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【3D列印應用】小腦袋大爆發！3D列印結合數學的夏令營！

湯尼博士與4、5年級的學生，透過3D列印找到數學夏令營的樂趣。有時為了讓孩子們對課程內容感興趣，反而要走出戶外──這就是數學夏令營的宗旨。
湯尼博士與當地學區合作，帶領一群有數學潛力的4、5年級學生參與訓練營。該計畫主要涵蓋四個項目，分別結合了3D列印、樂高機器人、動手實作和個性化指導。營地從早上7:30到下午1點開放，並提供早、午餐和交通。



如果要學生在暑假做數學題會哀鴻遍野，那參加夏令營就大不相同了！首先，他們更換稱謂和衣服，讓一切變得輕鬆容易。他們還會在早上玩數學相關的遊戲（Uno、War和Mancala），再休息半小時；你在這裡看不到教科書或工作表；重點是「讓數學有趣的融入生活」。
學生們對3D列印機都感到新奇，湯尼博士從過往經歷中招募了最活潑、且有吸引力的老師到營隊教書，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來啟發學生，TinkerCad線上軟體也提供免費的建模教學。完成教學後，學生們要挑戰為營隊製作一枚獎牌。每個學生都設計自己的獎章並反映他們獨特的想法和個性。他們很快理解組合塊面在建模中的重要性，列印失敗也是學習中很重要的一環。



體驗失敗的列印品或努力設計原型的最大好處是：在學習與掙扎的效益發展階段會刺激學生思考及成長，進而學習找到解決辦法。

當學生能夠透過堅持和嘗試不同的技術來解決問題時，這些方法就會產生「效益競爭」。這比專注於獲得「正確答案」要好得多。湯尼博士告訴他的學生：「當你出社會工作時，不會有教科書讓你翻閱並提供正確答案。」現實生活中的問題很混亂、而且定義不明確；在你做出決定並嘗試之前，很難判斷結果是對或錯。



3D列印的優點在於失敗成本低，讓學生得以不斷修改成品並糾正錯誤。對學生而言，這種方法比起一堆紅色圈圈的考卷告訴他們哪裡錯了，或是電腦計算他們答對多少題目的得分這樣的方法更能理解和真實。
一旦學生掌握基礎知識，老師就可以透過合併3D列印和Minecraft讓他們更加興奮！他們創造了一個世界，首先用方格紙創造生物、再使用操縱塊──最後用3D設計。最後學生們可以將角色上傳到全世界並播放，同時一邊列印縮小版的原型。為了更加連結與數學的關係，老師教他們關於點、線、面的內容，並要求他們在繪圖和塊體創作中使用這些程式碼。



當微縮模型完成列印時，他們鼓勵學生再製作其他物品，如熱水浴缸和遊樂場。他們還被要求計算每個角色佔用的空間量，使用原型中製作的操縱塊來理解他們應用於設計的立方測量單位。
透過這個專案學生會對幾何形狀、表面積、體積和周長間的差異有深刻的理解，並且對平面、頂點和X、Y坐標有清楚的概念。除了體驗建立模型並以3D列印出來的技術外，他們還能夠看到列印機在隔天仍不間斷地運作。



為期兩週的夏令營結束時學生們都很不捨，並希望整個學年都能繼續。特別感謝Lucille B. DuPont基金會的慷慨資助，讓他們能夠提供課後充實課程。雖然正在考慮許多選項，但3D列印肯定會成為規劃中的重要部分。我們為參加營地的教師、行政人員和學生的辛勤工作感到敬佩，也覺得將Ultimaker 3D列印帶入課堂與課外的想法非常有趣又實用。目前也有愈來愈多教育機構引進3D列印機，希望很快我們也能看到台灣自己的應用例子。

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