视障学生参与3D打印制模案例研究

国家工业和信息化部等部门印发的《增材制造产业发展行动计划（2017—2020年）》，提出“3D打印+创新教育”。3D打印是通过逐层堆叠方式，将数字模型转化为实体零件的先进制造技术，具有高度的灵活性和个性化等特点。目前，盲校多用平面图形或者实物作为教具，其空间局限性导致学生感知结构复杂或体积较大的物体受限。因此，把三维模型打印出来，对视障学生触摸、感知物体的形状、空间会有很大的帮助。

一、3D打印技术对视障学生的意义

当前国内3D打印的教学应用正在普遍开展，但不可否认的是，3D打印在盲校教学中的实践探索还相对较少。《盲校义务教育语文课程标准》指出，盲校语文课程应特别关注学生的个体差异，科学评估学生的特殊需要；应重视学生视觉缺陷的补偿，充分利用辅助技术，支持其更好地学习语文，促进其语文素养的提高。

借助3D打印技术的三维优势，遵循课标要求，我们在教学中积极开展实践，深入分析学生的认知模式、学习水平等，以精准匹配教学设计与学生实际需求，促进学生高效学习。

二、3D打印技术在语文教学中的应用案例

本课题研究中，参与3D打印制作模型的学生为郑州市盲聋哑学校盲三年级的14名学生。为全面把握学生特点，我们通过问卷进行了调查。回收的问卷显示：所有学生皆为“经验型”学习者，对3D打印虽有所闻但缺乏认知；93%的学生表示非常感兴趣，其余7%的学生较感兴趣；学生一致倾向于教师指导与同伴合作的学习模式。此外，学生对参与3D打印制作模型有所担心，主要原因是认为3D打印技术复杂，对掌握这门新技术没有信心。

为确保制作活动安全高效，我们遵循组间同质性与组内异质性原则，把14名学生（低视力生3人、全盲生10人、1名盲且自闭生）均衡分成三组。同时，邀请本校熟悉3D打印的高中学段的听障学生协助视障学生，形成以学生为主体，教师为主导，听障辅助全盲、低视力与全盲共同合作的教学方式。

根据学生的认知发展特点及实践主题，我们选取了模型设计与拼装部分作为实践重点，采取适当的指导方法，引导学生通过参与设计3D打印认识客观事物，发展自身能力。具体教学实践以三年级课文《赵州桥》中的“赵州桥”为打印对象，具体实践过程如下。

创设情境。教师创设与学科相关的知识情境，激发学生兴趣，使学生快速进入学习状态。低视力学生可以查阅3D打印以及赵州桥相关知识。教师播放相关视频，并展示已有的赵州桥模型，带学生进行模型数据测量。

教师引导。全盲学生通过预习课文，低视力学生通过视频与文字相结合的方式，初步认识赵州桥。在此基础上，教师借助已有模型，引导学生感受桥的形状、大小、结构等。教师将赵州桥的坚固和巧妙之处，如“圆弧拱”和“敞肩拱”等对应在桥身的具体位置介绍给学生，让学生理解从“半圆形拱”到“圆弧拱”的创新不仅使桥身更加美观，也让坡度变缓，便于人们通行。低视力学生借助残余视力近距离观察感知模型，能较清晰地勾勒出赵州桥模型全貌。在教师的引导下，低视力学生帮助组内全盲同学触摸细节，共同探讨，加深对赵州桥的理解。

合作实践。因3D打印的复杂性，教师要对CAD软件、打印机、打印材料及常用工具进行介绍，听障学生协助所在小组的视障学生熟悉相关软件和工具，并协助所在小组成员完成模型测量。在教师确认后，再进行合适的模型参数设计。

在进行3D打印之前，教师与听障学生共同辅助视障学生认识3D打印机，了解打印材料、逐层打印工作原理等。在教师的帮助下，低视力学生尝试进行送入打印材料等相关简单操作。组件打印完成后，由听障学生辅助视障学生完成后期处理，如去除支撑材料、表面打磨及局部修复等，确保模型的质量和完整性。

各零部件处理完后，教师提出问题，学生结合问题进行组装。在学生合作组装赵州桥模型过程中，教师巡视指导，及时答疑，确保操作安全。小组展示作品时，让大家以“在设计和建模过程中你最感兴趣的部分”“你认为最难的是哪部分”和“你有哪些收获”为主题，讲述体验过程，教师进行记录。

实践过程与结果显示，表现最好的是一名全盲学生，其阅读能力和生活知识储备能力较强；低视力学生，尤其是生活知识储备较丰富的学生，对模型的兴趣度略低于全盲学生。对比传统课堂，案例中的学生参与设计3D打印，并使用自己参与打印出的赵州桥模型开展直观教学，学生的学习积极性、知识理解力以及对赵州桥的认知能力显著提高，纷纷表示认可这样的课堂形式。

三、总结与展望

通过视障学生参与3D打印制作模型案例的研究，我们初步探索出听障学生与视障学生合作完成3D打印制作模型的基本方法、基本技术、实践经验及基本能力。整个过程中，学生亲自动手更容易发现已有经验的不足，获得的直接经验印象更加深刻。从案例中可以发现3D打印在创新教学中发挥着重要作用，有利于提高学生学习效率，培养其主动探究和团队精神。

案例研究受条件限制，也存在不足之处。第一，模型较小，无法呈现石板上的浮雕，今后我们将尝试用局部精细化的方式单独打印出石板模型。第二，视障学生由于信息技术能力及生活知识不足，即使在老师的辅导下，经验较少的学生也需多次触摸才能正确认识赵州桥的局部。第三，本次实践仅在盲小学三年级14名学生中开展，样本量较小，得出的规律和方法不具有普遍性，有待进一步推广完善，以提高所得经验的适用性。

尽管本次实践存在着许多不足之处，也有一定的局限性，但开辟了一条以3D打印技术赋能视障学生认知发展的新路径。我们坚信，随着科学技术的进步和教育理念的不断更新，将为视障学生开启更多的学习与成功的可能性，鼓励他们在学习与成长的道路上自信前行。

（本文系2023年度河南省基础教育教学研究项目“运用3D技术提升低年级视障学生认知能力研究”的研究成果之一，课题编号：JCJYB2338010099）

（责编佳琪）