3D打印技術(shù)的校本課程研究

張玲

摘要：在“互聯(lián)網(wǎng)+”的大背景下，3D創(chuàng)客教育慢慢進(jìn)入人們視線，各類(lèi)3D創(chuàng)客空間也如雨后春筍般步入中小學(xué)課程建設(shè)中。龍虎塘實(shí)驗(yàn)小學(xué)將3D打印技術(shù)融入詩(shī)意課程建設(shè)中，開(kāi)設(shè)了“3D創(chuàng)客”特色課程。該課程遵從“情趣、靈動(dòng)、向美”的信息學(xué)科“詩(shī)意課堂”規(guī)程，已在學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐能力、思維創(chuàng)造能力以及自主學(xué)習(xí)能力上取得了一些成效，也積累了一些生動(dòng)案例，以期為學(xué)?！霸?shī)意課程”建設(shè)與研究添磚加瓦。

關(guān)鍵詞：3D打印技術(shù);特色課程;課程建設(shè)

一、引言

新時(shí)代的教育，是以培養(yǎng)創(chuàng)新精神和創(chuàng)造能力的新型人才，推動(dòng)社會(huì)的發(fā)展和進(jìn)步為使命的教育。近年來(lái)，3D打印技術(shù)在基礎(chǔ)教育教學(xué)中的應(yīng)用越來(lái)普及，但是如何發(fā)揮3D打印技術(shù)的教育作用，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維能力，仍然有很多問(wèn)題亟待解決。

常州市新北區(qū)龍虎塘實(shí)驗(yàn)小學(xué)（以下簡(jiǎn)稱龍?。┮耘囵B(yǎng)“陽(yáng)光、靈動(dòng)、文雅”的詩(shī)意學(xué)生形象為目標(biāo)。在信息技術(shù)選修課程中融入了信息學(xué)科詩(shī)意課堂的校本課程的研究，讓六年級(jí)學(xué)生從繁重的課業(yè)中解脫出來(lái)，為思維插上想象的翅膀，打通從“想象-建模-實(shí)體”的渠道，開(kāi)設(shè)了“3D打印創(chuàng)客”特色校本課程。

二、3D打印技術(shù)在基礎(chǔ)教育研究領(lǐng)域現(xiàn)狀

3D打印技術(shù)，學(xué)名為“快速成型技術(shù)”，是一種以數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)，運(yùn)用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料，通過(guò)逐層打印的方式來(lái)構(gòu)造物體的技術(shù)。【1】近年來(lái)，隨著3D打印技術(shù)的成熟，已在航海、航天、醫(yī)學(xué)、建筑等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。而在教育領(lǐng)域，國(guó)內(nèi)外的研究者們也紛紛投身于3D打印技術(shù)研究。例如如英國(guó)教育部開(kāi)展了一項(xiàng)為期一年的試驗(yàn)項(xiàng)目，以21個(gè)學(xué)校為試點(diǎn)，將3D打印技術(shù)應(yīng)用到數(shù)學(xué)、物理、工程和設(shè)計(jì)等課程中?！?】美國(guó)杜克大學(xué)成立了3D打印實(shí)驗(yàn)室，通過(guò)掃描化石，為來(lái)自遠(yuǎn)古時(shí)代的生物遺骸創(chuàng)建了詳細(xì)的3D圖像。在我國(guó)，主要以信息技術(shù)拓展課或者校本課程的形式逐步走進(jìn)中小學(xué)課堂?！?】綜上所述，3D打印技術(shù)在基礎(chǔ)教育領(lǐng)域的蓬勃發(fā)展指日可待，但如何有效且系統(tǒng)地開(kāi)展3D打印課程，如何讓3D打印技術(shù)與學(xué)科進(jìn)行有效融合，還是亟待我們解決的問(wèn)題。

三、案例：“3D打印創(chuàng)客”詩(shī)意課程教學(xué)實(shí)踐

龍小以信息技術(shù)選修課為載體進(jìn)行了大膽的嘗試。在六年級(jí)信息技術(shù)課中加入了“3D打印創(chuàng)客”課程，該課程為期一學(xué)期，面向全體六年級(jí)同學(xué)開(kāi)設(shè)。

1.課程目標(biāo)

“3D打印創(chuàng)客”選修課程以國(guó)家課程改革綱要為指導(dǎo)，結(jié)合我校詩(shī)意課程發(fā)展實(shí)際進(jìn)行教學(xué)。本課程的具體建設(shè)目標(biāo)包括：（1）通過(guò)系統(tǒng)的學(xué)習(xí)，了解3D打印技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀，形成初步的3D制造概念、3D建模的方法和3D作品鑒賞能力。（2）熟練掌握青少年三維創(chuàng)意設(shè)計(jì)軟件3D One的基本指令，能利用該款軟件進(jìn)行自由創(chuàng)作三維模型。（3）通過(guò)動(dòng)畫(huà)創(chuàng)作、解決生活小問(wèn)題、豐富課余生活等情境寓教于樂(lè)，營(yíng)造濃厚的學(xué)習(xí)氛圍，讓學(xué)生在模仿中思考，在思考中創(chuàng)造。

（1）你所不知道的3D打印。第一講主要向?qū)W生講授3D打印的“前世今生”，通過(guò)實(shí)物展示、視頻鏈接、網(wǎng)絡(luò)資源共享等方式了解3D打印技術(shù)。第二講則帶學(xué)生參觀3D創(chuàng)客教室，通過(guò)直觀的作品欣賞，以及3D打印機(jī)工作原理的探索親密接觸3D打印。第三講則回歸設(shè)計(jì)本身，了解設(shè)計(jì)模型的軟件——3D One，并自己簡(jiǎn)單動(dòng)手試一試建模過(guò)程。

（2）學(xué)習(xí)的好伙伴。本章節(jié)從學(xué)生的學(xué)習(xí)需求出發(fā)，鼓勵(lì)學(xué)生自己設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)用的個(gè)性小物件。起初，學(xué)生控制不好物品的尺寸大小，經(jīng)過(guò)科學(xué)測(cè)量，與市場(chǎng)上的學(xué)習(xí)物件進(jìn)行比對(duì)，從而最終設(shè)計(jì)出自己專屬的學(xué)習(xí)物件。最后，還在美術(shù)老師的指導(dǎo)下進(jìn)行個(gè)性涂色，讓單一顏色的物品變得更加美觀。

（3）生活的好幫手。通過(guò)母親節(jié)和父親節(jié)的節(jié)日背景，進(jìn)行情境教學(xué)。逐步引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)出貼合實(shí)際，并為生活服務(wù)的小物件。如：給媽媽送上的驚喜母親節(jié)禮物，給爸爸解決工具尺寸的煩惱等。學(xué)生通過(guò)3D One進(jìn)行三維設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)出模型并打印后，再進(jìn)行顏色美化。

2.課程實(shí)施成效

（1）激發(fā)了學(xué)生的創(chuàng)作熱情

通過(guò)貼合學(xué)生實(shí)際生活的主題教學(xué)，再結(jié)合符合青少年操作實(shí)際的3D One軟件，讓學(xué)生設(shè)計(jì)出所見(jiàn)即所得的三維立體模型，極大地激發(fā)了學(xué)生的求知精神，豐富了學(xué)生的創(chuàng)造能力

（2）提升了學(xué)生的思維能力

學(xué)生在建模的過(guò)程中，完成了從平面到立體的思維轉(zhuǎn)變，從三視圖的視角觀察所設(shè)計(jì)的物品，如何進(jìn)行基本實(shí)體的個(gè)性組合，如何對(duì)立體圖形進(jìn)行加減運(yùn)算，如何進(jìn)行倒角、放樣、掏空等命令，對(duì)學(xué)生的空間思維能力和計(jì)算思維能力都提出了更高的要求。

四、結(jié)束語(yǔ)

經(jīng)過(guò)一學(xué)期的探索與實(shí)踐，“3D打印創(chuàng)客”特色課程獲得了一些成績(jī)，學(xué)生的動(dòng)手能力和思維能力都有了顯著提升，課程也獲得了老師和學(xué)生們的一致好評(píng)。隨著信息的快速更新迭代，技術(shù)的飛速發(fā)展。在已經(jīng)讓此課程生根的同時(shí)，如何讓課程發(fā)芽開(kāi)花，如何為學(xué)生提供更豐富的創(chuàng)作空間，如何讓該課程系統(tǒng)化實(shí)施，還是今后需要繼續(xù)探討的話題。今后，“3D打印創(chuàng)客”特色課程還需在打開(kāi)學(xué)生思維限制，打通學(xué)科融合壁壘方面進(jìn)行實(shí)踐，相信這門(mén)課程會(huì)不斷充實(shí)和完善起來(lái)。

參考文獻(xiàn)

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[2]李柯影，鄭燕林.3D打印技術(shù)在中小學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用——以英國(guó)中小學(xué)課堂引進(jìn)3D打印技術(shù)項(xiàng)目為例[J].現(xiàn)代教育技術(shù)，2015，25（04）：108-114.

[3]王正玉. 小學(xué)3D打印課程的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)研究[D].上海師范大學(xué)，2014.