将3D打印技术运用于高中地理教学
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一
、
一
二、 制 作 地理 教 具
目前 ， 地理教 学常用 的工具和仪器 由专门的教学设备制 作 工厂制作发行 。传统地理教 学模 型制作过程 中 ， 多采用 手 工制作 、 模 型加工或铸模方法 ， 其生产速度均很缓慢 ， 成本 较 高 昂， 多媒体课件 中展示 的教学 内容也无法使学生直接接触 和观察三维实体 。３ Ｄ打印地形图仅需几小时即可输 出高质 量 的地理模型 ， 如平原 、 城 区和 山地等 ， 成本低廉 。教师可通 过有形 的三维格式展示教科 书中提取 的二维信息 ， 并可设计 个性化 的教学模 型以适应教学 内容的变化 。 ３ Ｄ打印无须经过机械加工或模具生产过程 ，就可从计 算机 图形数据中生成任意形状 的物体 ， 因此 可广 泛使用 于地 理教学模具的制作 。 教师可根据课程需要 ， 自己设计 、 打印教 具 。如制作增强 型的立体教具 、 学具 ， 制作等高线判读模 型 、 褶皱与断层模 型 、 火山模型 、 喀斯特地貌模型 、 海 底地形模 型
据
和 地 势特征 。 在 制 作繁 杂 的社 会 城 市 结构 或 自然 地 理 结 构模 型时， 传统 的地 理模型 制造 工艺相 当耗 费人 力、 物力， 成本 高， 周期 长， 要 求制作人 员有非 常精 湛的技 艺水平。３ Ｄ打 印 技术在地理教 学中将发挥非常重要 的作 用。
【 关键词 】 ３ Ｄ打印 ； 高中地理 ； 地 理教 具； 地理模 型 ； 三维
等。
可视化教具对提高地理教学效 率有显著促进作用。 传统 教学场景下 ， 教师多使用 语言 、 图片和视频描述教学内容 ， 较 少配备或无法定制形象直观的立体教具 ， 多数教师也都缺乏 制作或设计教， 教师可 自行 制作某 些教具并在课 堂上展示 ， 学生 也可观察 、 触摸和组装这些 教具 ， 这种 方式显然要 比传 统 的 教学效果更好 。另外 ， 将 ３ Ｄ打 印技术应用 于教学时 ， 只要共 享所设 计的文件 ， 这些模 型就 可以在教师甚至是学生之间分 享， 充分发挥其作用 。 如在学习高 中地理（ 人教版 ・ 必修 １ ） 第 四章“ 地表 形态 的 塑造” 这一 内容时 ， 由于学生的生活经验有限 ， 其对许多地形 地貌都不了解 ， 简单依靠 图片无法形成完整 的认知。这时教
数 据
３ Ｄ 打 印 即 快 速成 型技 术 的一 种 ，是 一 种 基 于 数 字 模 型 文件 ， 运用可黏合 的塑料或粉末状金属等材料 ， 通过 ３ Ｄ成型 设备， 以材料叠加 的方式生成 的实物模型 。也就是 说 ， ３ Ｄ打 印机是能够打 印出真实物体的一种设备 。 因而 ， ３ Ｄ打印技术 在地理教学 中将发挥非常重要 的作用 。 打印 ３ Ｄ 地 形 图 ３ Ｄ打印应用 于地理教学 的关键之处 ，在于对地理模型 三维数据的设计 。要打印出精 准的地理模 型 ， 先要建设完善 的地理模型数据库 。目前 ， 获得三维地理数据的主要途径有 三种 ， 一是对实物进行三维扫描； 二是运用 ＭＡ Ｘ等三维软件 设计地理模 型；三是直接从卫星提供的 ３ Ｄ影像数据库中导 出三维 Ｄ Ｅ Ｍ（ 数 字高程模 型图） ， 或运用 Ｇ Ｉ Ｓ软件导 入 ３ Ｄ打 印机兼容 的文件 ， 直接打 印模型 ， 如果是 大范围 的地理结 构 图， 可采取分段分块 的方式 ， 将地理模 型逐块打 印 ， 再 拼接到 起。
地勰 ／ 爻 料 移
将３ Ｄ 打 印技术运用于高 中地理教学
文 ／ 盛启 红
【 摘 要】 ３ Ｄ打印 已经可以精 准地分 出地形 、 水体 、 地貌
师就可以利用 ３ Ｄ打印技术 ，快 速打印出上课所需地形地貌 的微缩模型 ， 如、 冰Ｊ ｌ Ｉ 、 角峰 、 冰斗等。 又如 ， 在学 习背斜 和向斜 相关 知识时 ， 许多学生对于背 斜岩层“ 中问老， 两翼新 ” 、 向斜岩层“ 中间新 ， 两翼老” 理解不 透彻。 教师可利用 ３ Ｄ打印机打印 出背斜 、 向斜地形的纵剖面 模型 ， 并在剖 面上刻 出相 间的槽痕 ， 规定不 同颜 色代 表不 同 地质年代的岩层 ，让学生根据岩层新 老给剖面上的槽痕上 色。由于 ３ Ｄ打印机可快速成型 ， 模型材料成本低 ， 教师可打 印出较多模型分发给学生。 再如 ， 山地地形类型多样 ， 包括山谷 、 山脊 、 山麓 、 冲积扇 等。这几种地貌分布在山地的不同地段 ， 各 自特点和形成原 因也不尽相同 ， 学生容易混淆。 采用 ３ Ｄ打 印技术打印出山地 地形 的模型 ， 可帮助学生更近距 离地直观认识这几种地貌 。 由于安全 、 时间等 因素的 限制 ， 有些课外 实践活动学生 无法 实地进行 ， 这时教师就可运用 ３ Ｄ打 印技术将原定实践 目的地打印出来 ， 让学生更直观地感受并参 与到活动 中。三 维立 体实物相对于二维图片或视 频而言 ， 更具 吸引力 ， 也更 能激发学生探索 的兴趣。 ’教师还可 以带领学生开展 “ ３ Ｄ打印三维校园地图” “ 设 计家 园别墅” 等活动 ， 能大大激发学生设计的兴趣 ； ３ Ｄ打印将 学生 的构思转变为真实的立体彩色模型 ， 把抽象的概念和设 计带入 现实生 活中 ， 使学习活动更为生动 ， 能有效激发学 生 实践 的积极性 ， 提高学习热情。这个 过程需要学生的实践操 作， 从设计到打印都 由学生 自主参与完成 ， 有利 于促进其 操 作能力 、 观察能力和制作能力的发展 ， 进而全面提高动手 能 力和参与能力 。 在实践学 习活动过程 中， 学生 的动手能力 、 设 计能力和创新能力等得到全面发展和提高 ， 这是推动学生创 新精神和创造能力发展 的重要环节 ， 对培养创新型人才具有 积 极 意 义。 三、 为 教 师教 学效 果 及 学 生 学 习效 果 提 供 实 时 互 评 的依
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二、 制 作 地理 教 具
目前 ， 地理教 学常用 的工具和仪器 由专门的教学设备制 作 工厂制作发行 。传统地理教 学模 型制作过程 中 ， 多采用 手 工制作 、 模 型加工或铸模方法 ， 其生产速度均很缓慢 ， 成本 较 高 昂， 多媒体课件 中展示 的教学 内容也无法使学生直接接触 和观察三维实体 。３ Ｄ打印地形图仅需几小时即可输 出高质 量 的地理模型 ， 如平原 、 城 区和 山地等 ， 成本低廉 。教师可通 过有形 的三维格式展示教科 书中提取 的二维信息 ， 并可设计 个性化 的教学模 型以适应教学 内容的变化 。 ３ Ｄ打印无须经过机械加工或模具生产过程 ，就可从计 算机 图形数据中生成任意形状 的物体 ， 因此 可广 泛使用 于地 理教学模具的制作 。 教师可根据课程需要 ， 自己设计 、 打印教 具 。如制作增强 型的立体教具 、 学具 ， 制作等高线判读模 型 、 褶皱与断层模 型 、 火山模型 、 喀斯特地貌模型 、 海 底地形模 型
据
和 地 势特征 。 在 制 作繁 杂 的社 会 城 市 结构 或 自然 地 理 结 构模 型时， 传统 的地 理模型 制造 工艺相 当耗 费人 力、 物力， 成本 高， 周期 长， 要 求制作人 员有非 常精 湛的技 艺水平。３ Ｄ打 印 技术在地理教 学中将发挥非常重要 的作 用。
【 关键词 】 ３ Ｄ打印 ； 高中地理 ； 地 理教 具； 地理模 型 ； 三维
等。
可视化教具对提高地理教学效 率有显著促进作用。 传统 教学场景下 ， 教师多使用 语言 、 图片和视频描述教学内容 ， 较 少配备或无法定制形象直观的立体教具 ， 多数教师也都缺乏 制作或设计教， 教师可 自行 制作某 些教具并在课 堂上展示 ， 学生 也可观察 、 触摸和组装这些 教具 ， 这种 方式显然要 比传 统 的 教学效果更好 。另外 ， 将 ３ Ｄ打 印技术应用 于教学时 ， 只要共 享所设 计的文件 ， 这些模 型就 可以在教师甚至是学生之间分 享， 充分发挥其作用 。 如在学习高 中地理（ 人教版 ・ 必修 １ ） 第 四章“ 地表 形态 的 塑造” 这一 内容时 ， 由于学生的生活经验有限 ， 其对许多地形 地貌都不了解 ， 简单依靠 图片无法形成完整 的认知。这时教
数 据
３ Ｄ 打 印 即 快 速成 型技 术 的一 种 ，是 一 种 基 于 数 字 模 型 文件 ， 运用可黏合 的塑料或粉末状金属等材料 ， 通过 ３ Ｄ成型 设备， 以材料叠加 的方式生成 的实物模型 。也就是 说 ， ３ Ｄ打 印机是能够打 印出真实物体的一种设备 。 因而 ， ３ Ｄ打印技术 在地理教学 中将发挥非常重要 的作用 。 打印 ３ Ｄ 地 形 图 ３ Ｄ打印应用 于地理教学 的关键之处 ，在于对地理模型 三维数据的设计 。要打印出精 准的地理模 型 ， 先要建设完善 的地理模型数据库 。目前 ， 获得三维地理数据的主要途径有 三种 ， 一是对实物进行三维扫描； 二是运用 ＭＡ Ｘ等三维软件 设计地理模 型；三是直接从卫星提供的 ３ Ｄ影像数据库中导 出三维 Ｄ Ｅ Ｍ（ 数 字高程模 型图） ， 或运用 Ｇ Ｉ Ｓ软件导 入 ３ Ｄ打 印机兼容 的文件 ， 直接打 印模型 ， 如果是 大范围 的地理结 构 图， 可采取分段分块 的方式 ， 将地理模 型逐块打 印 ， 再 拼接到 起。
地勰 ／ 爻 料 移
将３ Ｄ 打 印技术运用于高 中地理教学
文 ／ 盛启 红
【 摘 要】 ３ Ｄ打印 已经可以精 准地分 出地形 、 水体 、 地貌
师就可以利用 ３ Ｄ打印技术 ，快 速打印出上课所需地形地貌 的微缩模型 ， 如、 冰Ｊ ｌ Ｉ 、 角峰 、 冰斗等。 又如 ， 在学 习背斜 和向斜 相关 知识时 ， 许多学生对于背 斜岩层“ 中问老， 两翼新 ” 、 向斜岩层“ 中间新 ， 两翼老” 理解不 透彻。 教师可利用 ３ Ｄ打印机打印 出背斜 、 向斜地形的纵剖面 模型 ， 并在剖 面上刻 出相 间的槽痕 ， 规定不 同颜 色代 表不 同 地质年代的岩层 ，让学生根据岩层新 老给剖面上的槽痕上 色。由于 ３ Ｄ打印机可快速成型 ， 模型材料成本低 ， 教师可打 印出较多模型分发给学生。 再如 ， 山地地形类型多样 ， 包括山谷 、 山脊 、 山麓 、 冲积扇 等。这几种地貌分布在山地的不同地段 ， 各 自特点和形成原 因也不尽相同 ， 学生容易混淆。 采用 ３ Ｄ打 印技术打印出山地 地形 的模型 ， 可帮助学生更近距 离地直观认识这几种地貌 。 由于安全 、 时间等 因素的 限制 ， 有些课外 实践活动学生 无法 实地进行 ， 这时教师就可运用 ３ Ｄ打 印技术将原定实践 目的地打印出来 ， 让学生更直观地感受并参 与到活动 中。三 维立 体实物相对于二维图片或视 频而言 ， 更具 吸引力 ， 也更 能激发学生探索 的兴趣。 ’教师还可 以带领学生开展 “ ３ Ｄ打印三维校园地图” “ 设 计家 园别墅” 等活动 ， 能大大激发学生设计的兴趣 ； ３ Ｄ打印将 学生 的构思转变为真实的立体彩色模型 ， 把抽象的概念和设 计带入 现实生 活中 ， 使学习活动更为生动 ， 能有效激发学 生 实践 的积极性 ， 提高学习热情。这个 过程需要学生的实践操 作， 从设计到打印都 由学生 自主参与完成 ， 有利 于促进其 操 作能力 、 观察能力和制作能力的发展 ， 进而全面提高动手 能 力和参与能力 。 在实践学 习活动过程 中， 学生 的动手能力 、 设 计能力和创新能力等得到全面发展和提高 ， 这是推动学生创 新精神和创造能力发展 的重要环节 ， 对培养创新型人才具有 积 极 意 义。 三、 为 教 师教 学效 果 及 学 生 学 习效 果 提 供 实 时 互 评 的依
