關(guān)注核心素養(yǎng)玩轉(zhuǎn)3D打印課程

姚國平

【摘 ? 要】3D打印課程的開發(fā)應(yīng)以核心素養(yǎng)為目標(biāo)，基于學(xué)生差異，對(duì)信息技術(shù)課程進(jìn)行拓展和延伸。課程實(shí)施要從教學(xué)環(huán)境、學(xué)習(xí)方式、課后拓展、多元評(píng)價(jià)等幾方面落實(shí)核心素養(yǎng)，使之成為一門培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新素養(yǎng)、技術(shù)素養(yǎng)、人文素養(yǎng)的創(chuàng)新型課程。

【關(guān)鍵詞】核心素養(yǎng);3D打印課程

業(yè)內(nèi)普遍認(rèn)為，3D打印是創(chuàng)客教育的一部分。但筆者認(rèn)為，3D打印課程不僅是創(chuàng)客教育的一部分，也是信息技術(shù)課程的拓展和延伸，更是一門創(chuàng)新型課程。雖然創(chuàng)客教育方興未艾，但并未形成完善的課程體系，比照國內(nèi)外創(chuàng)客教育，其數(shù)字化項(xiàng)目模塊與信息技術(shù)課程中的內(nèi)容存在較大相似度，如機(jī)器人教學(xué)、創(chuàng)意編程等。信息技術(shù)課程教學(xué)為創(chuàng)客教育提供了知識(shí)與技術(shù)的支撐，而創(chuàng)客教育的創(chuàng)新、創(chuàng)造理念又契合了信息技術(shù)教育的核心素養(yǎng)，兩者可謂相得益彰。

一、課程探索：關(guān)注核心素養(yǎng)

（一）理論引領(lǐng)，探索課程之本

大衛(wèi)·庫伯在梳理總結(jié)了約翰·杜威、庫爾特·勒溫、皮亞杰三人的經(jīng)驗(yàn)學(xué)習(xí)模式的基礎(chǔ)上提出了經(jīng)驗(yàn)學(xué)習(xí)圈理論。他認(rèn)為經(jīng)驗(yàn)學(xué)習(xí)過程分為四個(gè)環(huán)形結(jié)構(gòu)，包含具體經(jīng)驗(yàn)、反思性觀察、抽象概念化和主動(dòng)實(shí)踐，任何學(xué)習(xí)都應(yīng)遵循此“學(xué)習(xí)圈”。具體經(jīng)驗(yàn)是指讓學(xué)習(xí)者經(jīng)歷具體的、全新的體驗(yàn);反思性觀察是指學(xué)習(xí)者經(jīng)歷體驗(yàn)后對(duì)體驗(yàn)進(jìn)行體會(huì)、思考;抽象概念化是指學(xué)習(xí)者理解所觀察體驗(yàn)的內(nèi)容并吸收歸納成為合乎邏輯的概念;主動(dòng)實(shí)踐是要求學(xué)習(xí)者驗(yàn)證這些概念，并在制定策略、解決問題中加以運(yùn)用。

經(jīng)驗(yàn)學(xué)習(xí)圈理論對(duì)于3D打印課程的開發(fā)和實(shí)施有著關(guān)鍵的理論引領(lǐng)作用。3D打印課程不是純粹的模仿造物，而是教師基于學(xué)生已有經(jīng)驗(yàn)創(chuàng)設(shè)有趣的、符合學(xué)生實(shí)際的問題情境，帶領(lǐng)學(xué)生全身心投入到學(xué)習(xí)中去，在察看、思索、探究、感受、使用的過程中，使學(xué)生實(shí)現(xiàn)從簡(jiǎn)單模仿到自主創(chuàng)意設(shè)計(jì)的轉(zhuǎn)變。學(xué)生在3D打印課程的學(xué)習(xí)過程中學(xué)會(huì)學(xué)習(xí)、體會(huì)健康生活、體驗(yàn)實(shí)踐創(chuàng)新，回歸課程之本——核心素養(yǎng)的培養(yǎng)。

（二）立足實(shí)際，探索課程之源

3D打印課程，并非要將學(xué)生培養(yǎng)成能工巧匠，而是為了發(fā)展學(xué)生的計(jì)算思維、空間思維、設(shè)計(jì)思維和創(chuàng)新思維，聯(lián)通學(xué)生的虛擬世界、實(shí)體世界和內(nèi)心世界，激發(fā)創(chuàng)造力和想象力，提升核心素養(yǎng)。為實(shí)現(xiàn)這一培養(yǎng)目標(biāo)，3D打印課程在內(nèi)容編排上要注重學(xué)生的特點(diǎn)，結(jié)合生活實(shí)際，堅(jiān)持學(xué)以致用的原則，讓學(xué)生在作品的創(chuàng)作過程中體驗(yàn)造物之樂、生活之美。

（三）關(guān)注個(gè)體差異，構(gòu)建課程之形

由于學(xué)生在性格、氣質(zhì)、家庭生活、父母的工作閱歷和教育知識(shí)背景等方面存在差異，其學(xué)習(xí)能力也必然存在個(gè)體差異。因此，課程的設(shè)計(jì)應(yīng)從三個(gè)方面去關(guān)注學(xué)生的個(gè)體差異：第一，課程的各個(gè)環(huán)節(jié)要有主題，以便學(xué)生帶著問題去體驗(yàn)，在體驗(yàn)中解決問題。第二，設(shè)計(jì)多人協(xié)作的互動(dòng)環(huán)節(jié)，體驗(yàn)集思廣益，發(fā)揮互助共享不同思路解決問題的優(yōu)勢(shì)，培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神。第三，利用微課、微視頻、微作業(yè)等技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)分層設(shè)計(jì)、因材施教，讓不同層次的學(xué)生達(dá)成各自的預(yù)定目標(biāo)。

只有從培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)的目標(biāo)出發(fā)，密切關(guān)注“學(xué)習(xí)圈”的打造，3D打印才能從活動(dòng)的原胚上升到“課程”的形態(tài)。

二、課程實(shí)踐：落實(shí)核心素養(yǎng)

促進(jìn)核心素養(yǎng)的落實(shí)是3D打印課程開發(fā)的目的，有效實(shí)施課程是真正落實(shí)核心素養(yǎng)的關(guān)鍵。

（一）軟硬兼施，保障教學(xué)環(huán)境

盡管教師始終是課程實(shí)施的核心與主導(dǎo)力量，但學(xué)生也是課程開發(fā)與實(shí)施的重要成員。只有社會(huì)、教師、學(xué)生的全面參與和合作，才能最大限度地實(shí)現(xiàn)教育資源的最優(yōu)化和教學(xué)環(huán)境的最優(yōu)化。

3D打印實(shí)驗(yàn)室是激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、創(chuàng)作情感的硬件平臺(tái)，也是課程實(shí)施的基本保障。在實(shí)驗(yàn)室中，學(xué)生可以利用三維設(shè)計(jì)軟件（3D One）設(shè)計(jì)開發(fā)模型，并且通過3D打印機(jī)打出模型，實(shí)現(xiàn)創(chuàng)意由虛擬變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)的夢(mèng)想。創(chuàng)意思維的物化實(shí)現(xiàn)可以增強(qiáng)學(xué)生的三維空間想象能力，提升學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新的素養(yǎng)。

（二）任務(wù)驅(qū)動(dòng)，轉(zhuǎn)變學(xué)習(xí)方式

一般來說，學(xué)生對(duì)3D打印課程是從“有趣”開始的，就此產(chǎn)生學(xué)習(xí)“興趣”，隨著學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)的增強(qiáng)，學(xué)生會(huì)采取積極主動(dòng)的學(xué)習(xí)手段，提高自己的學(xué)習(xí)效率，向“志趣”發(fā)展。因此，教師要依據(jù)學(xué)生已有的學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)、知識(shí)結(jié)構(gòu)，利用學(xué)生感興趣的物品來創(chuàng)設(shè)具有趣味性、探索性、延伸性的教學(xué)情境，以任務(wù)驅(qū)動(dòng)的教學(xué)方法開展探究實(shí)踐，助力學(xué)生主動(dòng)樹立學(xué)習(xí)意識(shí)，培養(yǎng)探究精神。

如《把綠色帶回家——花盆》一課，要求學(xué)生自由組成任務(wù)小組，從花盆擺放位置、造型、原因等幾個(gè)方面對(duì)師生喜愛花盆類型進(jìn)行調(diào)查、統(tǒng)計(jì)并分析，從而得出“圓形、愛心形、花瓣形是最受師生青睞的花盆造型”的結(jié)論。學(xué)生在紙上設(shè)計(jì)出花盆的雛形，經(jīng)過修改定型后在3D One中進(jìn)行模型制作。模型經(jīng)過切片設(shè)置、3D打印機(jī)打印，最終完成花盆的制作（見圖1）。

在任務(wù)驅(qū)動(dòng)下，學(xué)生的學(xué)習(xí)方式發(fā)生了轉(zhuǎn)變：帶著問題與任務(wù)，主動(dòng)去調(diào)查、分析師生喜愛的花盆造型，運(yùn)用已有的知識(shí)與經(jīng)驗(yàn)提出紙樣設(shè)計(jì)方案，再通過三維設(shè)計(jì)、切片打印成功制作出花盆，完成任務(wù)。任務(wù)驅(qū)動(dòng)下的探究過程，使學(xué)生從被動(dòng)學(xué)變?yōu)橹鲃?dòng)學(xué)，教師也從教學(xué)主導(dǎo)者變成以引導(dǎo)為主的教學(xué)輔導(dǎo)者。

（三）學(xué)以致用，延展課程實(shí)踐

生活是學(xué)生生長(zhǎng)的土壤。學(xué)生的課程學(xué)習(xí)成果只有經(jīng)過生活的檢驗(yàn)，才能全面呈現(xiàn)學(xué)習(xí)效果，才是真正做到理論與實(shí)踐相結(jié)合的學(xué)習(xí)。

如《把綠色帶回家——花盆》一課中，學(xué)生完成了花盆制作，并不意味著課程的結(jié)束。組織學(xué)生前往市場(chǎng)，為自己制作的花盆選購合適的植物，是對(duì)課程學(xué)以致用的延展實(shí)踐。從了解植物的名稱、生長(zhǎng)環(huán)境到種植方法，從價(jià)格比較到養(yǎng)護(hù)成本，學(xué)生總結(jié)出盆栽植物的特點(diǎn)：美觀、實(shí)惠、易養(yǎng)護(hù)、易繁殖。學(xué)生在教師的指導(dǎo)下進(jìn)行種植，并把種植好的盆栽帶回家，根據(jù)自己房間的特點(diǎn)和花盆特色進(jìn)行布置。

在“選購—種植—布置”的過程中，學(xué)生再度審視了三維花盆設(shè)計(jì)的優(yōu)劣，掌握了根據(jù)花盆選購植物的技巧，了解了綠色植物對(duì)環(huán)境的作用，在生活檢驗(yàn)中獲得了新知識(shí)與技能，樹立了健康生活的意識(shí)，落實(shí)了核心素養(yǎng)，真正體現(xiàn)了“玩轉(zhuǎn)課程”的力量。

（四）多元多維，培養(yǎng)創(chuàng)新能力

創(chuàng)新是3D項(xiàng)目及創(chuàng)客教育的核心思想，“互聯(lián)網(wǎng)+”背景下的多元多維評(píng)價(jià)要充分利用網(wǎng)絡(luò)資源及互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，為激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新力，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造力，提升學(xué)生的核心素養(yǎng)提供平臺(tái)。

學(xué)習(xí)3D打印課程一般會(huì)經(jīng)歷三個(gè)階段：模仿性階段、思考性階段、創(chuàng)新性階段。模仿性階段，強(qiáng)調(diào)教師的演示和學(xué)生的模仿體驗(yàn)。這一階段對(duì)于3D打印的初學(xué)者來說是必不可少的，也是不可替代的。思考性階段，是指學(xué)生對(duì)制作的模型做詳細(xì)的事前規(guī)劃。這是檢驗(yàn)學(xué)生3D打印學(xué)習(xí)成果的重要指標(biāo)，是學(xué)習(xí)獨(dú)立創(chuàng)作的基礎(chǔ)，也是學(xué)習(xí)過程中最重要的環(huán)節(jié)。創(chuàng)新性階段，是指3D打印學(xué)習(xí)的后期，學(xué)生通過發(fā)現(xiàn)問題、思考問題，以已有的生活閱歷為基礎(chǔ)，用3D打印知識(shí)去解決問題，創(chuàng)作出具有一定功能的創(chuàng)意作品。創(chuàng)新性階段是技術(shù)學(xué)習(xí)和問題解決的有機(jī)契合，體現(xiàn)了學(xué)以致用的思想。

教師針對(duì)課程學(xué)習(xí)的不同階段，設(shè)計(jì)3D打印課程的評(píng)價(jià)維度及指標(biāo)。這不僅要關(guān)注學(xué)生在課程學(xué)習(xí)中的教學(xué)常規(guī)、學(xué)習(xí)態(tài)度、合作互助等過程性評(píng)價(jià)，更要關(guān)注學(xué)生作品的創(chuàng)新亮點(diǎn)和應(yīng)用水平（見表1 ）。

各種互聯(lián)網(wǎng)資源和平臺(tái)為學(xué)生學(xué)習(xí)課程、展示作品、分享經(jīng)驗(yàn)、相互點(diǎn)評(píng)提供技術(shù)支持。如學(xué)生完成作品后，可以借助青少年三維創(chuàng)意社區(qū)（www.i3DOne.com）進(jìn)行展示，闡述設(shè)計(jì)理念和作品亮點(diǎn)，總結(jié)學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)。教師及其他學(xué)生可以借助平臺(tái)對(duì)作品發(fā)表觀點(diǎn)、提出建議、評(píng)定等級(jí)，在共享資源和技能的同時(shí)，活躍了學(xué)生的創(chuàng)新思維，培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新能力，使學(xué)生在模仿中思考，在思考中創(chuàng)新，在創(chuàng)新中成長(zhǎng)。

“沒有教育的科學(xué)，何來科學(xué)的教育？”3D打印課程，為學(xué)生構(gòu)建了一條從模仿作品到思考作品再到創(chuàng)作作品的發(fā)展之路，清晰描繪出從低階思維向高階思維發(fā)展的課程實(shí)施路線圖。3D打印，以核心素養(yǎng)培養(yǎng)為目標(biāo)，由單純的教學(xué)變成了多維立體的課程，學(xué)生在課程的學(xué)習(xí)中得以全面發(fā)展。

（浙江省湖州市南潯區(qū)教育教學(xué)研究和培訓(xùn)中心313000）