基于3D打印技術(shù)的課程設(shè)計(jì)與開發(fā)

本活動方方案主要基于長春中國光學(xué)科學(xué)科技館“光的時代”展廳的“3D打印”等展品，面向小學(xué)高年級學(xué)生和初中學(xué)生而設(shè)計(jì)開發(fā)的一系列創(chuàng)意教育活動課程。通過本次活動的學(xué)習(xí)，培養(yǎng)青少年的立體空間想象思維能力和創(chuàng)新性思維能力，進(jìn)一步提高青少年的創(chuàng)新能力。通過3D打印創(chuàng)意教育活動課程中，使學(xué)生們在活動課程中感受前沿技術(shù)魁力的同時，可以將自己心中的想法迅速地通過動手變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。

1、活動設(shè)計(jì)的歷史背景

3D打印技術(shù)已經(jīng)逐漸成為大家關(guān)注的熱點(diǎn)，目前3D打印技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用到各個領(lǐng)域，比如工業(yè)、醫(yī)療、軍事、機(jī)械部件、土木工程等。隨著科技及生活水平的逐漸提高，3D打印技術(shù)也越來越多的應(yīng)用到人們的日常生活當(dāng)中。3D打印技術(shù)出現(xiàn)在20世紀(jì)90年代中期，

但是國內(nèi)的3D打印技術(shù)確實(shí)在最近十年內(nèi)猜得到快速的發(fā)展，剛開始時相關(guān)企業(yè)知識了解這種新型的技術(shù)但卻并不認(rèn)可，一方面是因?yàn)椴荒苄纬梢?guī)模導(dǎo)致加工成本很高，另一方面是因?yàn)榇蠖鄶?shù)企業(yè)沒能擺脫傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)制造模式的束縛。導(dǎo)致國內(nèi)的發(fā)展相對緩慢。但是在最近幾年間3D打印技術(shù)的應(yīng)用范圍越來越廣泛，小到普普通通的百姓家的鍋碗瓢盆，大到關(guān)系到國家發(fā)展的重點(diǎn)工程以及國防事業(yè)，幾乎很多領(lǐng)域都能都發(fā)現(xiàn)3D打印技術(shù)的身影。他的服務(wù)對象不受行業(yè)模式的限制，因?yàn)閷τ诩庸さ牟考?，只需要提供所需加工?D數(shù)據(jù)模型或相關(guān)原始模型，導(dǎo)入3D打印機(jī)可以進(jìn)行加工。其中對于3D打印技術(shù)需求較大行業(yè)中包括政府機(jī)構(gòu)、醫(yī)療設(shè)備、航空航天、教育業(yè)、高科技研發(fā)以及制造業(yè)等。

2、活動的設(shè)計(jì)與實(shí)施

本次創(chuàng)意教育活動課程設(shè)計(jì)目前開發(fā)分為四個階段。分別為“初級活動課程”“中級活動課程”“高級活動課程”“創(chuàng)意活動課程”。課程設(shè)計(jì)難度采用螺旋式上升設(shè)計(jì)。初期，教會學(xué)生認(rèn)識和學(xué)會使用3D打印筆，并能夠創(chuàng)作出簡單的平面作品。中期，在學(xué)生有了一定的基礎(chǔ)之上時，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會利用平面和平面拼接的方法來簡單創(chuàng)意制作立體空間模型。后期，學(xué)生掌握所有的創(chuàng)作技巧之后，教會學(xué)生空中直接立體創(chuàng)作空間模型的制作方法?！俺跫壔顒诱n程”為3D創(chuàng)意打印之認(rèn)識3D打印，“中級活動課程”為3D創(chuàng)意打印之埃菲爾鐵塔軸對稱之美，“高級活動課程”為3D創(chuàng)意打印之椅子設(shè)計(jì)與創(chuàng)意，“創(chuàng)意活動課程”為3D創(chuàng)意打印之會飛的竹蜻蜓，前三節(jié)活動課程安排為個半小時，最后一節(jié)活動課程時間為兩個小時。所有創(chuàng)意教育活動課程均采用探究式教學(xué)法，強(qiáng)調(diào)在“做中學(xué)”，活動的過程中注重培養(yǎng)學(xué)生的動手能力、學(xué)生間的協(xié)作、分享、交流能力。

“初級活動課程”中教師帶領(lǐng)學(xué)生到展品“3D打印”展品處，引導(dǎo)他們體驗(yàn)展品。這個展品配備科技輔導(dǎo)員，他們會耐心地了解3D打印技術(shù)，并引導(dǎo)他們體驗(yàn)制作展品。隨后，教師引導(dǎo)學(xué)生回顧舊知識并教授新知識，教會學(xué)生3D打印技術(shù)和初步學(xué)會使用3D打印設(shè)備。教師發(fā)紙膜、布置教學(xué)任務(wù)，小組討論3D打印筆的使用技巧并完成繪制蝴蝶。完成后，小組繼續(xù)討論，如何設(shè)計(jì)一個支架讓蝴蝶“飛”起來。最后，學(xué)生交流分享學(xué)習(xí)心得。

“中級活動課程”中教師會帶領(lǐng)學(xué)生把數(shù)學(xué)中的軸對稱圖形和3D打印結(jié)合在一起進(jìn)行教授，有了“腳手架”之后小組分組討論如何利用3D打印設(shè)備來制作軸對稱模型，對于基礎(chǔ)不扎實(shí)的孩子，教師會給予進(jìn)一步的引導(dǎo)。

“高級活動課程”中教師會教授立體繪制模型技巧，由于該技巧對使用材料要求較高，課中會先分析不同材料的特點(diǎn)，學(xué)生歸納總結(jié)，得出結(jié)論。老師在教授學(xué)生技巧之后會教授學(xué)生仍能夠進(jìn)行藝術(shù)創(chuàng)作的基本方法，學(xué)生分組頭腦風(fēng)暴討論如何設(shè)計(jì)一把舒適的椅子，然后進(jìn)行創(chuàng)作，繪制模型，并交流分享。

“創(chuàng)意活動課”會帶領(lǐng)學(xué)生討論傳統(tǒng)制作竹蜻蜓的方法和用3D打印設(shè)備來制作蜻蜓的異同點(diǎn)，并利用3D打印設(shè)備制作不同的竹蜻蜓來探究影現(xiàn)象竹蜻蜓飛行高度的因素，并交流分享制作經(jīng)驗(yàn)心得。

3、活動設(shè)計(jì)創(chuàng)新及特點(diǎn)

本次活動將創(chuàng)新的理念貫穿至創(chuàng)意教育活動課程中·學(xué)生們在活動課程中感受前沿技術(shù)魅力的同時，可以將自己心中的想法迅速地通過動手變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。開展這次活動為學(xué)生營造一個思維碰撞、開放的學(xué)習(xí)氛圍。學(xué)生在這次活動中可以輕松學(xué)習(xí)，通過輔導(dǎo)教師的講解，培養(yǎng)他們的創(chuàng)新能力，培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)合作意識。更多的是為了實(shí)現(xiàn)學(xué)生自我價值，在的世界的學(xué)習(xí)，極打的發(fā)揮學(xué)生的創(chuàng)造力。

在本次創(chuàng)意教育活動課程中，課程設(shè)計(jì)將科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)巧妙地融合在一起，強(qiáng)調(diào)學(xué)生在做中學(xué)，并且學(xué)生能夠基于真實(shí)的生活中的問題境，用“科學(xué)家的眼光”來發(fā)現(xiàn)問題，能夠回歸現(xiàn)實(shí)中解決問題。學(xué)生們可以將自己心中的想法迅速地通過動手變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。要求學(xué)生能夠在獨(dú)立思考問題的同時進(jìn)行小組協(xié)作，培養(yǎng)學(xué)生合作精神，注重培養(yǎng)學(xué)生學(xué)會交流、學(xué)會分享。本創(chuàng)意教育活動知識性、趣味性、互動性強(qiáng)，活動器材簡單易操作，教師易于把控?；顒拥膭?chuàng)新性還在于不僅僅局限于在這次活動中開展，在正式教育、非正式教育環(huán)境下均適宜。

4、結(jié)束

我們希望通過本次活動能夠達(dá)到如下幾個方面：

（1）通過教師正確引導(dǎo)，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造力和想象力。

（2）通過在做中學(xué)，鼓勵學(xué)生熱愛動手，勇于實(shí)踐，激發(fā)學(xué)生對科學(xué)的熱愛，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)精神和正確對待科學(xué)的態(tài)度。

（3）通過正確規(guī)范的使用操作對學(xué)生進(jìn)行美育教育和安全操作的教育。