在3d打印教学中如何提高小学生的创新能力 论文.docx

在3d打印教学中如何提高小学生的创新能力摘要：随着创客教育的深入开展，机器人、计算机编程、3D打印、人工智能等课程进入中小学课堂，为学生创新能力的培养打开广阔的空间。3d课程以思维可见,创意有形备受各中小学的青睐，学生可以在玩中学、学中做、学中玩、做中创，通过3d建模表达自己的各种创新思想，形象直观，有利于培养他们的想象力、动手能力和创新能力，将学科的核心素养落到实处。本文就在3d打印教学中如何提高小学生的创新能力谈谈自己的一些做法。关键词：3D打印；创客教育；创新能力；创新思维引言：目前我国3D打印课程还停留在利用技术激发学生的学习兴趣和3D打印技术学习的初级阶段，学生一味的地模仿，没有有效地发展学生的创新设计能力。本文结合3D打印教学，从观察生活、思维训练、思维方法三大方面阐述如何培养学生创新能力。创新是社会进步最主要的动力，2014年李克强总理提出“大众创业，万众创新后，教育界掀起创新的热潮，创客教育理论提出，把创新能力的培养提到了一个新高度。培养小学生的创新能力是时代的要求，也成为教师教学的重点。各学科的同仁们都围绕自己学科开展各种形式的创新思维训练。3D打印以“思维可见，创意有形将学生与日常生活创造有机联系在一起，与steam理念不谋而合,有助于激发学生创意智造和跨学科学习的热情，培养他们的想象能力、创造设计能力和创新思维能力，3D课程一纳入新课标就受到了各中小学的推崇和青睐。下面就本人在3d建模教学中如何提高小学生创新能力谈谈自己的一些具体做法。一、培养仔细观察生活的习惯小学生生活经验欠缺，对身边的物品结构、比例、材质、色彩等特征比较模糊,刚开始学习3D建模时，学生制作的作品往往会出现比例失调、重心不稳、结构不合理等现象（如图D,这些大都因为学生对生活中的物品观察不仔细，没有对它们的各组成部分的形状、大小及位置关系进行实地测量，没有对它们的结构稳定性、合理性进行分析，没有对它们的材质进行深入地探究o平时我就要求学生观察物品时要多记、多看、多想、多问、多动手。多记物品的各组成的形状、大小及位置关系，多看同一用途不同造型的物品，多想物品设计结构，多问为什么要这样设计,多动手画物品的草图（特别是灵光一闪的想法），在条件允许的情况下，多动手拆分和装配这些物品，让学生做个生活的有心人，为以后创造实用的作品打下基础。二、加强创新思维训练创新思维就是利用现有的知识和经验，寻找事物中的新关系，用新视角去思考问题，并提出新的解决方案，创造出新成果的思维活动。培养创新思维有以下几种:1 .联想思维联想思维是是人们常用的一种思维方式，它是一种由一事物的表象、动作、特征联想到与它相关联事物的表象、动作、特征的思维活动。简单地说，联想是由一种事物联想到另一种事物的心理活动过程。我们可以用“由此及彼”、“举一反三、由表及里等方式培养学生的联想思维。联想分四大类：接近联想（如端午一一粽子），相似联想（彩虹一一大桥），对比联想（播种一一收获），因果联想（闪电一雷鸣）。在3d教学中，我会做如下的训练：给个灯笼你会想到什么？（从外形上看，会想到南瓜、柿子、桔子等；从颜色上看，会想到国庆、过年、吃饺子、圣诞树等；从用途上看，会想到电灯、窗花、蜡烛等；o）又如从粉笔你如何联想到原子弹？粉笔-玲玲玲原子弹（如：粉笔-教师-科学知识-科学家原子弹）。通过这种方式打开学生想象的空间，为学生的创新活动的插上翅膀。2 .发散思维发散思维利用现有的知识和经验，以解决某一问题为中心，从多角度、多方向、多层次去思考，寻找问题的多种解决方案的一种思维方式。我们可以用一题多解”、“一具多用”、“一物多形”等方式培养学生的发散思维。“一题多解如：制作一根柱子有哪些方法？（可以用圆柱体建模，可以用圆锥建模，可以用草图拉伸建模,可以用草图旋转建模，还可以用草图放样建模，方法多样，制作出来的柱子也形态各异。）一具多用如：扫掠有哪些用途？（能做杯柄、水管、带子）一物多形如：提示牌有哪些形状？（心形、花形、圆形、大象形等等）发散思维可以开阔视野，活跃思维，产生出大量的独特的新方法和新思想。3 .收敛思维收敛思维是根据现有的知识和事实，有方向、有条理地去寻求最佳答案的一种的思维方式，它分为发散、筛选、聚合三个过程。发散思维过程是一到多，而收敛思维过程则是多到一，是在众多信息和方案中求最优解、最佳方案”的思维过程。如上面发散思维举的制作柱子例子，它的方法很多，如右图所示的部分柱子，哪种柱子制作最简单？它们各适合在什么地方使用？你使用的柱子哪种材质更合适？，这些都要根据需求来进行筛选，最终得到最优方案。收敛思维和发散思维既对立又统一，发散思维是广泛收集、多法求解，收敛思维则是认真整理、好中选精，才能求得问题解决的最佳方案。4 .逆向思维逆向思维是从相反的方向去思考、探求问题的一种思维方法，俗称倒过来想一想或反其道而行之。从反面去构思，产生解决问题的新思路，往往会得到易想不到的效果。“以毒攻毒”就是逆向思维的典型例子，生活中的例子有：保温瓶（装热水保热，装冷水保冷）、自动扶梯（人不动梯子的台阶动）、吸尘器（一般是吹尘它吸尘）。在这种思维下，我们学生制作了一笔画角量角器，调节柄沿圆弧调节角度，圆心虽没固定但它的位置始终不变，沿画角边画出相应的角既准确又美观快捷。在这个想象和探究中，他们使用了圆切线推论：经过切点且垂直于切线的直线必经过圆心，切点到圆心的距离为半径。三、合理使用用创新方法笛卡儿说过：最有用的知识是关于方法的知识，如果把创新活动比成过河，那么方法就是过河的桥，方法可以说比内容更重要。创新方法是根据创新思维的规律和大量的成功创新案例归纳出来的一些技巧和方法，主要有以下四种方法。1 .头脑风暴法肖伯纳：倘若你有一种思想，我也有一种思想，而我们彼此交流这种思想，那么我们每个人将各有两种思想。头脑风暴法是通过讨论，让所有参与者在自由、轻松、愉快的氛围畅所欲言，互相交换设想或点子，最后形成解决问题新思想的一种方法,也就是我们通常说的集思广益。头脑风暴的目的是为了获得更多的设想和点子，所有参与者都要抓紧时间尽量去思考，多提自己的想法。想法的质量问题，可留到会后的想法处理阶段去解决。从某种意义上说，想法的质量与数量有密切相关，想法越多，其中有创造性的想法可能就越多。比如收纳盒、提示牌、班牌等制作我就采用了头脑风暴法，学生对这类事物比较熟悉，想法也多，有助于拓宽学生思路。2 .组合法组合法就是按一定的技术原理或功能目的，将两个或多个独立的功能元素结合或重组成一体，从而使新产品、新材料、新工艺获得一种新功能的创新方法，例如瑞士军刀就是一个精彩的组合发明。由组合求发展，经组合求创新，已成了现代创新的潮流。组合式文具是学生最熟悉的，如：带橡皮头的铅笔、带锁日记本、电话手表，由此引导学生完成新物品的创作，带日历的收纳盒、带风扇的笔、多功能书包、的想法就应运而生。3 .移植法移植法是指将某一领域中的原理、技术、方法、结构、材料、功能等，移植到另一领域中去而产生新事物、新创意的构思方法，它是已成果在新环境下的拓展、延续和再创造。随着科学技术的发展，学科之间的理论、技术、方法相互渗透相互移植，产生新理论、新技术，极大地推动了创新水平的发展。他山之石，可以攻玉,如学生在制作可控温度保温杯（如图5）时，可加入风扇、加热器、温控器等电子设备，我们可以根据个人需求在温控器面板上设定杯中水的最高温度和最低温度。温度传感器可以实时监测杯中的水温，当水温高于温控器设定的最高温度时，温控器控制排气口和风扇打开，排出杯体中的热空气，起到快速降温的作用；当水温低于温控器设定的最高温度时，温控器控制排气口和风扇关闭，保持水温。当水温低于温控器设定的最低温度时，温控器控制加热器接通电源给水加热；当水温低于温控器设定的最低温度时，温控器控制加热器断开电源停止加热。这样使水温始终处于我们设定的最高温度和最低温度之间，起到恒温的效果。4 .缺点列举法缺点例举法就是通过寻找事物的缺点，并把它一一例举出来，再针对这些具体的缺点，提出改进方案而进行发明创造。它是针对较为完善事物的某些缺陷或不足进行列举，在原有基本状态下，进行改进和完善，使其达到更加完善。如让学生找出一般口罩有哪些缺点，（1、两根带挂在耳上，长时间带会使耳根产生疼痛感，口罩带长度固定的，但由于脸部大小不一样，舒适度有很大的差别。2、在鼻根与脸面结合处有一些缝隙，水汽从缝隙流出，使眼镜面产生一层雾，影响我们的视觉。）学生找出缺点后，然后提出合适的解决方法，针对第一个问题，我们将口罩带改为像太阳帽一样的搭扣型，根据自己头的大小调节口罩带，使我们带上口罩更加舒适。对于第二个问题，我们在口罩上边的内层鼻子根到脸面处加一些无纺布，这些无纺布受力容易变形，使口罩完全与脸面贴合，防止水汽从上边流出，有效地解决了这个问题。学生创新能力的培养是一个大课题，3D打印课程是一个很好的切入点，小学阶段孩子学习压力相对较小，为学生创新意识培养创造了良好的条件，同时小学阶段也是开发学生的创造性思维最佳阶段，我们应充分利用这些天然的优势培养学生的创新能力。当然，提升学生的创新能力，要有训练，还要培养思维品质，它是一个艰辛而长期的工作，需要我们不懈的努力，让学生在学中玩、学中创”。利用3D课程中培养孩子创新能力我也是在探究阶段，我的路还很长漫长，我将和同仁们一起共勉！参考文献：廖斌.培养学生创新能力的方法几江西教育，2017(11).2高秋华.信息技术教育中如何培养学生的创新能力几黑龙江科技信息，2011,(3)：199.王淼.信息技术支持下的中小学STEAM教学活动的实施与评价几通化师范学院学报，2020,(8)：131-137.王玲梅.3D打印技术在中学创客教育中的应用研究几知识文库；2019(20).5王晓慧.通过3D设计促进学生整体思维发展的实践研究几天天爱科学，2020