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【内容摘要】3D打印技术发展迅速，在物理实验拓展课程研究中，发挥了巨大的价值，在物理实验过程中，常遇到实验装备损坏的问题，在3D打印技术支持下，为物理实验装备的维修提供了重要的保障。基于此，本文主要从教学设计、课程拓展规划、教学活动设计、学习效果方面进行分析，确保拓展课程内容，培养学生综合学习能力。
【关键词】3D打印中学物理实验拓展课程教学
3D打印技术运行基础是数字模型文件将材料制造技术转换为数字化过程，生产方式简单，打印时间短，成本较低，具有多种技术优势。因此，初中物理实验拓展课程教学过程中，教师为激发学生学习兴趣，将3D打印技术引入到课程设置中，旨在调动学生参与物理实验操作的积极性，进而激发学生的探究欲望，更好培养中学生物理学科素养。
一、教学设计
1.教学设计模型
在3D打印技术支持下，教师结合学生实际情况，加强对物理实验拓展课程的设计，制定完善的课程教学计划，旨在物理实验拓展课程授课过程中，培养学生动手操作机会，开发学生的思维，促使学生在实验过程中，对项目成果进行交流，相互学习、相互促进，形成优势互补局面。在教学模型设计上，具体的操作流程如下：
2.3D建模软件学习
教师不断提升自身的信息化素养，积极学习3D建模软件具体的操作流程和步骤，结合物理实验拓展课程教学实际情况，加强对教学重难点的设计。整个过程中，教师充分尊重学生的个性化特征，结合学生物理学科基础，加强对学生实际情况的判断，确保物理实验拓展课程设计的科学性和合理性，保证教学效果;在物理实验拓展课程正式讲解前，教师借助PPT中为学生详细介绍了3D打印技术在参与到物理实验拓展课程中的应用情况，确保学生基本熟络3D打印技术与物理实验拓展课程之间的关系[1]。
3.项目学习
教师借助3D打印技术建立三维模型，进行PBL活动设计，根据学生物理实验拓展课程学习需要，以及涉及的实验项目，及时调整和修改课程方案，为学生答疑解惑，帮助学生梳理相关物理实验项目思路，促使学生做好项目学习前准备工作，加深对3D打印技术在物理实验拓展课程中的应用认识，教师在教学中，主要以小组探究合作、自主学习方式为主，保证学生课程学习效果，强化学生在学习阶段逻辑思维，积极参与到物理实验拓展课程中，培养学生的科学探究能力，助推学生更好得出实验结论。
教师根据学生在物理实验拓展课程中的表现，给出积极的评定，增强学生“成功”的体验，增强学生自信心;在实验成果分享阶段，教师鼓励和引导学生积极进行作品展示和交流，更好反馈自己的学习成果。整个3D打印中学物理实验拓展课程教学设计过程中，教师充分尊重了学生在物理实验项目中的主体地位，结合学生实际，将3D打印技术融合到物理實验拓展课程，明确了课程教学目标，深化教学设计，确保最大程度上提升物理实验课程教学成效，扩充学生的知识面，增长学生的眼界，提升学生的逻辑思维能力[2]。
4.课程拓展规划
物理实验拓展课程教学是物理教学中重要组成部分，通过课程设计，有利于培养学生科学实验素养，增强学生理论联系实际的能力，强化学生实验教育效果。在3D打印技术支持下，教师将学生划分多个小组，借助3D技术搭建物理实验模型，目的在于启发学生动脑思考，培养学生探索精神和创造性思维能力，促使学生更好解决实际问题，保证物理实验教学效果。基于3D打印技术下，教师根据自身的教学经验和大量的教学实践案例，建立模型，加强虚拟与现实之间的联系;并通过大量的实验理论和实践操作，验证模型建立是否具有科学性和可行性。
二、教学活动设计
为验证3D打印技术在物理实验拓展课程教学中应用的可行性，教师在课程研究过程中，引入实验案例教学，加强教学活动设计，例如，教师在教学苏教版“装满水的杯子里能放多少回形针”这一实验课题时，教师制定了明确的教学目标：提升学生实验操作技能，保证学生能够熟练使用实验仪器和测量工具，培养学生观察事物、分析问题以及解决实际问题的能力[3]。
（一）活动设计思路
教师引导学生模拟倒啤酒操作，分别对比哪组学生杯子中的啤酒倒的更多，进而为后续的实验项目提供便利条件，基于学生生活实际着手，启发学生，点燃学生科学探究欲望。在此基础上，教师引入实验项目，引导学生如何选取实验器材，根据实验项目要求，选择了一次性塑料杯和一元钱硬币，进而更好保证实验的可操作性，增强实验的创新性，保证实验用具准备的直观性，更加科学化地选取实验器材，提升学生的判断力[4]。整个活动设计中，借助3D打印技术展示模拟微观，帮助学生理解物理知识，更好揭示物理现象，通过三维效果演示，学生直观化的观察到物理现象，加强对物理实验知识的理解。例如，教师在教学“硫酸铜溶液扩散实验”，教师借助3D技术进行演示，学生更加直观地观察 3D图片、动态演示图像，促使整个实验过程更为生动，帮助学生加深记忆，激发学生兴趣。
1.实验操作
教师按照常规实验设计方案开展物理实验教学，引导学生自主收集和准备与实验有关的准备工作，培养学生自主学习能力，确保学生在整个实验项目过程中，更加直观化地观察实验现象，感受物理实验中蕴藏的奥秘，拉近学生与物理学科之间的关系，并通过实验论证的方式，切实解决实验中遇到的问题。整个实验过程中，教师积极做好实验引导作用，将3D打印技术引入到课程教学中，调动学生参与实验学习的积极性，促使课堂气氛更加活跃，全面培养学生科学探究精神，培养学生良好的实验素养[5]。
2.实验合作交流
“装满水的杯子里能放多少回形针”实验过程中，使用的是相同的杯子，为保证学生深层次地理解实验相关因素之间的关联性，教师将学生划分3～4人/组，进行探究合作，相互交流经验;教师以问题引导式方式询问学生：“装满水的杯子与放入回形针多少有关吗？放入回形针多少与杯口大小是否有关？”学生积极参与讨论中，不断用实验的方式进行验证，加强对教师问题的思考;整个物理实验过程中，学生科学探究素养得到一定的提升，推动物理实验进展，为学生学科素养的培养提供了有利条件[6]。 （二）基于3D打印的中学物理实验拓展课程教学
基于3D打印技术支持下，为进一步提升物理实验拓展课程教学质量，教师积极转变教学观念，树立新思维、新理念，改变了传统单一的教学理念，逐渐践行新课程理念[7]。教师要审时度势，重新定位学科教学目标，调动学生学习积极性，激发学生质疑思维，培养学生实践能力。因此，教师在教学活动设计中，采用项目式教学方式开展基于3D打印的“电路连接的基本方式”实验拓展课程教学活动，旨在强化学生对电路学习的理解和认识，激发学生参与物理学科学习的积极性;具体的教学流程如下：
1.教学目标
旨在提升学生知识理解能力，掌握相关的实验技巧，更好地了解本单元相关的基本物理知识[8]。培养学生正确的情感价值，教师引导学生进行实验操作，师生共同參与实验过程，动手设计三维小夜灯模型，点燃学生的学习热情，并在3D打印操作过程中，培养学生协作交流，动手实践的能力，更好激发学生的创新能力。
2.导课
教师根据课程教学计划和方案，向学生灌输全新的教学理念，将教学目标和教学任务落实下去，介绍教学流程，并规范学生在课程学习中应当注意的事项，更好完成本堂课的教学目标，借助PPT为学生介绍3D打印技术发展背景和技术应用领域，吸引学生兴趣，引发学生的好奇心[9]。
（1）教师引导学生进行自主探究，熟悉电路基本连接方式，并通过实验观察，掌握电路串联、并联基本特点，确保整个过程中能够激发学生的思维。
（2）教师将学生分成若干小组，3～4人/组为宜，将具体的课程任务落实到各个小组中，确保小组成员明确课程教学最终目标。小组探究过程中，教师及时给予教学指导，为学生答疑解惑。
（3）在实验项目探究过程中，教师带领学生对旧知识进行复习，并通过活动设计方式引入新课程：
活动1：“使两个小灯泡亮起来”，目的在于培养学生动手操作能力，能够判断电路种类;
活动2：带领学生学习电路基本连接方式和大量的理论知识后，教师引导学生建立3D模型，鼓励学生进行小组相互探究和合作，及时提供帮助，保证学生作品完成度，并鼓励学生发挥自己的想象力，根据教学任务逐步开展电路图设计和3D模型设计，打印小夜灯3D模型照片，整个过程中，培养学生动脑思考能力和自身的感悟能力。
（4）作品制作完成后，教师以比赛的形式，鼓励各个小组进行作品成果展示，看看哪个小组作品设计的更好。教师建立了课程评价机制，包括生生评价、教师评价、自我评价;小组成员对作品进行展示，并表述设计理念。在生生评价过程中，学生积极学习彼此身上的优点;在自我评价过程中，学生更加清晰化地看清自我，端正态度，不断完善自我;教师评价，则是根据学生在课程实践过程中的表现，其中包含了教师对学生日常行为表现的评价，包括了对本次项目作品设计的评价，以鼓励为主，增强学生的自信心。
结语
总之，3D打印技术是一种快速成型的技术，应用在物理学科领域中，展现了巨大的潜力，将3D打印技术引入到物理实验过程中，加深学生对学科知识的理解，可激发学生的创造性思维，更好将抽象化的实验内容具体化呈现出来，一定程度上培养了学生发散性思维能力，降低教师教学难度，激发学生学习兴趣，更好拓展学生的学科领域，实现技术创新，丰富物理实验教学内容。
【参考文献】
[1]陈丽娜，薛耀锋，陈婷.基于3D打印的高中物理实验拓展课程教学[J].中国信息技术教育，2020（7）：72-74.
[2]孔令慧.利用物理实验教学培养学生创新能力[J].考试周刊，2019（25）：134.
[3]杨著欣.开发和拓展初中物理实验课程，优化实验教学效果[J].中学生数理化（教与学），2019（12）：37.
[4]吴聪能.结合生活实际的中学物理实验教学探究[J].广西物理，2020，41（4）：98-101.
[5]李博，侯恕.漫谈中学物理教学中的“人情味”[J].教育教学论坛，2020（50）：283-284.
[6]李安，黄光锋.中学物理教学存在的困境与对策研究[J].科技风，2020（24）：31-32.
[7]梁义柯，韩海生.OBE理念下中学物理实验课堂教学模式的研究[J].经济师，2021（1）：203，205.
[8]徐新兵，叶萍.中学物理实验教学中融入HPS教育的研究[J].中国现代教育装备，2020（24）：28-30.
[9]王景师.CAI在中学物理教学中的应用探究[J].广西物理，2020，41（4）：94-97.
（作者单位：江苏省淮安市文通中学）
【关键词】3D打印中学物理实验拓展课程教学
3D打印技术运行基础是数字模型文件将材料制造技术转换为数字化过程，生产方式简单，打印时间短，成本较低，具有多种技术优势。因此，初中物理实验拓展课程教学过程中，教师为激发学生学习兴趣，将3D打印技术引入到课程设置中，旨在调动学生参与物理实验操作的积极性，进而激发学生的探究欲望，更好培养中学生物理学科素养。
一、教学设计
1.教学设计模型
在3D打印技术支持下，教师结合学生实际情况，加强对物理实验拓展课程的设计，制定完善的课程教学计划，旨在物理实验拓展课程授课过程中，培养学生动手操作机会，开发学生的思维，促使学生在实验过程中，对项目成果进行交流，相互学习、相互促进，形成优势互补局面。在教学模型设计上，具体的操作流程如下：
2.3D建模软件学习
教师不断提升自身的信息化素养，积极学习3D建模软件具体的操作流程和步骤，结合物理实验拓展课程教学实际情况，加强对教学重难点的设计。整个过程中，教师充分尊重学生的个性化特征，结合学生物理学科基础，加强对学生实际情况的判断，确保物理实验拓展课程设计的科学性和合理性，保证教学效果;在物理实验拓展课程正式讲解前，教师借助PPT中为学生详细介绍了3D打印技术在参与到物理实验拓展课程中的应用情况，确保学生基本熟络3D打印技术与物理实验拓展课程之间的关系[1]。
3.项目学习
教师借助3D打印技术建立三维模型，进行PBL活动设计，根据学生物理实验拓展课程学习需要，以及涉及的实验项目，及时调整和修改课程方案，为学生答疑解惑，帮助学生梳理相关物理实验项目思路，促使学生做好项目学习前准备工作，加深对3D打印技术在物理实验拓展课程中的应用认识，教师在教学中，主要以小组探究合作、自主学习方式为主，保证学生课程学习效果，强化学生在学习阶段逻辑思维，积极参与到物理实验拓展课程中，培养学生的科学探究能力，助推学生更好得出实验结论。
教师根据学生在物理实验拓展课程中的表现，给出积极的评定，增强学生“成功”的体验，增强学生自信心;在实验成果分享阶段，教师鼓励和引导学生积极进行作品展示和交流，更好反馈自己的学习成果。整个3D打印中学物理实验拓展课程教学设计过程中，教师充分尊重了学生在物理实验项目中的主体地位，结合学生实际，将3D打印技术融合到物理實验拓展课程，明确了课程教学目标，深化教学设计，确保最大程度上提升物理实验课程教学成效，扩充学生的知识面，增长学生的眼界，提升学生的逻辑思维能力[2]。
4.课程拓展规划
物理实验拓展课程教学是物理教学中重要组成部分，通过课程设计，有利于培养学生科学实验素养，增强学生理论联系实际的能力，强化学生实验教育效果。在3D打印技术支持下，教师将学生划分多个小组，借助3D技术搭建物理实验模型，目的在于启发学生动脑思考，培养学生探索精神和创造性思维能力，促使学生更好解决实际问题，保证物理实验教学效果。基于3D打印技术下，教师根据自身的教学经验和大量的教学实践案例，建立模型，加强虚拟与现实之间的联系;并通过大量的实验理论和实践操作，验证模型建立是否具有科学性和可行性。
二、教学活动设计
为验证3D打印技术在物理实验拓展课程教学中应用的可行性，教师在课程研究过程中，引入实验案例教学，加强教学活动设计，例如，教师在教学苏教版“装满水的杯子里能放多少回形针”这一实验课题时，教师制定了明确的教学目标：提升学生实验操作技能，保证学生能够熟练使用实验仪器和测量工具，培养学生观察事物、分析问题以及解决实际问题的能力[3]。
（一）活动设计思路
教师引导学生模拟倒啤酒操作，分别对比哪组学生杯子中的啤酒倒的更多，进而为后续的实验项目提供便利条件，基于学生生活实际着手，启发学生，点燃学生科学探究欲望。在此基础上，教师引入实验项目，引导学生如何选取实验器材，根据实验项目要求，选择了一次性塑料杯和一元钱硬币，进而更好保证实验的可操作性，增强实验的创新性，保证实验用具准备的直观性，更加科学化地选取实验器材，提升学生的判断力[4]。整个活动设计中，借助3D打印技术展示模拟微观，帮助学生理解物理知识，更好揭示物理现象，通过三维效果演示，学生直观化的观察到物理现象，加强对物理实验知识的理解。例如，教师在教学“硫酸铜溶液扩散实验”，教师借助3D技术进行演示，学生更加直观地观察 3D图片、动态演示图像，促使整个实验过程更为生动，帮助学生加深记忆，激发学生兴趣。
1.实验操作
教师按照常规实验设计方案开展物理实验教学，引导学生自主收集和准备与实验有关的准备工作，培养学生自主学习能力，确保学生在整个实验项目过程中，更加直观化地观察实验现象，感受物理实验中蕴藏的奥秘，拉近学生与物理学科之间的关系，并通过实验论证的方式，切实解决实验中遇到的问题。整个实验过程中，教师积极做好实验引导作用，将3D打印技术引入到课程教学中，调动学生参与实验学习的积极性，促使课堂气氛更加活跃，全面培养学生科学探究精神，培养学生良好的实验素养[5]。
2.实验合作交流
“装满水的杯子里能放多少回形针”实验过程中，使用的是相同的杯子，为保证学生深层次地理解实验相关因素之间的关联性，教师将学生划分3～4人/组，进行探究合作，相互交流经验;教师以问题引导式方式询问学生：“装满水的杯子与放入回形针多少有关吗？放入回形针多少与杯口大小是否有关？”学生积极参与讨论中，不断用实验的方式进行验证，加强对教师问题的思考;整个物理实验过程中，学生科学探究素养得到一定的提升，推动物理实验进展，为学生学科素养的培养提供了有利条件[6]。 （二）基于3D打印的中学物理实验拓展课程教学
基于3D打印技术支持下，为进一步提升物理实验拓展课程教学质量，教师积极转变教学观念，树立新思维、新理念，改变了传统单一的教学理念，逐渐践行新课程理念[7]。教师要审时度势，重新定位学科教学目标，调动学生学习积极性，激发学生质疑思维，培养学生实践能力。因此，教师在教学活动设计中，采用项目式教学方式开展基于3D打印的“电路连接的基本方式”实验拓展课程教学活动，旨在强化学生对电路学习的理解和认识，激发学生参与物理学科学习的积极性;具体的教学流程如下：
1.教学目标
旨在提升学生知识理解能力，掌握相关的实验技巧，更好地了解本单元相关的基本物理知识[8]。培养学生正确的情感价值，教师引导学生进行实验操作，师生共同參与实验过程，动手设计三维小夜灯模型，点燃学生的学习热情，并在3D打印操作过程中，培养学生协作交流，动手实践的能力，更好激发学生的创新能力。
2.导课
教师根据课程教学计划和方案，向学生灌输全新的教学理念，将教学目标和教学任务落实下去，介绍教学流程，并规范学生在课程学习中应当注意的事项，更好完成本堂课的教学目标，借助PPT为学生介绍3D打印技术发展背景和技术应用领域，吸引学生兴趣，引发学生的好奇心[9]。
（1）教师引导学生进行自主探究，熟悉电路基本连接方式，并通过实验观察，掌握电路串联、并联基本特点，确保整个过程中能够激发学生的思维。
（2）教师将学生分成若干小组，3～4人/组为宜，将具体的课程任务落实到各个小组中，确保小组成员明确课程教学最终目标。小组探究过程中，教师及时给予教学指导，为学生答疑解惑。
（3）在实验项目探究过程中，教师带领学生对旧知识进行复习，并通过活动设计方式引入新课程：
活动1：“使两个小灯泡亮起来”，目的在于培养学生动手操作能力，能够判断电路种类;
活动2：带领学生学习电路基本连接方式和大量的理论知识后，教师引导学生建立3D模型，鼓励学生进行小组相互探究和合作，及时提供帮助，保证学生作品完成度，并鼓励学生发挥自己的想象力，根据教学任务逐步开展电路图设计和3D模型设计，打印小夜灯3D模型照片，整个过程中，培养学生动脑思考能力和自身的感悟能力。
（4）作品制作完成后，教师以比赛的形式，鼓励各个小组进行作品成果展示，看看哪个小组作品设计的更好。教师建立了课程评价机制，包括生生评价、教师评价、自我评价;小组成员对作品进行展示，并表述设计理念。在生生评价过程中，学生积极学习彼此身上的优点;在自我评价过程中，学生更加清晰化地看清自我，端正态度，不断完善自我;教师评价，则是根据学生在课程实践过程中的表现，其中包含了教师对学生日常行为表现的评价，包括了对本次项目作品设计的评价，以鼓励为主，增强学生的自信心。
结语
总之，3D打印技术是一种快速成型的技术，应用在物理学科领域中，展现了巨大的潜力，将3D打印技术引入到物理实验过程中，加深学生对学科知识的理解，可激发学生的创造性思维，更好将抽象化的实验内容具体化呈现出来，一定程度上培养了学生发散性思维能力，降低教师教学难度，激发学生学习兴趣，更好拓展学生的学科领域，实现技术创新，丰富物理实验教学内容。
【参考文献】
[1]陈丽娜，薛耀锋，陈婷.基于3D打印的高中物理实验拓展课程教学[J].中国信息技术教育，2020（7）：72-74.
[2]孔令慧.利用物理实验教学培养学生创新能力[J].考试周刊，2019（25）：134.
[3]杨著欣.开发和拓展初中物理实验课程，优化实验教学效果[J].中学生数理化（教与学），2019（12）：37.
[4]吴聪能.结合生活实际的中学物理实验教学探究[J].广西物理，2020，41（4）：98-101.
[5]李博，侯恕.漫谈中学物理教学中的“人情味”[J].教育教学论坛，2020（50）：283-284.
[6]李安，黄光锋.中学物理教学存在的困境与对策研究[J].科技风，2020（24）：31-32.
[7]梁义柯，韩海生.OBE理念下中学物理实验课堂教学模式的研究[J].经济师，2021（1）：203，205.
[8]徐新兵，叶萍.中学物理实验教学中融入HPS教育的研究[J].中国现代教育装备，2020（24）：28-30.
[9]王景师.CAI在中学物理教学中的应用探究[J].广西物理，2020，41（4）：94-97.
（作者单位：江苏省淮安市文通中学）