摘要：在当今数字化时代，人工智能（AI）与3D打印技术正以前所未有的速度发展，并逐渐渗透到各个领域。将AI赋能3D打印引入高中信息技术课堂，不仅能够为学生提供更加直观、生动的学习体验，还能激发学生的创新思维和实践能力，使学生更好地适应未来科技发展的需求。因此，探索AI赋能3D打印在高中信息技术课堂中的智能建模与创造力培养路径具有重要的现实意义。

关键词：AI；3D打印；高中信息技术课堂；智能建模；创造力培养

1.AI赋能3D打印在高中信息技术课堂的应用优势

1.1.提升智能建模效率和质量

在高中信息技术课堂中，AI赋能3D打印极大地提升了智能建模的效率和质量。传统的3D建模方式，学生可能需要花费大量时间学习复杂的软件操作，且构建一个简单模型可能就需要数小时甚至数天。而引入AI技术后，学生利用智能算法和预设模板，能够快速生成基础模型框架。例如，在设计一个简单的手机支架模型时，借助AI，学生在短短10-15分钟内就能完成初步建模，效率提升了数倍。此外，AI还能依据学生设定的不同场景和功能需求，对3D模型进行多样化的创新设计。以建筑模型为例，若学生需要设计一个适应特定地理环境和气候条件的住宅模型，AI可以快速调用相关地理和气候数据，结合建筑设计原理，在几分钟内生成多种不同风格和布局的设计方案供学生选择。这不仅节省了学生大量的构思和设计时间，还能拓宽学生的设计视野，让他们接触到更多新颖的设计思路。而且，AI的智能纠错功能在建模过程中发挥着重要作用，当学生在操作过程中出现失误或模型存在潜在问题时，AI能及时发出提示并给出修正建议，将因操作失误导致的建模失败率从约20%降低到5%以下，进一步保障了智能建模的质量和效率。

1.2.激发学生创造力和创新思维

AI赋能3D打印能极大地激发高中学生的创造力和创新思维。在传统的高中信息技术课堂中，学生往往只能通过理论学习和简单的操作来了解知识，缺乏真正发挥创造力的空间。而引入AI赋能的3D打印技术后，学生可以将自己的奇思妙想通过虚拟建模软件转化为实际的3D模型。例如，据相关教育研究机构统计，在采用了该教学模式的学校中，超过70%的学生能够提出至少一个具有创新性的设计方案，比传统教学模式下学生的创新方案提出率提高了近30%。AI技术还能为学生提供智能辅助设计功能，当学生在设计过程中遇到困难时，AI可以根据学生已有的设计元素提供多种可行的改进建议，这使得学生能够不断拓展思维边界，探索更多的设计可能性，从而培养出更具创造力和创新思维的能力。

2.智能建模与创造力培养的教学目标与内容设计

2.1.教学目标设定的依据和原则

教学目标设定需综合考虑多方面因素，遵循一定依据与原则。从依据来看，一方面要紧密结合高中信息技术课程标准，该标准明确了学生在信息技术领域应掌握的知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观等要求，是教学目标设定的根本遵循。例如，课程标准中对于3D建模与打印部分，强调学生要了解基本原理、掌握相关软件操作并能进行简单创作。另一方面，要充分考虑学生的实际情况，包括学生的信息技术基础、认知水平和兴趣爱好等。据调查，本校高一年级学生中有约60%的学生接触过简单的图形绘制软件，但对于3D建模软件的了解仅为20%左右。在原则方面，首先要具有明确性，教学目标应清晰具体，让学生和教师都清楚知道要达到的学习成果。比如，明确学生在课程结束后能够独立完成一个简单的3D模型设计。其次，要具有可衡量性，教学目标应该能够通过具体的指标或任务来衡量学生是否达成。例如，通过学生提交的3D模型作品的复杂度、创新性等方面进行评估。此外，还需遵循可行性原则，教学目标要在教学时间、教学资源等条件允许的范围内能够实现。然而，这种目标设定也存在一定局限性，比如可能过于注重可衡量的目标，而忽略了一些难以量化但同样重要的能力培养，如学生的团队协作精神和自主探索能力。与传统的以知识传授为主的目标设定相比，这种基于课程标准和学生实际的目标设定更注重学生的综合能力培养和实践操作，但在实施过程中可能需要更多的教学资源和时间投入。

2.2.教学内容的选择与组织

在高中信息技术课堂中，教学内容的选择与组织对于实现AI赋能3D打印的智能建模与创造力培养目标至关重要。在选择教学内容时，应涵盖基础的3D建模知识，如三维空间概念、基本几何形状的构建等，这能让学生快速入门，约占总内容的20%。同时，引入AI算法在3D打印中的应用，如自动优化模型结构、根据输入参数生成模型等，这部分内容能体现课程的前沿性，占比约30%。还需加入实践项目，让学生运用所学知识完成实际的3D打印作品，占比50%。

在组织教学内容方面，采用循序渐进的方式。先通过理论讲解让学生了解基本概念和原理，再进行简单的案例演示，最后让学生自主实践。这种设计的优点在于，能让学生系统地掌握知识和技能，将理论与实践紧密结合，提高学生的学习兴趣和动手能力。然而，其局限性在于对教师的专业要求较高，需要教师具备AI和3D打印的综合知识；同时，实践环节可能会受到设备和材料的限制。

与传统的3D打印教学内容相比，传统教学可能更侧重于手动建模，缺乏AI技术的应用。而本设计引入AI技术，能让学生接触到更先进的方法，培养学生的创新思维和解决复杂问题的能力。但传统教学在基础知识的传授上可能更为扎实，而本设计可能在基础训练的深度上有所欠缺。

3.AI赋能3D打印的教学实施策略

3.1.基于项目式学习的教学方法

基于项目式学习的教学方法在AI赋能3D打印的高中信息技术课堂中具有显著优势。教师可围绕一个具体的3D打印项目，如设计并打印一个具有特定功能的小型家居用品，将学生分成小组开展项目。首先，引导学生明确项目目标与要求，例如这个家居用品要具备收纳和装饰功能，尺寸需控制在一定范围内等。在项目实施过程中，学生借助AI工具进行创意构思和建模。据相关教学实践统计，约80%的学生在使用AI辅助设计后，创意方案的数量比传统设计方法增加了30%。同时，学生通过团队协作，共同解决遇到的问题，如优化模型结构、调整打印参数等。教师则扮演引导者和支持者的角色，适时提供技术指导和反馈，帮助学生不断完善项目成果。最终，学生完成项目并进行展示和评价，这种方式不仅提升了学生的3D打印技能和AI应用能力，还培养了他们的团队合作精神和问题解决能力。

3.2.融合线上线下的教学模式

融合线上线下的教学模式是AI赋能3D打印教学的有效策略。在线上，教师可以利用丰富的网络资源，如专业的3D建模教学视频、在线课程平台等，为学生提供多样化的学习资料。例如，教师可以推荐像Tinkercad、Fusion 360等在线3D建模工具的官方教程视频，让学生根据自己的进度进行学习。同时，通过线上学习社区，学生可以交流学习心得、分享作品。在线下，教师可以组织实践活动，让学生亲身体验3D打印的过程。比如开展3D打印工作坊，让学生在教师的指导下进行实际操作，提高他们的动手能力。教师还可以组织小组项目，促进学生之间的合作与交流。线上线下相结合的教学模式，既能让学生获得系统的理论知识，又能提高他们的实践能力，从而更好地掌握3D打印技术。

4.结语

综上所述，要深入优化教学模式和课程设计，构建科学完善的教学评价体系，例如通过设置创造力量化指标，像创意新颖度、方案可行性等，来精准评估学生的创造力发展。进一步拓展AI技术在3D打印中的应用，引入更先进的AI算法和工具，为学生提供更强大的智能建模支持，从而更好地培养学生的创新思维和实践能力，推动高中信息技术教育的智能化发展。

参考文献：

[1]王月月，张惠，王建虎，等.校企双向赋能的企业新型学徒制人才培养模式的构建[J].模具技术， 2022（5）：56-63.DOI：10.3969/j.issn.1001-4934.2022.05.010.