陳麗娜 薛耀鋒 陳婷 張婧

3D打印是一種以三維數(shù)字形式立體構造物理對象的快速成型技術，3D打印在學科應用上潛力巨大，在學科教學中引入3D打印技術，不僅可以加深學生對所學知識的理解，還可以培養(yǎng)學生的創(chuàng)新性和合作性思維，同時也有利于教師探索新的教學方法。在此背景下，本研究應用3D打印技術，采用項目式學習方法，結合微視頻教學手段，對高中物理實驗拓展課程進行教學設計并開展教學實踐，通過問卷調查和訪談探究實驗課程的應用效果。

● 教學設計

此實驗課程采用了微視頻和項目式學習等教學方法。教師借助信息化平臺提供以微視頻為主要形式的自主學習資源，學生通過平臺完成對教學視頻等學習資源的觀看和自主學習。而在課堂上，主要是學生在教師的指導下以項目式學習方式完成相關協(xié)作探究、實驗操作和互動交流等學習活動。這個教學過程包括選定實驗項目、制訂實驗項目計劃、實驗項目活動探究、實驗項目作品制作、實驗項目成果交流和評價等步驟，具體教學設計模型如上頁圖1所示。

● 高中物理實驗拓展課程規(guī)劃

物理學科是探索自然界最基本、最普遍規(guī)律的科學，探索過程是通過觀察和實驗積累經(jīng)驗，在經(jīng)驗基礎上建立模型，提出規(guī)律，再用新的實驗去檢驗和修訂。在高中物理課程中，學生不僅要學習物理知識，更要提高學習物理知識和應用物理知識的能力，現(xiàn)已開發(fā)的基于3D打印的高中物理實驗拓展課程如圖2所示。

● 教學活動設計

以電路原理拓展實驗課程為例，本研究前期使用微視頻教學法進行三維建模軟件教學，之后采用項目式學習方式開展基于3D打印的電路原理實驗拓展課程教學活動，使學生對電學知識的理解更加深刻并激發(fā)學生學習物理的熱情，其教學活動流程如下表所示。

● 學習效果分析

為了了解基于3D打印的高中物理實驗拓展課程的應用效果和學生的學習體驗，筆者對某高中參與此實驗課程的學生進行了問卷調查和訪談。調查問卷的題目主要包括教與學、學習經(jīng)驗、應用等維度。問卷發(fā)放了46份，收回46份，有效問卷46份，回收率和有效率均為100%。

在教與學方面，根據(jù)問卷數(shù)據(jù)分析可知，大部分學生認為此實驗課程的教學內(nèi)容和教學活動計劃、組織、實施合理，學習體驗很好，表示非常同意的學生占73.9%，同意的占21.7%，比較同意的占4.4%。同時，大部分學生認為此實驗課程鼓勵學生創(chuàng)新創(chuàng)造，鼓勵學生邏輯嚴密地思考問題，提高了學生在課堂中的參與度，鍛煉了學生的動手能力。對此實驗課程的教學內(nèi)容和教學活動非常滿意的學生占87%，滿意的占13%。認為學習此實驗課程大有裨益的學生，非常同意的占78.3%，同意的占21.7%。100%的學生希望下學期繼續(xù)學習此課程。

在學習經(jīng)驗方面，依據(jù)問卷數(shù)據(jù)分析結果可以發(fā)現(xiàn)，認為此實驗課程有利于提高在課堂中的參與度，鍛煉動手能力，增加課堂的趣味性的學生，表示非常同意的占73.9%，同意的占26.1%。同時，認為此實驗課程有利于更好地理解和掌握物理知識，提高對物理的學習興趣，增強學習物理的動機的學生，表示非常同意的占69.6%，同意的占30.4%。很多學生認為此課程有利于學生養(yǎng)成創(chuàng)新創(chuàng)造思維和邏輯嚴密地思考問題。

在教學應用方面，參考問卷數(shù)據(jù)分析結果可知，認為此實驗課程設計非常合理，受益匪淺的學生，表示非常同意的占82.6%，同意的占17.4%。同時，認為3D打印技術和相關教具適用于物理教學，有利于學生更好地理解和掌握物理知識的學生，表示非常同意的占73.9%，同意的占26.1%。

在學習體驗方面，通過與學生的一對一訪談進一步了解學生的實際反饋。參與訪談的學生普遍認為通過學習此實驗課程學到了很多物理知識，很有成就感，希望教師將磁、光、電、力等高中物理知識與3D打印技術相結合，開發(fā)更多的物理實驗拓展課程。在學習感受方面，學生普遍認為此實驗課程生動有趣，提高了學生在課堂中的注意力和參與度，學生可以更好地理解和掌握相關物理知識。學生也表示在3D建模方面應給予更多的學習時間和支持。

● 結束語

3D打印技術在高中物理實驗課程中的應用，為如何有效地將新興信息技術運用到中學學科教學領域提供了可借鑒的案例?；?D打印的高中物理實驗拓展課程可以使學生更好地理解和掌握物理知識，熟悉物理實驗操作，提升對物理實驗的深層次認識，提高對物理的學習興趣，同時，此課程還可以培養(yǎng)學生的團隊協(xié)作精神，有利于學生創(chuàng)新創(chuàng)造和批判思維的養(yǎng)成。相信在不久的將來，3D打印技術與中小學學科教學活動將更加深度融合。