3D打印技术在化学教具制作与教学中的尝试摘要：国外3D打印技术已普遍运用于基础教育阶段,并开设相关课程和教学体系；国内虽然开展了3D打印的教学研究和课程改革，但在中学学科教学中应用的实践案例很少。基于3D打印技术z对分子构型及特殊实验装置进行了教学尝试，在培养学生能力方面取得了较好效果。关键词：3D打印；化学教具；实验仪器文章编号：1005-6629(2016)9-0025-04中图分类号:G633.8文献标识码：B3D打印技术是一种新型数字化制造技术z以计算机辅助设计软件生成的或通过实体扫描设备扫描实物所获得的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〃积层造型法〃逐层打印材料层创建物体,主要用于原型设计以及组件产品的制造［I,2］。3D打印逐渐在教育领域中受到硏究者的关注,—些国家和组织也开始对3D打印在基础教育阶段的教学和应用实践进行探索［3,4］。我国也正在逐步推进3D打印的教学硏究和课程改革［5~刀，但目前主要是作为劳技课程的拓展与延伸，对学生自主设计的要求相对较低，其发展处在起步阶段，尚未发现在中学学科教学中应用的实践案例。因此，笔者基于3D打印技术对解决当前高中化学在化学教具和实验教学方面的某些不足之处进行了尝试和探索。1当前高中化学教具和实验仪器方面存在的一些问题高中化学教学中，教师讲解分子构型、形状时,—般通过诸如图片或实物模型等教具开展教学。这些教具通常存在两个问题：第一，固定静态的平面展示。如挂图、图片类，不能很好地反映分子的立体形状和空间结构，对于高一高二学生来说，单靠图片等二维平面教具想象实际的三维立体结构相对困难。第二,传统的分子结构实物模型成本较高，购买困难。实物模型教具可以让学生充分了解分子在三维方向的空间结构。然而，一方面实体模型教具购买成本较高（通常一个需要百元左右），另一方面类型和数量有限，不一定能满足所有的教学内容,且经常因为缺货使得购买周期加长”导致不能匹配教学进度。此外，在实验教学中，经常在实际应用或题目中有一些设计新颖、形状特殊、功能特别的仪器和装置。由于无法购买到实物，难以激发学生的实验兴趣和讨论氛围。对于实验教学中的一些基本实验思想和实验原理，也由于缺乏相关的仪器和实物,使得学生缺乏学习积极性，当遇到难以理解的实验器材和原理时，不愿意多思考、多质疑，只是简单地按照教材的说明和教师的解释机械记忆相关原理,使得创造性思维的培养、实验动手能力和科学实验素养的提高都难以落到实处。23D打印技术在化学教学中的应用尝试笔者将3D打印引入课堂，对分子构型及特殊实验装置进行了教学尝试，收到了良好效果。本文中的3D建模软件为AutoDesk123DDesign,3D打印软件为Preform.Curaf3D打印机为:Forml+光固化3D打印机、HoriZ300PLA打印机。2.1分子模型的制作及教AutoDesk123DDesign软件界面分子模型的3D建模相对简单，以S%的分子构型教学为例。首先由教师对3D建模软件做基本介绍，使用AutoDesk123DDesign,其视图化的界面以及相对集屮于顶部的3D操作指令使3D建模较容易被接受和掌握（见图1）分子模型构建时会使用到一些基本形状,如球体、圆柱体等绘制工具（鼠标移动至。在下方出现的图标中点击相应模型体:球体•、圆柱体・）,点击后可以输入数值确定模型大小；变形、对齐「•具（鼠标移动至说，在下方出现的图标中点击相应工具：旋转和移动士、对齐IS），点击后可以通过输入数值，或使用鼠标拖拽对3D模型进行尺寸和空间位置上的修改；布尔运算T具（鼠标移动至P,点击相关运算命令图标可以对两个3D模型之间进行如合并0、切割■、取交集V等运算）。介绍完基本绘制工具的使用方法后，请学生运用上述基本绘制工具构建一个简单的分子模型,如：氢气分子。构建方法如下:将鼠标移动至0,分别点击球体•和圆柱体工具■,在界面上绘制1个球体（半径设为4）和1个圆柱体（柱体半径设为1.2,长度设为15）（图2-a）。点击选中刚才构建的圆柱体后，选择旋转和移动±，点击需要旋转的轴，输入9（）,使刚才绘制的圆柱体呈水平位置（图2-b）o按住shift选中圆柱体和球体后，选择对齐世，点击对齐节点，使球体和圆柱体在x轴和z轴居中对齐，点击下方的"A/...