D打印技术应用于通用技术课程中与课标所要求的相符。作为新兴技术,在全国范围内,3D打印技术不断普及,作用也日益突显,能够将抽象转化为具象,激发了学生创新热情;创设良好实验环境,提高学生创新动力;快速成型优势,满足学生个性化发展需求;三维模型优势,避免安全事故的发生。
1. 通用技术课程中拓展应用3D打印技术的意义
时代的快速发展,通用技术课程已经成为了必修课,将3D打印技术应用于通用技术课程中,有利于激发学生创新热情,提高创新动力,使学生个性化需求得到满足的同时,减少了安全事故的发生。
1.1抽象转化为具象,激发了学生创新热情
高中通用技术课程涉及很多抽象内容,学生要想理解有点难度,但将三维制图软件运用其中,学生就可以将自己的想象制作成可视化图案,通过3D打印技术,将抽象事物具像化。在传统教学中,学生脑海中的创意难以与其他同学分享,但是3D打印技术的出现,学生就可以将想象中的事物打印,进而测试性能,在此过程中学生想象变为实物,体验到了成就,创新的热情便会日益高涨。
1.2创设良好实验环境,提高学生创新动力
由于3D打印技術能帮助学生创设情景,制作模型,使学生学习积极性提高。在传统实验教学中,主要是以老师演示,学生看为主,学生动手操作机会很少,而造成此问题的主要原因是实验室设施缺乏,不可能让每位学生都参与进来,另外实验中存在较大安全隐患,若学生操作不当极易导致人身伤害。而3D打印技术为学生实践操作提供了可能性,学生有机会参与进来,确保实验环境安全的前提下,给予了学生创新源动力。
1.3借助快速成型技术,满足学生个性化发展需求
高中通用技术课程其最终目的是为了使学生技术素养提高,实现学生全面、个性化发展。而此课程实践操作性较强,不管是设计环节,还是在制作环节,强调的是学生个性突出,培养学生创新与发明的意识,在实践中检验理论,在实践中实现创新发展。而3D打印技术中的快速成型技术,其为学生个性发展提供了条件,使学生发展需求得到满足。
1.4充分利用三维模型技术,避免安全事故的发生
高中通用技术课程涉及到一些钻床、激光切割机等危险设备,学校严格规定无教师允许,学生不能去触碰。虽然部分学校通用技术教育设施设备较齐全,但使用效率低,主要考虑到了学生安全,反而是一种资源的浪费,同时对学生实践能力提高非常不利。而3D打印技术中的三维模型将实体呈现,学生实操安全系数提高,减少了实验事故发生几率。
2.通用技术课程中3D打印技术的拓展应用策略
高中通用技术课程涉及到的内容较为抽象、立体,要求具备丰富的想象力,才能掌握知识。3D打印技术可以将学生创意方案制作成模型,使学生学习兴趣提高的同时,设计以及实践能力提升,而此次针对于3D打印技术在通用技术课程中的拓展应用划分为了四个主要部分,具体如下。
2.1设计3D创意作品
在此阶段,老师可以根据计算机设计软件、3D打印技术原理、功能与案例有效结合,在简单介绍以后,为学生讲解如何运用计算机设计软件来完成作品的设计,例如运用软件引导学生设计一些文具盒、小台灯、小玩具等等,在设计作品时,可以融入计算机设计软件中一些简单且主要的操作指令、功能,使学生能够对软件操作方法、三维构成等有效掌握,进而为以后方案的设计奠定良好的基础。目前,以谷歌为代表的一些软件开发商设计了以个人电脑为基础的免费3D软件,操作难度较低,学生只要简单的拖动就可以设计出3D模型。学生通过运用这些软件可以将构思、设计直观的呈现,使学习变的更加简单,而且可以将成品快速打印。
2.2制作设计方案
在此阶段,将“技术与设计1”模块中所涉及到的“设计过程”内容有效结合在一起,并且通过问题情境的设置,来调查人们的真实需求以及愿景,从中发现技术中可能存在的问题,运用多样化的方法对产品相关信息进行收集整理,加以改进,进而使设计的方案更加详细与合理,运用绘图工具将标有尺寸的三维设计样图绘制出来。
2.3三维实体构建
此阶段学生可以将三维设计软件运用其中,在电脑上将前一阶段中设计出来的图纸运用各个绘图指令,绘制出标有实际尺寸的三维实体图,设计材质、颜色,通过计算机测试以及评价三维模型图的尺寸是否合理,外观是否科学,若是作品中涉及到很多零配件,要模拟测试一下零件间是否能够准确装配,若发现问题,及时改进。制作好三维模型后,将STL导入,为3D打印技术提前做好充足准备。
2.4作品打印及装配
STL模型导入3D打印机中,模型排布要科学合理,如果需要将多个模型进行同时打印,更要做到排布的合理性,这样可以将打印速度提高,打印材料节省,需要打印的模型处理时要进行分层,进而开启打印指令,打印工作开始,待打印完毕以后,三维模型便以实物形式呈现,最后组装不同部分,作品完成。
结束语
在20世纪90年代的时候3D打印机就已经出现,刚开始的时候被称为快速成型技术,主要应用于大学实验室中,由于其优势较突出,所以慢慢的开始拓展到各行各业,不再仅仅局限于教育领域。作为信息高速发展时期最具代表性产物,3D打印技术要充分发挥其作用,在不断拓展应用中寻求更加创新性的发展路径,将通用技术课程教学质量提高。
【参考文献】
[1]蔡梅芳.3D开发学具助力通用技术课堂教学[J].考试周刊,2020(91):8-9.
[2]汪文峰.让3D打印走进课堂[J].发明与创新(中学生),2019(01):40-41.
[3]杨颖,郑鸿英,林育.3d建模与通用技术课程的结合优化研究[J].高考,2018(36):242.
【关键词】3D打印技术;通用技术课程;拓展应用
引言
《普通高中通用技术课程标准(2017年版2020年修订)》明确了学科核心素养,其中包括意识、工程思维、创新设计、图样表达以及物化能力。在课程目标中也指出了要将学生培养成为了有理念、会设计、能动手、善创造的合格人才,而将3D打印技术应用于通用技术课程中与课标所要求的相符。作为新兴技术,在全国范围内,3D打印技术不断普及,作用也日益突显,能够将抽象转化为具象,激发了学生创新热情;创设良好实验环境,提高学生创新动力;快速成型优势,满足学生个性化发展需求;三维模型优势,避免安全事故的发生。
1. 通用技术课程中拓展应用3D打印技术的意义
时代的快速发展,通用技术课程已经成为了必修课,将3D打印技术应用于通用技术课程中,有利于激发学生创新热情,提高创新动力,使学生个性化需求得到满足的同时,减少了安全事故的发生。
1.1抽象转化为具象,激发了学生创新热情
高中通用技术课程涉及很多抽象内容,学生要想理解有点难度,但将三维制图软件运用其中,学生就可以将自己的想象制作成可视化图案,通过3D打印技术,将抽象事物具像化。在传统教学中,学生脑海中的创意难以与其他同学分享,但是3D打印技术的出现,学生就可以将想象中的事物打印,进而测试性能,在此过程中学生想象变为实物,体验到了成就,创新的热情便会日益高涨。
1.2创设良好实验环境,提高学生创新动力
由于3D打印技術能帮助学生创设情景,制作模型,使学生学习积极性提高。在传统实验教学中,主要是以老师演示,学生看为主,学生动手操作机会很少,而造成此问题的主要原因是实验室设施缺乏,不可能让每位学生都参与进来,另外实验中存在较大安全隐患,若学生操作不当极易导致人身伤害。而3D打印技术为学生实践操作提供了可能性,学生有机会参与进来,确保实验环境安全的前提下,给予了学生创新源动力。
1.3借助快速成型技术,满足学生个性化发展需求
高中通用技术课程其最终目的是为了使学生技术素养提高,实现学生全面、个性化发展。而此课程实践操作性较强,不管是设计环节,还是在制作环节,强调的是学生个性突出,培养学生创新与发明的意识,在实践中检验理论,在实践中实现创新发展。而3D打印技术中的快速成型技术,其为学生个性发展提供了条件,使学生发展需求得到满足。
1.4充分利用三维模型技术,避免安全事故的发生
高中通用技术课程涉及到一些钻床、激光切割机等危险设备,学校严格规定无教师允许,学生不能去触碰。虽然部分学校通用技术教育设施设备较齐全,但使用效率低,主要考虑到了学生安全,反而是一种资源的浪费,同时对学生实践能力提高非常不利。而3D打印技术中的三维模型将实体呈现,学生实操安全系数提高,减少了实验事故发生几率。
2.通用技术课程中3D打印技术的拓展应用策略
高中通用技术课程涉及到的内容较为抽象、立体,要求具备丰富的想象力,才能掌握知识。3D打印技术可以将学生创意方案制作成模型,使学生学习兴趣提高的同时,设计以及实践能力提升,而此次针对于3D打印技术在通用技术课程中的拓展应用划分为了四个主要部分,具体如下。
2.1设计3D创意作品
在此阶段,老师可以根据计算机设计软件、3D打印技术原理、功能与案例有效结合,在简单介绍以后,为学生讲解如何运用计算机设计软件来完成作品的设计,例如运用软件引导学生设计一些文具盒、小台灯、小玩具等等,在设计作品时,可以融入计算机设计软件中一些简单且主要的操作指令、功能,使学生能够对软件操作方法、三维构成等有效掌握,进而为以后方案的设计奠定良好的基础。目前,以谷歌为代表的一些软件开发商设计了以个人电脑为基础的免费3D软件,操作难度较低,学生只要简单的拖动就可以设计出3D模型。学生通过运用这些软件可以将构思、设计直观的呈现,使学习变的更加简单,而且可以将成品快速打印。
2.2制作设计方案
在此阶段,将“技术与设计1”模块中所涉及到的“设计过程”内容有效结合在一起,并且通过问题情境的设置,来调查人们的真实需求以及愿景,从中发现技术中可能存在的问题,运用多样化的方法对产品相关信息进行收集整理,加以改进,进而使设计的方案更加详细与合理,运用绘图工具将标有尺寸的三维设计样图绘制出来。
2.3三维实体构建
此阶段学生可以将三维设计软件运用其中,在电脑上将前一阶段中设计出来的图纸运用各个绘图指令,绘制出标有实际尺寸的三维实体图,设计材质、颜色,通过计算机测试以及评价三维模型图的尺寸是否合理,外观是否科学,若是作品中涉及到很多零配件,要模拟测试一下零件间是否能够准确装配,若发现问题,及时改进。制作好三维模型后,将STL导入,为3D打印技术提前做好充足准备。
2.4作品打印及装配
STL模型导入3D打印机中,模型排布要科学合理,如果需要将多个模型进行同时打印,更要做到排布的合理性,这样可以将打印速度提高,打印材料节省,需要打印的模型处理时要进行分层,进而开启打印指令,打印工作开始,待打印完毕以后,三维模型便以实物形式呈现,最后组装不同部分,作品完成。
结束语
在20世纪90年代的时候3D打印机就已经出现,刚开始的时候被称为快速成型技术,主要应用于大学实验室中,由于其优势较突出,所以慢慢的开始拓展到各行各业,不再仅仅局限于教育领域。作为信息高速发展时期最具代表性产物,3D打印技术要充分发挥其作用,在不断拓展应用中寻求更加创新性的发展路径,将通用技术课程教学质量提高。
【参考文献】
[1]蔡梅芳.3D开发学具助力通用技术课堂教学[J].考试周刊,2020(91):8-9.
[2]汪文峰.让3D打印走进课堂[J].发明与创新(中学生),2019(01):40-41.
[3]杨颖,郑鸿英,林育.3d建模与通用技术课程的结合优化研究[J].高考,2018(36):242.