基于PBL教學(xué)模式的3D打印課程開發(fā)與實(shí)踐

摘?要：3D打印課程是學(xué)生創(chuàng)客教育中最為重要的分支，將學(xué)生的創(chuàng)造思維、創(chuàng)新思維融合到一起，并借助快速成型技術(shù)，以實(shí)體化的模型將學(xué)生的作品展示出來，是信息技術(shù)創(chuàng)客教育的革命。將PBL教學(xué)模式應(yīng)用到3D打印課程實(shí)踐中，有效提升了3D打印課程教學(xué)效果，提升了學(xué)生的實(shí)踐動手能力、創(chuàng)新能力。文章以3D打印課程為研究切入點(diǎn)，對PBL教學(xué)模式在其教學(xué)中的具體應(yīng)用進(jìn)行了詳細(xì)的研究和分析。

關(guān)鍵詞：PBL;創(chuàng)客教育;3D打印課程;開發(fā)與實(shí)踐

創(chuàng)客教育是近幾年在美國興起的一種創(chuàng)造性活動，鼓勵學(xué)生充分借助生活中的各種常見材料、計算機(jī)設(shè)備和程序等，充分借助自主動手的形式，或者指導(dǎo)學(xué)生與他人進(jìn)行合作，共同創(chuàng)造出產(chǎn)品，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)學(xué)生創(chuàng)新能力、實(shí)踐操作能力的提升。3D打印課堂作為創(chuàng)客教育中的重要組成和分支，全面加強(qiáng)3D打印課程教育，不僅僅是提升信息技術(shù)教學(xué)質(zhì)量的重要途徑，也是實(shí)現(xiàn)創(chuàng)客教育的關(guān)鍵。

一、 PBL教學(xué)模式及應(yīng)用優(yōu)勢

PBL教學(xué)模式是一種全新的課堂教學(xué)模式，是由美國學(xué)者所提出來，并在日后的課堂教育中得到了廣泛的應(yīng)用。與傳統(tǒng)的課堂模式不同，PBL教學(xué)模式下突顯了學(xué)生的主體，并且教師的角色轉(zhuǎn)變?yōu)閷W(xué)生學(xué)習(xí)的引導(dǎo)者。具體來說，PBL教學(xué)模式中，教師按照小組合作的原則，將全班學(xué)生劃分為幾個學(xué)習(xí)小組，引導(dǎo)小組內(nèi)成員結(jié)合所設(shè)置的問題，通過討論、合作的形式，對其進(jìn)行分析和探究，最終實(shí)現(xiàn)問題的有效解決。

新時代素質(zhì)教育背景下，對人才的培養(yǎng)質(zhì)量提出了更高的要求，要求教師在課堂教學(xué)中，不僅僅要重視基礎(chǔ)知識教育，還要在此基礎(chǔ)上關(guān)注學(xué)生的實(shí)踐操作能力、創(chuàng)新能力等，培養(yǎng)出一批高質(zhì)量的復(fù)合型人才。PBL教學(xué)模式與3D打印課程都旨在培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐操作能力、創(chuàng)新能力，是提升高質(zhì)量復(fù)合型人才的必然選擇。PBL教學(xué)模式相對于其他模式，更能夠體現(xiàn)學(xué)生的主動性，彰顯信息技術(shù)的學(xué)科價值。PBL教學(xué)模式與3D打印技術(shù)融合則是在具體的3D打印課程教學(xué)中，教師結(jié)合教學(xué)內(nèi)容，以學(xué)生的實(shí)際需求作為切入點(diǎn)，結(jié)合學(xué)生已有的知識和經(jīng)驗，精心設(shè)計項目任務(wù)，引導(dǎo)學(xué)生在項目完成中，舉一反三，提升自身的綜合素養(yǎng)和創(chuàng)新能力，最終實(shí)現(xiàn)創(chuàng)客教育。

二、 基于PBL教學(xué)模式的3D打印課程開發(fā)與實(shí)踐

基于PBL教學(xué)模式的3D打印課程中，筆者將3D打印課程基于PBL這一全新的課堂教學(xué)模式中，立足于教學(xué)內(nèi)容，學(xué)生的實(shí)際情況，圍繞學(xué)生實(shí)際生活中的真實(shí)需求，精心設(shè)計了一個教學(xué)情境，學(xué)生在這一情境中，結(jié)合自己已有的經(jīng)驗，通過網(wǎng)絡(luò)探究、社會調(diào)查等，搜集相關(guān)的資料，并經(jīng)過共同分析，最終完成問題的解決。對此，筆者結(jié)合梳子的微創(chuàng)意這一3D打印課程內(nèi)容作為切入點(diǎn)，對基于PBL教學(xué)模式的具體設(shè)計和開展進(jìn)行了詳細(xì)地研究和分析。

（一）結(jié)合生活創(chuàng)設(shè)情境，確定項目

在PBL上課初始階段，由于課程剛剛開始，多數(shù)學(xué)生都不能以最好的狀態(tài)進(jìn)行到學(xué)習(xí)中，在上課之前教師可以結(jié)合教學(xué)內(nèi)容，學(xué)生的實(shí)際情況，精心設(shè)計一個教學(xué)小視頻或者小故事，將其作為課堂的開始，進(jìn)而引領(lǐng)學(xué)生進(jìn)入到特定的情境中，使得學(xué)生明確自己所要研究的問題，進(jìn)而保證3D打印課程的教學(xué)質(zhì)量。就本節(jié)內(nèi)容而言，由于梳子是學(xué)生日常生活中最為常見的生活用品，教師就以此作為出發(fā)點(diǎn)，引導(dǎo)學(xué)生回想自己見過的梳子有什么特點(diǎn)，你喜歡什么樣的梳子？通過這一生活情境的設(shè)計，最大限度激發(fā)了學(xué)生的創(chuàng)作欲望，促使學(xué)生積極主動參與到創(chuàng)作中。

具體來說，在這一情景中，教師通過“你的梳子有什么共同點(diǎn)”這一問題，引導(dǎo)學(xué)生對自己以前的梳子、正在使用的梳子進(jìn)行回想，或者對教師所帶的梳子進(jìn)行觀察，并據(jù)此將梳子的結(jié)構(gòu)、功能和實(shí)現(xiàn)方法得出來。之后，引導(dǎo)學(xué)生積極參與到其中。學(xué)生會根據(jù)自己的生活經(jīng)驗，構(gòu)建初步設(shè)想，將自己需要打印的梳子樣式、顏色確定下來，并通過3D打印技術(shù)將自己的想法付諸現(xiàn)實(shí)。

（二）頭腦風(fēng)暴，激發(fā)思維

在借助PBL對3D打印課程進(jìn)行教學(xué)的時候，在確定完教學(xué)項目之后，教師必須要充分借助頭腦風(fēng)暴這一形式，引導(dǎo)學(xué)生緊緊圍繞項目進(jìn)行思考，并構(gòu)思自己的創(chuàng)作方向，最終培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維。以本次教學(xué)為例，筆者在確定好項目之后，就給學(xué)生準(zhǔn)備了一些調(diào)查渠道，引導(dǎo)學(xué)生借助網(wǎng)絡(luò)這一載體，對梳子相關(guān)的文化、功能等進(jìn)行了解和研究，并借助淘寶這一網(wǎng)絡(luò)途徑，對梳子的品牌、造型進(jìn)行感知，進(jìn)而引導(dǎo)學(xué)生對生活中各種各樣的模樣進(jìn)行仔細(xì)地觀察。如在材質(zhì)上，梳子可以分為木質(zhì)梳子、塑料梳子、角質(zhì)梳子、多功能梳子等;在顏色上，梳子幾乎涵蓋了各種顏色，還有的梳子為木質(zhì)、角質(zhì)等自然紋理和顏色;在造型上，除了常見的條形、月形、柄性外，還有花鳥、人物、鑲嵌等形態(tài)各異的造型等等。在掌握梳子的基本信息后，接著，教師組織學(xué)生緊緊圍繞這一項目，開始頭腦風(fēng)暴式的引導(dǎo)，引導(dǎo)學(xué)生自己思考，明確自己的創(chuàng)作方向，引導(dǎo)學(xué)生在梳子實(shí)用功能的基礎(chǔ)上，對梳子的造型進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計：有的學(xué)生在月形的基礎(chǔ)上設(shè)計雕花的造型，體現(xiàn)出梳子古樸、醇厚的內(nèi)涵;有的學(xué)生在條形梳子上加入現(xiàn)代簡潔元素，將自己對梳子輕柔、典雅的樣子描繪出來;還有的學(xué)生設(shè)計異形梳子，彰顯獨(dú)特的個性等等，通過這樣的引導(dǎo)，可以提高學(xué)生的主動性，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)學(xué)生設(shè)計思維的培養(yǎng)。

（三）小組合作，制訂計劃

在制訂計劃的時候，教師在對學(xué)生進(jìn)行分組的時候，應(yīng)立足于班級中多數(shù)學(xué)生的特點(diǎn)，按照“同組異質(zhì)、異族同質(zhì)”的原則，全班學(xué)生進(jìn)行科學(xué)、合理劃分，確保每一個小組中學(xué)生成績有好有壞，積極鼓勵小組中每一個學(xué)生都能積極參與其中，并結(jié)合某一問題共同研究等，最終實(shí)現(xiàn)這一項目的完成。教師應(yīng)該引導(dǎo)學(xué)生在合作的過程中，完成以下的內(nèi)容，小組探究合作的時間進(jìn)度，各個小組成員之間的分工內(nèi)容等等，并填入下表。

同時，各個組員在模型設(shè)計的過程中，應(yīng)該將模型設(shè)計的依據(jù)，具有的特點(diǎn)，運(yùn)用的元素進(jìn)行簡要分析，并畫出草圖，這樣更有利于學(xué)生之間進(jìn)行交流和改進(jìn)，制訂出合理的項目計劃，將自己的設(shè)想通過3D打印機(jī)實(shí)現(xiàn)。

（四）活動探究，實(shí)施項目

PBL教學(xué)模式在課堂教學(xué)中的應(yīng)用，徹底改變了傳統(tǒng)“灌輸式”教學(xué)模式下的弊端，并彰顯出極大的應(yīng)用價值，真正實(shí)現(xiàn)了學(xué)生問題解決能力、思考能力、實(shí)踐操作能力的提升，同時也促使小組成員在討論的過程中，實(shí)現(xiàn)了思維的碰撞，激發(fā)了學(xué)生創(chuàng)新意識的培養(yǎng)。教師在學(xué)生制訂計劃的基礎(chǔ)上，指導(dǎo)學(xué)生實(shí)施項目，分析和解決實(shí)施過程中的一系列問題，進(jìn)行探討和研究，以順利完成計劃目標(biāo)，打印出作品。以本項目研究為例，教師指導(dǎo)學(xué)習(xí)小組的學(xué)生，結(jié)合創(chuàng)作的主題，引導(dǎo)小組成員利用主題頭腦風(fēng)暴的原則，并利用3D one 軟件進(jìn)行建模。在這一過程中，小組中的每一個人都可以將自己的想法提出來，共同對構(gòu)思進(jìn)行梳理，并緊緊圍繞3D打印技術(shù)的難題形成解決的方案，最終對其進(jìn)行有效地解決，如下圖中學(xué)生構(gòu)建的模型。而在這一過程中，教師還可以準(zhǔn)備足夠量的微課，供小組學(xué)生在學(xué)習(xí)時的需求。

（五）項目完成，展示成果

3D打印課程最大的優(yōu)勢就是學(xué)生將自己的作品創(chuàng)作出來之后，可以借助實(shí)體化的模型將所創(chuàng)作的作品展示出來。在這一過程中，學(xué)生看著自己的作品慢慢成形，針對3D打印的原理就會自然明確，并且在這一過程中，學(xué)生還會形成強(qiáng)烈的成就感，而這份成就感恰恰是激發(fā)學(xué)生進(jìn)行學(xué)習(xí)的源動力。

具體來說，小組成員在制訂好完成計劃之后，就充分借助小組合作的形式，引導(dǎo)每一個成員在明確任務(wù)的基礎(chǔ)上，共同協(xié)作完成這一項目。當(dāng)學(xué)生將自己的作品設(shè)計、打印出來之后，將成品展示在小組成員面前，并由小組成員共同對其進(jìn)行評價、提出問題、修改。如此一來，通過不斷地修正，不僅使得作品越來越完善，也使得學(xué)生在思考、修改的過程中，完善了自己的思維。

（六）TED演講，分享評價

創(chuàng)作完成之后，教師可以指導(dǎo)小組成員對自己的創(chuàng)作過程進(jìn)行提煉，并將自己小組的設(shè)計成果展示出來，分享和交流自己的經(jīng)驗，引導(dǎo)其他小組成員對自己的作品進(jìn)行觀賞，還可以對其他小組的產(chǎn)品進(jìn)行評價。組織學(xué)生對TED對自己的作品進(jìn)行演講，如此一來，引導(dǎo)學(xué)生在演講的過程中，對整個項目進(jìn)行了重新的梳理，并將設(shè)計思維展提煉出來，有助于其他學(xué)生和教師對整個作品表的內(nèi)容進(jìn)行了深刻地了解。

三、 結(jié)語

綜上所述，3D打印課程作為創(chuàng)客教育的一個重要分支，是培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐操作能力、創(chuàng)新能力的重要途徑。通過PBL教學(xué)模式在3D打印課程教學(xué)中的應(yīng)用，結(jié)合學(xué)生的社會和生活需求，引領(lǐng)學(xué)生將技術(shù)與設(shè)計進(jìn)行有效地結(jié)合，在項目完成中解決方案，最終促使學(xué)生在項目完成的過程中，實(shí)現(xiàn)自身多種能力的培養(yǎng)，最終實(shí)現(xiàn)創(chuàng)客教育的目的。

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[4]王海新.PBL模式在初中信息技術(shù)教學(xué)中的運(yùn)用研究[J].廣東教育：綜合版，2016（3）：27-29.

作者簡介：侯春元，甘肅省嘉峪關(guān)市，甘肅省嘉峪關(guān)市第四中學(xué)。