【3D列印應(yīng)用】小腦袋大爆發(fā)！3D列印結(jié)合數(shù)學(xué)的夏令營(yíng)！

湯尼博士與4、5年級(jí)的學(xué)生，透過(guò)3D列印找到數(shù)學(xué)夏令營(yíng)的樂(lè)趣。有時(shí)為了讓孩子們對(duì)課程內(nèi)容感興趣，反而要走出戶外──這就是數(shù)學(xué)夏令營(yíng)的宗旨。
湯尼博士與當(dāng)?shù)貙W(xué)區(qū)合作，帶領(lǐng)一群有數(shù)學(xué)潛力的4、5年級(jí)學(xué)生參與訓(xùn)練營(yíng)。該計(jì)畫主要涵蓋四個(gè)項(xiàng)目，分別結(jié)合了3D列印、樂(lè)高機(jī)器人、動(dòng)手實(shí)作和個(gè)性化指導(dǎo)。營(yíng)地從早上7:30到下午1點(diǎn)開(kāi)放，並提供早、午餐和交通。



如果要學(xué)生在暑假做數(shù)學(xué)題會(huì)哀鴻遍野，那參加夏令營(yíng)就大不相同了！首先，他們更換稱謂和衣服，讓一切變得輕鬆容易。他們還會(huì)在早上玩數(shù)學(xué)相關(guān)的遊戲（Uno、War和Mancala），再休息半小時(shí)；你在這裡看不到教科書或工作表；重點(diǎn)是「讓數(shù)學(xué)有趣的融入生活」。
學(xué)生們對(duì)3D列印機(jī)都感到新奇，湯尼博士從過(guò)往經(jīng)歷中招募了最活潑、且有吸引力的老師到營(yíng)隊(duì)教書，也安排一些有趣的課程讓孩子們自由的方式使用軟體。她使用TinkerCad來(lái)啟發(fā)學(xué)生，TinkerCad線上軟體也提供免費(fèi)的建模教學(xué)。完成教學(xué)後，學(xué)生們要挑戰(zhàn)為營(yíng)隊(duì)製作一枚獎(jiǎng)牌。每個(gè)學(xué)生都設(shè)計(jì)自己的獎(jiǎng)?wù)聛K反映他們獨(dú)特的想法和個(gè)性。他們很快理解組合塊面在建模中的重要性，列印失敗也是學(xué)習(xí)中很重要的一環(huán)。



體驗(yàn)失敗的列印品或努力設(shè)計(jì)原型的最大好處是：在學(xué)習(xí)與掙扎的效益發(fā)展階段會(huì)刺激學(xué)生思考及成長(zhǎng)，進(jìn)而學(xué)習(xí)找到解決辦法。

當(dāng)學(xué)生能夠透過(guò)堅(jiān)持和嘗試不同的技術(shù)來(lái)解決問(wèn)題時(shí)，這些方法就會(huì)產(chǎn)生「效益競(jìng)爭(zhēng)」。這比專注於獲得「正確答案」要好得多。湯尼博士告訴他的學(xué)生：「當(dāng)你出社會(huì)工作時(shí)，不會(huì)有教科書讓你翻閱並提供正確答案。」現(xiàn)實(shí)生活中的問(wèn)題很混亂、而且定義不明確；在你做出決定並嘗試之前，很難判斷結(jié)果是對(duì)或錯(cuò)。



3D列印的優(yōu)點(diǎn)在於失敗成本低，讓學(xué)生得以不斷修改成品並糾正錯(cuò)誤。對(duì)學(xué)生而言，這種方法比起一堆紅色圈圈的考卷告訴他們哪裡錯(cuò)了，或是電腦計(jì)算他們答對(duì)多少題目的得分這樣的方法更能理解和真實(shí)。
一旦學(xué)生掌握基礎(chǔ)知識(shí)，老師就可以透過(guò)合併3D列印和Minecraft讓他們更加興奮！他們創(chuàng)造了一個(gè)世界，首先用方格紙創(chuàng)造生物、再使用操縱塊──最後用3D設(shè)計(jì)。最後學(xué)生們可以將角色上傳到全世界並播放，同時(shí)一邊列印縮小版的原型。為了更加連結(jié)與數(shù)學(xué)的關(guān)係，老師教他們關(guān)於點(diǎn)、線、面的內(nèi)容，並要求他們?cè)诶L圖和塊體創(chuàng)作中使用這些程式碼。



當(dāng)微縮模型完成列印時(shí)，他們鼓勵(lì)學(xué)生再製作其他物品，如熱水浴缸和遊樂(lè)場(chǎng)。他們還被要求計(jì)算每個(gè)角色佔(zhàn)用的空間量，使用原型中製作的操縱塊來(lái)理解他們應(yīng)用於設(shè)計(jì)的立方測(cè)量單位。
透過(guò)這個(gè)專案學(xué)生會(huì)對(duì)幾何形狀、表面積、體積和周長(zhǎng)間的差異有深刻的理解，並且對(duì)平面、頂點(diǎn)和X、Y坐標(biāo)有清楚的概念。除了體驗(yàn)建立模型並以3D列印出來(lái)的技術(shù)外，他們還能夠看到列印機(jī)在隔天仍不間斷地運(yùn)作。



為期兩週的夏令營(yíng)結(jié)束時(shí)學(xué)生們都很不捨，並希望整個(gè)學(xué)年都能繼續(xù)。特別感謝Lucille B. DuPont基金會(huì)的慷慨資助，讓他們能夠提供課後充實(shí)課程。雖然正在考慮許多選項(xiàng)，但3D列印肯定會(huì)成為規(guī)劃中的重要部分。我們?yōu)閰⒓訝I(yíng)地的教師、行政人員和學(xué)生的辛勤工作感到敬佩，也覺(jué)得將Ultimaker 3D列印帶入課堂與課外的想法非常有趣又實(shí)用。目前也有愈來(lái)愈多教育機(jī)構(gòu)引進(jìn)3D列印機(jī)，希望很快我們也能看到臺(tái)灣自己的應(yīng)用例子。

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