3D打印技术在创新实验教学中的学习活动设计框架研宄摘要：3D打印技术的普及和应用，为创新教育提供了新资源、新工具。创新实验教学作为创新教育的关键环节，引入3D打印技术，构造出虚拟实验室和实体实验室相结合的教学平台，能够促进学生的设计思维和创新能力。本研究首先阐述了创新实验教学的概念，然后，基于学习理论、“做中学”理论及活动理论，构建出3D打印技术应用在创新实验教学中学习活动设计的框架。最后，设计并展示了数学实验正多面体学习活动的教学案例，以验证其有效性。关键词:3D打印技术;设计思维；创新能力；创新实验教学；学习活动：G434文献标识码：A论文编号：1674-2117(2016)23-0066-05引言在创客运动的大浪潮下，以信息技术为基础的创新教育，融合了项目学习活动、体验式教育及DIY理念的思想。3D打印作为创客运动中的重要的一部分，近年在建筑、材料、医学和教学科研等领域，逐渐引起广泛---本文来源于网络，仅供参考，勿照抄，如有侵权请联系删除---关注与研宄。尤其是中小学基础教育领域，3D打印技术为创新实验教学提供技术支持，优化实验教学过程。创新教育是指设计并实施创新的教学活动来提高学生的创新思维，进而实现新的思想和理念、新的发明、新的方式以及新的学说与技术等新事物的教育，是以培养学生的创新思维和动手实践能力为价值导向的教育模式。培养创新型高级人才，关键在于创新教学，其重要环节就是实验教学创新。创新实验教学实验教学是指在教师的指导下，学生根据课题规定的任务，使用专门的设备和仪器对研宄对象进行操作、控制和模拟，在最有利的条件下对其进行观察，将抽象思维和具象思维、接受知识与训练技能相结合，从而获得经验事实的一种教学形式。根据文献调查法得出的结论，本研究将创新实验教学类型主要分为基本理论类实验、问题解决类实验和创新综合类实验。本研究从多个维度对创新实验教学与传统实验教学进行比较，其异同点如表1所示。3D打印技术与设计思维3D打印技术以数字模型文件为基础，通过“积层造型法”逐层打印材料层创建实体模型，主要用于原型设---本文来源于网络，仅供参考，勿照抄，如有侵权请联系删除---计及产品制造。常用的3D设计软件有SketchUp、AutoCAD、Blender等，亦可通过Kinect、goSCAN等专业的3D扫描设备，获得物体的三维数据。3D打印常用的材料有：尼龙玻纤、石膏材料、橡胶类，甚至是食物材料等，采用粘合剂为物体上色。在二维的设计思维模式下，经常出现平面、立面、剖面数据差错的现象，这实质上是二维的设计工具限制了设计者的思维所致。人脑接收到感官感觉到的直观形态的信号，经过三维到二维的思维转化过程，极可能出现偏差。如图1所示，大脑的思维初始状态是简单的、零散的，培养设计思维的最终状态是达到系统、创新、全面综合的水平。教师在培养学生设计思维的过程中，首先应培养学生用立体思维方式进行思考的能力和空间想象能力。3D设计软件是设计工具的进步，更是对固有思维模式进行重建，它能更好地帮助学生构造空间思维。学生对所设计的物体内部结构进行观察、体验、修改，从设计对象中抽取元素，其与之后进行重组的过程是设计思维的关键阶段，此阶段可以帮助学生在抽象与具象思维之间转换。模型中的所有数据相互关联，改变其中某一数据值与其相关的数据会相应变化，简化了繁重的修改过程。构建3D打印技术在创新实验教学中的学习活动设---本文来源于网络，仅供参考，勿照抄，如有侵权请联系删除---计框架在3D打印技术支持下的学习活动中，对学生和教师的能力要求，以及活动对资源和工具的要求与传统课堂均有异同。本研究设计和探索可操作性强的学习活动，为基于3D打印技术的创新实验教学提供参考和指导。1.理论基础(1)建构主义学习理论。在基于3D打印技术的创新实验教学中，3D打印机制作的教具使学习情境更接近于真实情境。学生利用3D设计软件动手操作，自主构建知识的意义，认知过程更完整。(2)杜威的“做中学”理论。学生利用3D设计技术开展观察、实验、探宄、设计、操作等学习活动，将抽象的知识打造成实体模型，获得直接的学习经验。(3)...