STEAM理念下3D打印課程項(xiàng)目式設(shè)計(jì)與實(shí)施

鄭剛

前言：成都七中初中學(xué)校的信息技術(shù)課程一直是該校的一大亮點(diǎn)，筆者從認(rèn)識(shí)七中的信息技術(shù)老師到現(xiàn)在將近十年的時(shí)間里，對(duì)該校最深刻的認(rèn)識(shí)，不是該校哪些課程有多優(yōu)秀，而是七初人不怕麻煩的精神，是他們一直在思考、在變革的精神，在這個(gè)案例中，大家能夠看到的這種不斷創(chuàng)新，在七初不是偶然的，而是七初的一個(gè)日常的工作，這可能才是我們做信息化與教育融合的老師們真正要學(xué)習(xí)的地方吧。

STEAM教育是當(dāng)下教育領(lǐng)域的一個(gè)研究熱點(diǎn)。成都七中初中學(xué)校信息技術(shù)學(xué)科迎勢(shì)而動(dòng)，整合了現(xiàn)行初中信息技術(shù)教程內(nèi)容，進(jìn)行了初中信息技術(shù)模塊化教學(xué)實(shí)踐，開(kāi)展以信息技術(shù)學(xué)科為起點(diǎn)的STEAM教育。本文介紹了其中一個(gè)模塊課程“3D打印”在兩輪實(shí)踐過(guò)程中的設(shè)計(jì)與調(diào)整。

● 課程開(kāi)發(fā)背景

STEAM是Science、Technology、Engineering、Arts and Mathematics的縮寫(xiě)，是指整合科學(xué)、技術(shù)、工程、藝術(shù)、數(shù)學(xué)等學(xué)科的課程學(xué)習(xí)，用以應(yīng)對(duì)學(xué)科割裂所造成的無(wú)法創(chuàng)造性解決真實(shí)、復(fù)雜的科學(xué)技術(shù)問(wèn)題，在新硬件時(shí)代難以設(shè)計(jì)出高品質(zhì)產(chǎn)品的現(xiàn)狀，培養(yǎng)學(xué)習(xí)者設(shè)計(jì)未來(lái)的能力，提升國(guó)家經(jīng)濟(jì)保持繁榮與競(jìng)爭(zhēng)力的技術(shù)和能力。我國(guó)為了創(chuàng)新人才的培養(yǎng)引進(jìn)了STEAM教育。

筆者所在學(xué)校作為一所優(yōu)質(zhì)初級(jí)中學(xué)，在一對(duì)一數(shù)字化學(xué)習(xí)項(xiàng)目實(shí)踐中走在了全國(guó)的前列，先后建成了3D打印教室、創(chuàng)意工坊（精工實(shí)驗(yàn)室）、機(jī)器人教室、多媒體創(chuàng)意設(shè)計(jì)教室、金融實(shí)驗(yàn)室等特設(shè)專(zhuān)屬學(xué)習(xí)空間，這為學(xué)校開(kāi)展STEAM教育提供了良好條件。筆者首先嘗試在選修課、社團(tuán)課中開(kāi)展相應(yīng)的STEAM課程，如3D設(shè)計(jì)與打印、玩轉(zhuǎn)機(jī)器人、精工DIY、新聞工作室、H5頁(yè)面制作、Intel創(chuàng)新我能行等。在條件成熟后，又開(kāi)發(fā)建設(shè)了系列STEAM教育課程，在全校范圍內(nèi)開(kāi)展普及性的STEAM教育，即對(duì)信息技術(shù)學(xué)科教材進(jìn)行整合后，開(kāi)展模塊化走班教學(xué)，在七年級(jí)下期和八年級(jí)上期，同一年級(jí)兩個(gè)班在同一課時(shí)共同選擇三個(gè)不同模塊課程中的其中一個(gè)模塊上課。供選擇的模塊課程包括“3D打印與設(shè)計(jì)”“C++編程基礎(chǔ)”“智能硬件”“智能小車(chē)”“iPad影視制作”等。

● 3D打印課程的設(shè)計(jì)與調(diào)整

筆者所在學(xué)校在中國(guó)教育學(xué)會(huì)“促進(jìn)三維創(chuàng)意設(shè)計(jì)教育促進(jìn)項(xiàng)目”的資助與學(xué)校自主采購(gòu)下建成了現(xiàn)有的3D打印教室，目前有專(zhuān)用3D打印機(jī)11臺(tái)。另外，學(xué)校還建有多媒體創(chuàng)藝設(shè)計(jì)教室1間，該教室配置有蘋(píng)果電腦25臺(tái)。根據(jù)學(xué)校信息技術(shù)模塊化課程實(shí)施辦法，這些設(shè)施設(shè)備正好能滿(mǎn)足開(kāi)設(shè)3D打印課程的條件。由于目前尚無(wú)適合初中學(xué)段學(xué)生學(xué)習(xí)的3D打印相關(guān)教材，所以信息技術(shù)組的教師自編了教材。

該門(mén)課程目前已經(jīng)實(shí)施了兩輪，第一輪的課程設(shè)計(jì)如表1所示。

經(jīng)過(guò)第一輪實(shí)踐后，筆者發(fā)現(xiàn)本輪的課程設(shè)計(jì)中存在一些問(wèn)題：學(xué)習(xí)目標(biāo)僅限于學(xué)會(huì)123D Design軟件的操作，能設(shè)計(jì)一個(gè)作品，能操作3D打印機(jī)打印出自己的作品;學(xué)習(xí)內(nèi)容偏重技術(shù)的教學(xué)，共計(jì)15課時(shí)，其中打印實(shí)踐課只有2～3節(jié);學(xué)習(xí)活動(dòng)以軟件的操作知識(shí)點(diǎn)為線索。由于課程設(shè)置的問(wèn)題，學(xué)生的成就感不強(qiáng)，對(duì)3D打印課程的興趣有所降低，課堂學(xué)習(xí)的參與積極性下降。學(xué)生渴望能有更多的時(shí)間在3D打印教室將自己的作品打印出來(lái)，但是由于課時(shí)的安排無(wú)法滿(mǎn)足學(xué)生的要求，在總結(jié)第一次教材使用情況后，筆者對(duì)該校本教材進(jìn)行了第二次修改。其內(nèi)容設(shè)計(jì)如表2所示。

第二次課程設(shè)計(jì)時(shí)以項(xiàng)目的方式設(shè)計(jì)課程內(nèi)容，共設(shè)計(jì)16課時(shí)，其中3D打印實(shí)踐課程不低于5課時(shí);設(shè)計(jì)時(shí)以學(xué)生為中心設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)活動(dòng)，學(xué)習(xí)活動(dòng)融入STEAM教學(xué)理念。課程的評(píng)價(jià)方式也發(fā)生改變，第一次課程的評(píng)價(jià)方式側(cè)重于學(xué)生的技術(shù)操作和作品的完成，注重結(jié)果的評(píng)價(jià)，第二次則側(cè)重學(xué)生完成項(xiàng)目的過(guò)程的評(píng)價(jià)。表3是兩次課程目標(biāo)設(shè)計(jì)與評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的對(duì)比。

從表4可以看出，第二次課程設(shè)計(jì)時(shí)增加了打印實(shí)踐操作課時(shí)，幾乎每個(gè)項(xiàng)目都要進(jìn)行打印實(shí)踐，這大大增強(qiáng)了學(xué)生，學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性。用3D打印技術(shù)來(lái)解決生活中的實(shí)際問(wèn)題，有效增加了學(xué)生學(xué)習(xí)的挑戰(zhàn)性，從而提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的動(dòng)力。經(jīng)過(guò)第二輪的實(shí)踐，通過(guò)項(xiàng)目式的學(xué)習(xí)，學(xué)生參與活動(dòng)的主動(dòng)性、參與度等都提高了，學(xué)生通過(guò)3D打印技術(shù)解決生活中的問(wèn)題，其動(dòng)手能力，協(xié)作能力，運(yùn)用工程、數(shù)學(xué)、技術(shù)等知識(shí)解決問(wèn)題的能力也得到鍛煉和提高。

● 課程設(shè)計(jì)展望

3D打印教育課程是一門(mén)嶄新的課程，成都七中初中學(xué)校先行先試，在學(xué)校普及性地開(kāi)展了3D打印教育課程，筆者一直在不斷地探索和完善課程的設(shè)計(jì)，希望能把3D打印與設(shè)計(jì)這門(mén)課程做得更好，更有利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力。

后記

本文所表現(xiàn)的課程內(nèi)容并不是非常高大上，但本文所表現(xiàn)的課程設(shè)計(jì)過(guò)程卻非常具有參考價(jià)值、七初信息技術(shù)組在數(shù)字化課程設(shè)計(jì)中對(duì)教學(xué)目標(biāo)、學(xué)生獲得感的關(guān)注，對(duì)學(xué)生主體性的關(guān)注，對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的關(guān)注，是保證七初校本課程的內(nèi)容、質(zhì)量持續(xù)提升的最關(guān)鍵的條件，非常值得大家在做課程設(shè)計(jì)的過(guò)程中借鑒。