实施同课异构 关注个体需求 3D打印技术与小学几何图形教学融合的应用案例研究 在生活融贯中提高农村小学中高年级学生作文能力
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第1852期  总第总第58期期  2020年10月14日  星期三
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3D打印技术与小学几何图形教学融合的应用案例研究
来源:本站原创 作者:席菊梅 发布日期:2020-10-14 10:45:44

高效课堂

□肥东县东城实验小学  席菊梅

  近年来,随着STEM教育和创客教育如火如荼地开展,3D打印也开始进入中小学。3D打印也叫“三维打印”,基于所创建的原型样品或实体模型,运用塑料、树脂、粉末状金属或其他材料,通过逐层打印实现快速成型。3D打印教具也成为许多教师的选择——通过3D设计,可以让传统教具有新的改进,让数学知识“看得见,摸得着”。
  3D One建模软件是面向全国中小学推出的3D打印设计软件,其特点是学生们就算没有任何基础,也可通过堆积木式的堆砌、拖拉、点击等简单操作方式,就可完成属于自己的有趣设计。3D One通过智能建模技术与3D打印对接,以3D打印机为教具,3D建模应用为课件的教学方法,让数学课堂真正实现“让思维可见,让想法有形”的创新教育的目标,在轻松学习中学生的空间观念得以提升,逻辑思维能力得到培养。
  《观察物体(一)》人教版小学数学二年级上册第五单元内容,属于空间与图形领域。本节课的知识基础是学生已经认识了上下前后左右,并且能初步认识平面图形和立体图形。《观察立体图形》是《观察物体(一)》的第二课时,在第一课时的基础上将所观察的物体由实物变成立体图形,通过观察,使学生对所学过的立体图形从整体认识到局部特征的认识,并沟通了立体图形与平面图形之间的关系。其教学重点是学生会辨认立体图形从不同的角度观察到的形状,发展学生的空间观念和推理能力。教学难点是让学生能根据观察到的物体的形状,判断观察的视角,建立一一对应的关系。该节知识是为第二学段《观察物体(二)》、《观察物体(三)》打基础,为高年级进一步学习立体图形特征等做方法积累。
  基于对教材的分析及3D打印技术的了解,课前笔者有如下思考:
  1.怎么结合3D打印技术设计丰富的数学活动,来发展学生的空间观念?
  2.3D打印技术能为本节课提供哪些教学便利,让学生更轻松地学习并达成教学目标?
  教学片段:
  活动:观察正方体、圆柱、球。
  (学生观察学具,均由我校3D打印设备打印。)
  出示课件:从正面、上面、侧面观察正方体、圆柱、球,先小组内交流,再集体汇报。
  师:现在让我们按刚才的方法继续观察这三个老朋友。正方体、圆柱、球,谁来读一读活动要求。
  师:听明白了吗?从哪几个面去观察?
  生:从正面、侧面和上面观察。
  师:对!开始吧!
  (学生活动,教师巡视,时间四分钟左右。)
  师:我找一个同学看一看,你观察了哪个立体图形?
  (学生汇报,教师随机点击相应图形课件。)
  (1)汇报圆柱:
  生:我观察的是圆柱,它的上面和下面是一样的。
  师:哦,上面和下面是一样的,大家看看同意他的意见吗?
  生:(齐答)同意!
  师:是的,这样立着,上面和下面是什么样?(圆形)那正面和侧面呢?(都是一样的)
  师:正面和侧面都是一样的,一样的什么图形呢?课前大家已经了解到今天课堂上请来的几个立体图形,都是老师通过电脑中3D One建模软件绘制出的图形,再通过3D打印机打印出来的。下面让我们一起看看圆柱的建模绘制(打开3D One建模软件)。
  师:(建模软件中点击圆柱相应的面)那正面和侧面都是什么样?让我们一起看看(点击建模软件圆柱的上下面)。上面是?(圆形)下面呢?(也是圆形)
  师:上下两面是圆形,很简单!现在到了见证奇迹的时刻,圆柱的正面和侧面看起来是一样的图形,到底是一样的什么图形呢?请看(教师点击正面和侧面),先观察正面,什么样?(长方形)左面呢?(长方形)右面呢?(也是长方形)
  师:现在同学们能把圆柱的观察结果明确地告诉我了吗?
  课件呈现圆柱:圆柱从上面看是圆形,从正面和侧面看都是一样的(长方形)。
  生:(齐答)圆柱从上面看是圆形,从正面和侧面看都是一样的(长方形)。
  (2)汇报正方体:
  师:还有谁说一说你观察了什么?
  生:观察了正方体,正面、上面、侧面都是一样的?
  师:一样的什么图形?动手实践了吗(师生一起比六个面)?
  课件呈现:正方体的正面、侧面和上面都是一样的(正方形)。
  (3)汇报球:
  师:我们还有一个球,谁来说一说?
  生:球不管怎样看,哪个面都是一样的。
  师:怎么看都是一样的,一样的什么图形呢,你们知道吗?让我们看看吧!
  打开3D One建模软件观察球各个面。
  师:(点击上面)上面是(圆形)?(点击左右两面。)再看看侧面,左面是?右面呢(圆形)?
  师:现在能告诉老师球的正面、侧面、上面都是什么样?
  课件呈现:球的正面、侧面和上面都是一样的(圆)。
  生:球的正面、侧面和上面都是一样的(圆)。
  教师总结:
  从不同的方向观察同一物体,所看到的物体的形状可能是相同的,也可能是不同的。
  案例分析:
  著名教育家蒙台梭利指出:“孩子是靠感官来学习的,我们提供给他的良好刺激愈多就愈能激发他的内在潜能。”观察体验,积累经验。学生的空间观念不是凭空而生的,而是需要在现实生活中不断积累经验,逐步培养和发展的。本节课教师让学生通过亲自观察立体图形(教学具均为3D打印机打印),根据自己的实践体验感悟到从不同的角度观察立体图形,所看到的形状不同,但是对于圆柱(立放)的正面和侧面观察到的平面图形学生是不好表征的。3D打印技术正是将感官刺激最大限度地发挥出来的有效途径。此时,充分利用3D One建模软件,让学生轻松实现从立体图形到平面图形之间的转化,在亲身经历中体验、突破难点——圆柱的侧面和球的各个面图形,抽象出平面图形,直观地感受到每种学过的立体图形正面、上面、侧面的形状,发展了学生的空间观念和几何直观。

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