淺談3D打印課程的縱橫拓展

摘 要：3D打印作為一門20世紀(jì)以來的新科技，近年來在教育、建筑、考古、醫(yī)學(xué)、服裝、制造等領(lǐng)域融合運(yùn)用與發(fā)展。本文3D打印作為一門勞動(dòng)與技術(shù)課程，為適合目前學(xué)生和教者，從教育教學(xué)實(shí)踐角度，著眼已有教材，對3D打印課程的縱橫拓展談了一些想法和嘗試，并對此進(jìn)行了分析，希望給相關(guān)工作的實(shí)踐者與研究者提供借鑒。

關(guān)鍵詞：3D打印; 課程; 縱橫拓展

中圖分類號：G623.58? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ?文章編號：1006-3315（2019）9-023-002

國家的興旺發(fā)達(dá)，要有符合國情的政策體系;社會(huì)每個(gè)人的成長和發(fā)展也要有量身定制的引導(dǎo)方法。中小學(xué)生作為一個(gè)社會(huì)新生力特殊群體，是未來的主力軍，他們對自己的未來充滿了幻想和期待，這時(shí)候需要引導(dǎo)他們向正面積極方向發(fā)展。中華美德教育故事比比皆是，如孟母三遷、頭懸梁錐刺骨等，對學(xué)生起到了正面積極的思想教育引導(dǎo)?，F(xiàn)如今筆者作為一名普通的勞動(dòng)和通用技術(shù)課程的實(shí)訓(xùn)教者，如何將自己教的3D打印課程真正適合學(xué)生，真正激發(fā)調(diào)動(dòng)學(xué)生興趣愛好，引導(dǎo)好學(xué)生了解新科技，最大程度挖掘出3D打印課程的魅力和學(xué)生的潛能，從而使學(xué)生獲得成就感和自豪感呢？這是一個(gè)需要筆者漫長而持久思考的問題。

經(jīng)過近3年的一線課程實(shí)施，目前有23所直屬初中勞動(dòng)技術(shù)課程和7所高中通用技術(shù)課程在筆者工作的中心開展運(yùn)行，筆者認(rèn)為3D打印課程現(xiàn)如今可以有一個(gè)縱向橫向拓展，改變以往單一學(xué)校教育，以此來適合目前的學(xué)生和教者。近年筆者和同事們外出參觀相關(guān)3D打印企業(yè)，發(fā)現(xiàn)3D打印現(xiàn)實(shí)發(fā)展面越來越廣，發(fā)人深思，由此深刻感覺到課程其實(shí)可以有更多嘗試，更加確定了自己的拓展方向。在此筆者淺談一下課程方面的縱橫拓展思路，也算是對教學(xué)課程一段時(shí)間下來的總結(jié)和思考，希望和大家一起分享，可以給大家提供一些借鑒。具體如下：

一、3D打印課程縱向拓展

縱向拓展顧名思義就是根據(jù)每個(gè)學(xué)校具體情況有選擇性地設(shè)置不同難度的主題任務(wù)，之后講解關(guān)鍵點(diǎn)，接著讓學(xué)生圍繞主題查資料、自由發(fā)揮，最終完成某個(gè)學(xué)校集體制作任務(wù)。這種拓展主要聯(lián)結(jié)了學(xué)生個(gè)體、小組和學(xué)校，這種方式比較適合初中學(xué)生。去年8月初中課程修改方案已將類似這樣的主題元素加入到教案中，目前正處于實(shí)施階段。

不同主題的設(shè)置是對學(xué)生和教者的考驗(yàn)。主題要有現(xiàn)實(shí)性，最好又要高于現(xiàn)實(shí)，豐富而又充滿想象力和創(chuàng)造力。這就要求在基礎(chǔ)內(nèi)容不變的前提下，在創(chuàng)新難點(diǎn)的地方對內(nèi)容作補(bǔ)充，隨之就要花費(fèi)較多的時(shí)間和精力，這是新時(shí)代對學(xué)生和教者的要求，知識永無止境，唯求日新月異，不斷更新自己，有所進(jìn)步。

去年9月某初中勞動(dòng)技術(shù)課程以教師節(jié)為主題進(jìn)行集體創(chuàng)作，實(shí)施效果明顯。將本來單獨(dú)的學(xué)生個(gè)體或小組，通過集體選擇，集體創(chuàng)作，將所有人都融合進(jìn)來，充分發(fā)揮了每個(gè)人的特長，也增強(qiáng)了組內(nèi)合作和班級團(tuán)隊(duì)合作意識，同時(shí)也引發(fā)了對主題內(nèi)容的深層思考，最終作品可能略顯稚嫩，但卻是整個(gè)班級學(xué)生們揮灑汗水和集體智慧的結(jié)晶，難能可貴。

再比如，學(xué)校同學(xué)組與組之間聯(lián)合創(chuàng)作的“五福臨門燈”立體創(chuàng)作，加入了電子電路LED小燈。作品將3D打印與物理課上的串聯(lián)電路相結(jié)合。通過制作，同學(xué)們一方面了解了3D打印的基本手繪立體模型的技法，另一方面也實(shí)踐運(yùn)用了物理課上學(xué)習(xí)的串聯(lián)電路，學(xué)會(huì)了電焊簡單電路。最后學(xué)生發(fā)出由衷的感嘆，原來“生活中一些場景和事物其實(shí)可以用3D打印這種新的科技手法去還原它，并且美化和調(diào)整它”，這樣做更加形象逼真;學(xué)習(xí)3D打印還可以和很多技能結(jié)合，這樣創(chuàng)作的東西更有靈動(dòng)性，有時(shí)也更具實(shí)用性;理論與實(shí)踐相結(jié)合，讓學(xué)生們對相關(guān)課程內(nèi)容有了更多的理解和領(lǐng)悟。

3D打印是一種工具，它并不是孤立的，從課程內(nèi)容本身上可以有很多延伸，也可以和其他課程相融合延伸，這樣從實(shí)踐入手，讓學(xué)生去理解掌握更多的知識，真正印證了理論家杜威的“從做中學(xué)”的教育教學(xué)理念。3D創(chuàng)作不應(yīng)有過多的限制和約束，而需要將限制和約束打破，天馬行空，自由發(fā)揮，這樣可以讓課程向縱向發(fā)展，也可以讓學(xué)生通過課程本身找到自身的潛力，讓每個(gè)學(xué)生都有切實(shí)的收獲，由此產(chǎn)生喜悅感、成就感，對未來充滿信心和力量。

二、3D打印課程橫向拓展

橫向拓展就是希望在某個(gè)任務(wù)要求趨動(dòng)下，將學(xué)校與學(xué)校之間聯(lián)系起來，而不是孤立脫節(jié)，通過對作品的完整性和延續(xù)性的集體詮釋，最終完成任務(wù)。

目前每個(gè)學(xué)校有18個(gè)課時(shí)，從學(xué)校數(shù)量和課時(shí)總量來看，已遠(yuǎn)比試運(yùn)行期間多了，在不影響教學(xué)、遵從教學(xué)目標(biāo)的前提下，怎么樣將這些學(xué)校歸整？充分利用時(shí)間，完成相應(yīng)任務(wù)，是可以值得好好思考的。

3D打印現(xiàn)狀是打印時(shí)間比較長，比如打印一個(gè)1立方厘米的正方體需要5分鐘左右，如果打印較大模型時(shí)則需要更長時(shí)間。除去上課分配任務(wù)、講解軟件建模過程、演示打印機(jī)器操作等時(shí)間，實(shí)際上每個(gè)學(xué)校學(xué)生真正使用機(jī)器打印時(shí)間不多，而如果單純一味只講上述內(nèi)容，是體會(huì)不到3D打印帶來的刺激和興奮感的，（下轉(zhuǎn)第8頁）

（上接第23頁）也體會(huì)不到3D智造帶來的現(xiàn)實(shí)感和延續(xù)性。如果3D打印時(shí)間過短，作品太迷你，也無法真正體現(xiàn)出作品的呈現(xiàn)感，缺乏視覺沖擊力，就會(huì)感覺3D打印就只能打小件，無法體會(huì)到3D制作的巨大潛力。為此筆者做過很多嘗試。

1.通過直接打印大件來拓展

此種方法想象是可以的，但現(xiàn)實(shí)是受到機(jī)器、外界因素牽制太多，最終導(dǎo)致無法正常實(shí)現(xiàn)。嘗試這種方法的狀況是這樣的：

（1）打印機(jī)打印1-2小時(shí)，往往無法正常打印下去，或停了或打印跑偏。造成這種情況的原因是多方面的，有時(shí)突然停電，或者長期的運(yùn)動(dòng)會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)的讀取沒有到位，或者沒有材料需要補(bǔ)足等等。而如果使用不間斷電源或高性能機(jī)器來改善的話代價(jià)又過高，升級更新?lián)Q代機(jī)器需要一個(gè)時(shí)間過程。

（2）打印過程需要關(guān)注，而有時(shí)長期的關(guān)注會(huì)給人帶來疲勞感。如果不關(guān)注吧，可能會(huì)出現(xiàn)沒有材料或打印異常。如果這些異常沒有正確及時(shí)處理到位，就會(huì)造成打印停滯或材料浪費(fèi)。

所以此種方法操作目前實(shí)現(xiàn)有些困難。

2.通過切割大模型來分批打印

此種方法是可行的，但是切割后分批打印操作過于簡單，只要查錯(cuò)軟件簡單設(shè)置即可，而如果這樣做，學(xué)生就缺乏去真正建模的過程，如果不建模，就無法增強(qiáng)他們的空間感和操作性。知識性不強(qiáng)，可以偶爾嘗試。所以此種方法不適合整合創(chuàng)作。

3.借鑒拼裝原理分別打印

用此種方法一方面和去年課程修改增加的平面設(shè)計(jì)知識點(diǎn)相融合，另外一方面又可以完成一個(gè)共同的主題，分時(shí)分段，最終整合，這種方法更可以體現(xiàn)出3D打印的連續(xù)性和長期性。

教師首先規(guī)劃主題內(nèi)容，將拼裝項(xiàng)目編好號，確定好整體內(nèi)容的尺寸和口徑，統(tǒng)一設(shè)計(jì)理念，確保今后整合的模型是一個(gè)完整的相互協(xié)調(diào)的作品。之后每個(gè)學(xué)校每個(gè)組在上課期間通過隨機(jī)抽號的方式選定各自的拼裝部分，公平公正，接下來根據(jù)統(tǒng)一的設(shè)計(jì)理念創(chuàng)作并完成打印。最后將所有學(xué)校的作品整合在一起，就構(gòu)成一件完整的作品。比如中國地圖、公雞模型、“我從春天來”、小狗模型、機(jī)械手臂等，這些創(chuàng)作無不體現(xiàn)這一思路。而中國象棋、Q版國際象棋也是橫向拓展的典型案例。

從實(shí)踐操作情況和結(jié)果來看，橫向拓展連接了學(xué)生個(gè)體、小組、眾多學(xué)校，融合的人更多，需要兼顧的也更多，最終呈現(xiàn)的作品顯而易見會(huì)倍感珍惜，愛不釋手。目前此拓展在高中課程中已實(shí)施了一段時(shí)間，效果顯著。

三、結(jié)束語

課程的縱橫拓展不是一成不變的，在課程實(shí)施過程中可以根據(jù)情況靈活運(yùn)用。它是單一項(xiàng)目教學(xué)的一種有力的補(bǔ)充和拓展;它保留了課程本來有的知識點(diǎn)和任務(wù)趨動(dòng);它選擇了貼合現(xiàn)實(shí)又高于現(xiàn)實(shí)的各種難易不同的主題任務(wù)，因材施教，縱橫巧妙拓展，更有利于調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，盡可能讓更多的學(xué)生參與其中，讓學(xué)生真切感受到3D打印之美，從而發(fā)現(xiàn)自身的閃光點(diǎn)，增強(qiáng)自信心，獲得滿足感和成就感。

以上就是筆者對3D打印課程縱橫拓展的思考和嘗試，課程實(shí)踐過程中還有很多不足的地方，希望通過后期的不斷改進(jìn)和探索能得到優(yōu)化提高，也歡迎各位閱讀者能來看一看，相互交流。