淺談3D打印在高中地理課堂教學中的應用意義與措施

徐成開

（浙江省紹興市諸暨市海亮實驗中學，浙江 紹興）

一、3D打印在高中地理教學的應用意義

現階段，高中階段地理課堂教學依舊使用傳統的教學模型，絕大多數是采取手工制作、模型加工以及鑄膜等手段制作而成，不僅生產速度過低，還有著制作成本高的缺陷。即便是多媒體課程，借助于課件呈現教學內容也難以幫助學生直接觀察和接觸到三維實體?？茖W使用3D打印則能夠有效彌補上述缺陷，設計出針對性教學模型，展示學生想法和構思實體，鍛煉學生動手能力的同時加深對地理知識記憶，充分調動學習積極性，最終形成良性循環。

二、3D打印在高中地理教學中的應用

1.打印3D地形圖

3D打印主要應用在地理模型設計環節，而想要打印出準確的地理模型，必須建立起完善的模型數據庫。結合課堂教學情況進行分析，獲取三維地理數據的途徑主要有：第一，對于實物展開三維掃描；第二，使用MAX三維軟件進行地理模型的設計；第三，直接在衛星所提供的3D影像數據庫里導出數據高程模型圖（三維DEM），以及使用GIS軟件將3D打印機兼容的相關文件導出，打印模型。而針對大范圍地理結構圖，需要采取分塊分段方式把地理模型逐一打印，然后拼接為整體。

2.制作地理教具

傳統地理課堂教學模式下，任課教師主要采取圖片、語言、視頻等進行教學內容的描述，無法定制和配備直觀形象的立體教具。再加上教師也缺乏設計教具、制作教具的能力與時間，使得整體教學效果不盡如人意。而3D打印技術所打印出來的山地、平原以及城區等地形圖僅僅需要幾個小時，輸出質量也相對較高。任課教師采取3D打印出來的有形三維格式替代教材描述的二維信息，能使學生更加形象、直觀地體會地理知識，有助于學生搭建地理知識體系。比如：《地表形態塑造》的課程內容，山地地形種類相對較多，典型的山谷、沖積扇、山脊等地貌分布于山地不同的地段中，其形成原因和特征也有著明顯差異，日常學習中學生非常容易混淆。再加上學生生活經驗有限，對于很多地形地貌都很

陌生，單一采取圖片加文字的形式無法幫助學生形成系統認知。時間、空間、安全等因素影響下，實地考察活動也無法實現，針對這種情況，教師需要采取3D打印技術，快速且精準地打印出授課需要地貌微縮模型，以三維立體模型引導學生直觀參與課堂活動中，簡化地理知識理解難度。概括來講，借助于3D打印將學生構思轉變成真實立體的彩色模型，將抽象概念融入現實生活，最大程度上激發學生的探究欲望。此外，由設計至打印均需要教師、學生的全程參與，學生在實踐操作中也鍛煉了觀察能力、邏輯思考能力以及創新能力，對于培育創新型高素質人才有著不可取代的作用。

3.為教學評價提供依據

以《黃土高原的水土流失治理》課程為例，教師可以積極鼓勵學生自主設計黃土高原水土流失治理方案，采取3D打印技術把方案成果打印出來，師生溝通后總結改進意見。3D打印與課堂教學有機連接，客觀且具體地展示學生實際學習情況與教學效果，進一步改進授課方法。當前，地理教學活動中3D打印技術的應用有限，主要原因包括設備造價相對較高、入門困難、軟件操作比較復雜、數據模型驅動軟件和預處理軟件的運算量過大、成型件普遍是樹脂類（耐熱性、強度、剛度有限）。但是，伴隨3D打印技術不斷深入研究和發展，今后勢必會為地理課堂教學活動帶來新面貌。

總而言之，教師如果采取傳統授課模式講解地理概念以及特征，可能會造成學生對地理學科的抵觸厭惡心理，難以實現預期教學目標。通過應用3D打印技術進行地理知識記憶到構建，使學生以體驗、操作等手段自主完成學習任務，充分發揮出學習主動性、想象能力以及創造能力，將地理知識全面滲透到日常行為和生活選擇上，實現人格教育以及價值觀、社會觀熏陶，為學生未來學習深造和個人發展奠定良好基礎。