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(jì)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(guó)教育部選取了各類共21個(gè)學(xué)校為試點(diǎn)，將3D打印技術(shù)應(yīng)用到數(shù)學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、物理、工程和設(shè)計(jì)等基礎(chǔ)課程中，并通過(guò)參與項(xiàng)目的學(xué)校定期提供的試驗(yàn)報(bào)告來(lái)分析研究3D打印在數(shù)學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用，以此來(lái)推動(dòng)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(qǐng)科技教育的領(lǐng)軍機(jī)構(gòu)Robokids為他們訂制了初級(jí)普及課程。普及班是提供給那些對(duì)3D打印技術(shù)完全沒(méi)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(gè)獨(dú)立小項(xiàng)目。該課程完全免費(fèi)，需要提前注冊(cè)。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(jì)的過(guò)程中，可以充分地激發(fā)設(shè)計(jì)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(jì)者和參與者對(duì)圖形有一個(gè)深入透徹的了解和認(rèn)識(shí)，從而可以更加迅速快捷的學(xué)習(xí)和認(rèn)識(shí)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(shí)，空間想象能力是較為薄弱的，也沒(méi)有基本的將平面圖形與空間圖形相互轉(zhuǎn)化的能力。因?yàn)槌鯇W(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(méi)有形成良好的體系，對(duì)立體幾何的圖形也只能依托于二維平面圖形來(lái)感知三維立體圖形，這樣認(rèn)識(shí)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(diǎn)。遇到這一難題時(shí)，現(xiàn)階段主要依靠畫分解圖或通過(guò)削蘿卜捏橡膠泥模型等方法來(lái)幫助學(xué)生，但這些教具的準(zhǔn)備費(fèi)時(shí)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(dòng)手參與的機(jī)會(huì)也相對(duì)較少，這就導(dǎo)致學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)情緒降低、形象知識(shí)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(shí)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(guò)學(xué)生自己設(shè)計(jì)、自己制作，用實(shí)物驗(yàn)證自己的空間想象圖形的正確性，寓教于樂(lè)，在動(dòng)手學(xué)習(xí)中提高了對(duì)數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)的主觀能動(dòng)性，加強(qiáng)了數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)的興趣;還能對(duì)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(gè)學(xué)生無(wú)論數(shù)學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)如何，都可以嘗試將自己的設(shè)計(jì)創(chuàng)造變成五顏六色的實(shí)物，這是一種重要的、有趣的學(xué)習(xí)實(shí)踐的體驗(yàn)。在這種有3D打印技術(shù)參與的教學(xué)實(shí)踐活動(dòng)過(guò)程中，學(xué)生的動(dòng)手能力、設(shè)計(jì)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(duì)推動(dòng)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?cè)谡n程中設(shè)計(jì)各類橋梁，并用書本知識(shí)計(jì)算橋梁的受力情況，隨后通過(guò)3D打印機(jī)將所設(shè)計(jì)的橋梁按比例打印后，通過(guò)試驗(yàn)檢驗(yàn)受力效果，充分論證數(shù)據(jù)，生動(dòng)形象地把理論變成實(shí)踐。發(fā)達(dá)地區(qū)已經(jīng)在學(xué)校內(nèi)開展3D設(shè)計(jì)打印體驗(yàn)課程，讓學(xué)生將自己的設(shè)計(jì)打印成實(shí)物。Robokids開設(shè)了專門的3D打印課程讓學(xué)生自己動(dòng)手設(shè)計(jì)汽車模型、飛機(jī)模型、摩托車模型等，并通過(guò)3D打印技術(shù)將設(shè)計(jì)的模型變成實(shí)物。通過(guò)3D打印技術(shù)在教學(xué)實(shí)踐活動(dòng)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(shí)教會(huì)學(xué)生善于合作的寶貴精神。不僅能使學(xué)生對(duì)自己打印出來(lái)的作品極富成就感外，還能極大地提升設(shè)計(jì)和創(chuàng)造能力。


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