STEM理念下“3D打印”校本課程促進(jìn)學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐能力的研究

趙郁華

【摘 要】隨著社會的發(fā)展與進(jìn)步，許多高新技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。如3D 打印技術(shù)，3D打印改變了產(chǎn)品的生產(chǎn)模式，并且可以快速生成具有創(chuàng)意性的產(chǎn)品。因此，許多學(xué)校開發(fā)了基于3D打印的校本課程?！?D打印”校本課程融入了STEM理念，為提升學(xué)生的創(chuàng)新實(shí)踐能力創(chuàng)造條件。為此，研究STEM理念下“3D打印”校本課程促進(jìn)學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐能力的有效途徑刻不容緩，有利于創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)。

【關(guān)鍵詞】STEM理念;3D打印;校本課程;創(chuàng)新實(shí)踐

【中圖分類號】G633.98 ?【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A ?【文章編號】1671-8437（2020）04-0049-02

隨著課程改革的推進(jìn)，“校本課程”受到眾多教育教學(xué)工作者的關(guān)注。校本課程作為素質(zhì)教育的組成部分受到了教師的重視。校本課程體現(xiàn)了學(xué)校特色、滿足了學(xué)生需要。而“3D打印”校本課程的實(shí)現(xiàn)，有利于提升學(xué)生的實(shí)踐能力。在深化教育改革、培育創(chuàng)新人才的背景下，STEAM 理念逐漸受到關(guān)注。在STEAM理念的推動下，可以提升學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐能力。“3D打印”校本課程具有多方面的價值，因而需要研究它在教學(xué)實(shí)踐中的應(yīng)用措施。

1 ? STEAM教育的概念

STEAM是科學(xué)（Science）、技術(shù)（Technology）、工程（Engineering）和藝術(shù)（Art）、數(shù)學(xué)（Mathematics）各門學(xué)科的合稱，強(qiáng)調(diào)多學(xué)科之間的交叉融合，目標(biāo)是培養(yǎng)學(xué)生的STEM綜合素養(yǎng)。STEM素養(yǎng)是在綜合把握科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)等理工科知識的基礎(chǔ)上，強(qiáng)調(diào)具有獨(dú)立提問、設(shè)計、分析、推斷和運(yùn)算的能力，這有利于提升學(xué)生的綜合素養(yǎng)。STEM源于美國，被公認(rèn)為是提升國家綜合實(shí)力的關(guān)鍵。STEM教育不是分立學(xué)科，而是在解決真實(shí)問題的場景應(yīng)用跨學(xué)科的知識，讓學(xué)生可以將零散知識變成互相聯(lián)系的整體，它實(shí)現(xiàn)了跨學(xué)科的學(xué)習(xí)，有利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新實(shí)踐能力[1]。

2 ? “3D打印”校本課程的性質(zhì)與目標(biāo)

2.1 ?課程性質(zhì)

校本課程引入“3D打印”技術(shù)，使學(xué)生的學(xué)習(xí)以探究為主，實(shí)現(xiàn)學(xué)生技能的拓展。作為一門新興技術(shù)，校本課程融入“3D打印”可以實(shí)現(xiàn)師生的共同探索，在探索新知內(nèi)容中、在問題解決中提升創(chuàng)新實(shí)踐能力。教師在“3D打印”教學(xué)中，強(qiáng)調(diào)將所學(xué)知識轉(zhuǎn)化為技能，注重在學(xué)習(xí)中使學(xué)生獲得實(shí)踐體驗(yàn)。對課程內(nèi)容的導(dǎo)入，要關(guān)注學(xué)生解決問題、方法的選擇以及實(shí)現(xiàn)相互合作?！?D打印”課程的設(shè)立，體現(xiàn)了教學(xué)先進(jìn)性與實(shí)踐性，使學(xué)生掌握了新穎技術(shù)，提升了學(xué)生的想象力與創(chuàng)造力，將創(chuàng)新實(shí)踐能力應(yīng)用于其他學(xué)科的學(xué)習(xí)中。

2.2 ?課程目標(biāo)

針對學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐能力的提升，可以從學(xué)、做、創(chuàng)三個層面設(shè)定“3D 打印”校本課程的目標(biāo)[2]。詳見下圖。

3 ? 教學(xué)中促進(jìn)學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐能力的要點(diǎn)

3.1 ?以學(xué)生為中心

“3D打印”以校本課程形式教學(xué)，課程設(shè)計要以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新實(shí)踐能力為宗旨，要以提升學(xué)生能力為中心，以學(xué)生的認(rèn)知發(fā)展規(guī)律為依據(jù)，基于學(xué)生視角，選擇可以激發(fā)學(xué)生興趣的內(nèi)容作為教學(xué)依據(jù)以設(shè)計課程。

3.2 ?解決實(shí)際問題

“3D打印”選擇的內(nèi)容要盡量貼近生活實(shí)際，要以學(xué)生生活中需要解決的問題為切入點(diǎn)組織教學(xué)。產(chǎn)品的設(shè)計打印要有利于解決生活中的具體問題，要有利于消除知識點(diǎn)盲區(qū)，或可以對物品加以改進(jìn)，以更好地滿足使用需求。

3.3 ?實(shí)現(xiàn)知識的整合，體現(xiàn)STEAM特征

STEAM教育的主要特點(diǎn)是學(xué)科融合，因此可以將多個學(xué)科的知識點(diǎn)融入實(shí)際作品中。對作品的選擇，要結(jié)合STEAM要點(diǎn)。課程中作品的選擇，需要在建模時有利于多個知識點(diǎn)的融入，如對圓形相切問題的解決，需要借助數(shù)學(xué)知識;制作DNA模型要用生物學(xué)知識;對花瓶類藝術(shù)作品的設(shè)計，要讓學(xué)生掌握一些瓷器制作工藝方面的知識，理解瓷器技術(shù)內(nèi)涵的傳統(tǒng)文化和造型藝術(shù)。

4 ? “3D打印”校本課程促進(jìn)學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐能力的措施

4.1 ?實(shí)踐教學(xué)體系的建立

科學(xué)的實(shí)踐教學(xué)體系可以分為四個模塊：①使在校學(xué)生較為系統(tǒng)的學(xué)習(xí)相關(guān)理論知識。②掌握具體實(shí)踐技能。③培養(yǎng)和強(qiáng)化學(xué)生的專業(yè)綜合能力、實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力。④讓學(xué)生在潛意識里認(rèn)識到創(chuàng)新實(shí)踐對制造的重要性。

4.2 ?“3D打印”校本課程的導(dǎo)入

依據(jù)新課程理念，校本課程不僅要實(shí)現(xiàn)知識的導(dǎo)入，還要有利于提升學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐能力，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識。針對“3D打印”校本課程可以采用“任務(wù)驅(qū)動，學(xué)生主體，教師引導(dǎo)”的模式，為學(xué)生獲取知識掌握技能創(chuàng)造條件。校本課程要強(qiáng)調(diào)借助知識解決學(xué)習(xí)、生活中的具體問題，實(shí)現(xiàn)知識的建構(gòu)。“3D打印”校本課程的內(nèi)容豐富，而教學(xué)時間有限，因此，教師在講授前要注重對教學(xué)內(nèi)容加以梳理，注重提煉知識點(diǎn)。教學(xué)內(nèi)容的安排要結(jié)合相關(guān)課程的教學(xué)，對部分內(nèi)容加以整合，避免教學(xué)內(nèi)容的重復(fù)[3]。課程體系優(yōu)化后，還要保證知識脈絡(luò)清晰，重點(diǎn)、難點(diǎn)問題突出。同時除了結(jié)合教學(xué)內(nèi)容設(shè)計教學(xué)，還要依據(jù)學(xué)生的能力，幫助學(xué)生利用所學(xué)知識解決打印中的實(shí)際問題，實(shí)現(xiàn)學(xué)有所用。

4.3 ?“3D打印”課程的強(qiáng)化

STEAM教育的課程設(shè)計可以采用如下方式，以生活中的實(shí)際情境為出發(fā)點(diǎn)，以具體的實(shí)物為載體，引入教學(xué)內(nèi)容，以貼近學(xué)生年齡特點(diǎn)的方式，結(jié)合認(rèn)知規(guī)律進(jìn)行實(shí)踐式的任務(wù)設(shè)計，組織學(xué)生深入理解“3D打印”的設(shè)計、操作要點(diǎn)。任務(wù)可以分為基礎(chǔ)任務(wù)與拓展任務(wù)兩個部分。授課過程中，基礎(chǔ)部分以教師講授演練為主，學(xué)生模擬范例組建程序的功能模塊。在入門后，逐步過渡到學(xué)生自學(xué)為主，教師提供參考幫助，以個別指導(dǎo)為輔。學(xué)生作品由個人創(chuàng)作或小組合作均可。針對學(xué)生創(chuàng)作的作品，教師引導(dǎo)學(xué)生組織欣賞和互評，再由學(xué)生個人對作品進(jìn)行進(jìn)一步補(bǔ)充和完善。

4.4 ?動態(tài)化的教學(xué)方式

“3D打印”校本課程要保證提升學(xué)生的創(chuàng)新實(shí)踐能力，可采取動態(tài)化的方式，結(jié)合“3D打印”技術(shù)變化，教學(xué)不僅要實(shí)現(xiàn)知識的傳遞，還要讓學(xué)生的認(rèn)知轉(zhuǎn)化為情感，借助實(shí)際踐行價值理念。STEAM理念體現(xiàn)出知、情、意、行的結(jié)合。知識性的內(nèi)容可以借助教學(xué)，意志和行為是與體驗(yàn)緊密依存的。STEAM理念下的教學(xué)要從生活經(jīng)驗(yàn)出發(fā)，教學(xué)要結(jié)合實(shí)踐。要將抽象的教材內(nèi)容借助情境化的案例加以展示。理論與實(shí)踐相結(jié)合，通過精心創(chuàng)建情境，設(shè)置相關(guān)的環(huán)節(jié)，學(xué)生會主動參與教學(xué)，通過個人的認(rèn)知、感悟，對個人行為加以反思，自覺做出選擇。教學(xué)如果缺少學(xué)生的主動參與、缺少情感投入，學(xué)生的思考能力將會受到影響，學(xué)生的知識難以與創(chuàng)新實(shí)踐能力融合。STEAM理念下校本教育實(shí)現(xiàn)了教育者和受教育者的溝通和共鳴，在實(shí)踐中學(xué)習(xí)，提高了教學(xué)效果[4]。

5 ? 結(jié)束語

當(dāng)前教學(xué)改革中，更加注重提升學(xué)生的創(chuàng)新實(shí)踐能力。STEM理念的引入，可以為創(chuàng)新實(shí)踐人才的培養(yǎng)創(chuàng)造條件，有利于傳統(tǒng)教育模式的轉(zhuǎn)型發(fā)展?！?D打印”校本課程對提升學(xué)生的創(chuàng)新實(shí)踐能力具有促進(jìn)作用。因此，要發(fā)揮校本課程的作用，采取科學(xué)的教學(xué)方法，以開發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新實(shí)踐能力。

【參考文獻(xiàn)】

[1]胡迪.利普森等著.3D 打印，從想象到現(xiàn)實(shí)[M].北京：中信出版社，2013.

[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)用一以英國中小學(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（3）.

[3]候琳.齊健.3D打印技術(shù)及產(chǎn)業(yè)前景展望[J].CAD/CAM與制造業(yè)信息化，2015（9）.

[4]黃敏.3D打印向基礎(chǔ)教育走來——訪南京市秦淮區(qū)校園3D研究社團(tuán)[J].中小學(xué)信息技術(shù)教育，2016（10）.