產(chǎn)品項目研發(fā)模式下小學(xué)3D打印課程的教學(xué)策略

林椿

[摘 要] 在小學(xué)階段，由于成本和時間的限制，3D打印教學(xué)的開展不甚理想。小學(xué)信息技術(shù)教師應(yīng)從新穎的教育視角出發(fā)，突破傳統(tǒng)3D打印教學(xué)模式，模擬商業(yè)化的產(chǎn)品項目研發(fā)的活動流程，將學(xué)生帶入特定的需求情境中探索、思考、創(chuàng)造，在研發(fā)產(chǎn)品過程中提高小學(xué)生的綜合能力。

[關(guān)鍵詞] 產(chǎn)品項目研發(fā);3D打印課程;創(chuàng)生;實踐

2017年，教育部印發(fā)的《中小學(xué)綜合實踐活動課程指導(dǎo)綱要》首次將3D打印列為中小學(xué)綜合實踐活動課程的設(shè)計制作活動，并提出明確要求：“了解3D打印技術(shù)原理，學(xué)習(xí)三維建模的方法和使用3D打印機的方法，了解3D打印的限制條件，學(xué)習(xí)產(chǎn)品設(shè)計應(yīng)考慮的基本原則及設(shè)計中的人機關(guān)系，運用3D打印技術(shù)提高創(chuàng)新設(shè)計能力?！庇捎诔杀竞蜁r間的限制（一個5cm×5cm×5cm的立體模型需要打印3個小時左右），小學(xué)階段的3D打印教學(xué)不甚理想。鑒于此，筆者在教學(xué)中模擬商業(yè)化的產(chǎn)品項目研發(fā)的活動流程，對3D打印課程進行了創(chuàng)生與實踐。

一、三層推進，落實“打印什么”

（一）教師給定的項目

在3D打印課程的起步階段，學(xué)生對具體打印的內(nèi)容沒有概念，這時候，教師可以通過“扶一扶”的方式幫助學(xué)生確定項目。教師給定的項目，既要立足課本，又要高于課本。例如，蘇教版《信息技術(shù)》五年級下冊“制作立體剪影”一課提供了做厚度為1厘米的人物剪影的課例，在此基礎(chǔ)上，教師給學(xué)生確定“打造立體人物”的項目。由于有了課例的知識儲備，學(xué)生在已有經(jīng)驗上“抽枝發(fā)芽”，不難找到解決方法。此時，教師可以增加難度：通過“猜一猜我打印的是誰”和“比一比誰打印得更像”，讓學(xué)生完成制作同學(xué)、卡通人物、歷史名人等立體剪影的任務(wù)。

（二）學(xué)生自己的項目

在教學(xué)的過程中，班上會涌現(xiàn)一批學(xué)習(xí)小先鋒，他們腦子活、掌握快、想法多，除了書本和教師提供的例子外，還有自己想要打印的模型。教師要鼓勵他們大膽創(chuàng)作，并提供技術(shù)支持幫助學(xué)生將心中的想法“美麗綻放”。由于想象力、創(chuàng)造力有了發(fā)揮的舞臺，學(xué)生構(gòu)想出許多有趣、有意義的項目，如幫助低年級小學(xué)生隨時隨地背誦英文字母的“26個英文字母圍成的手鐲”項目，讓城市里的鳥也有家可歸的“可以掛在高樓大廈上的小鳥的家”項目，以及給打架不小心缺失喙的鸚鵡制作替代品的“人造鸚鵡喙”項目等。

（三）來自用戶的項目

在以上兩類項目的制作中，學(xué)生累積了相關(guān)經(jīng)驗，這時，課堂就可以進入項目確立的高階階段——量身定制：項目全部來源于用戶需求。為了征詢“產(chǎn)品”需求，學(xué)生要為身邊的用戶（同學(xué)、教師、父母、親朋等）設(shè)計個性化調(diào)查問卷。學(xué)生收集到的定制產(chǎn)品琳瑯滿目，如“釣魚竿收納扣”“可以放手表的文具盒”，玩具的破損異形小零件，因為小部件丟失或損壞而不能正常工作的家中物品……這些多樣化的項目需求，讓學(xué)生明白了3D打印可以幫助我們解決生活中的“小麻煩”。要做出這些“產(chǎn)品”，學(xué)生除了要具備嫻熟的打印技術(shù)外，還要有整體分析能力及靈活應(yīng)對不可預(yù)見困難的能力。

二、四大步驟，規(guī)范“如何打印”

（一）需求文檔：收集原始資料

任何一個產(chǎn)品，在研發(fā)的前期都需要進行產(chǎn)品的需求分析。這就要求學(xué)生養(yǎng)成建立需求文檔的好習(xí)慣。此外，在建立需求文檔的過程中，學(xué)生需要有較好的溝通能力，能詳細(xì)地了解用戶的需求，以紙質(zhì)的形式進行記載，作為產(chǎn)品開發(fā)前期寶貴的第一手資料，并以此為依據(jù)分析產(chǎn)品的構(gòu)思、創(chuàng)意的合理性及3D打印技術(shù)實現(xiàn)的可行性，為后面的數(shù)字建模提供有力的支持。需求文檔不僅記錄用戶的需求，還記錄學(xué)生的思維過程，更見證著產(chǎn)品從無到有的過程。當(dāng)產(chǎn)品的數(shù)量增加時，學(xué)生可按照藝術(shù)類、生活類、環(huán)保類等將需求文檔進行整理，使文檔既方便尋找，又能作為大數(shù)據(jù)分析用戶需求異同點的原始依據(jù)。

（二）產(chǎn)品策劃：融通經(jīng)驗認(rèn)知

在根據(jù)需求文檔提煉產(chǎn)品視覺草圖后，學(xué)生需要融通經(jīng)驗認(rèn)知，通過與多方的合作完成產(chǎn)品的策劃建模。具體而言，學(xué)生要與同伴合作，分工協(xié)作共同完成產(chǎn)品策劃;與教師合作，在教師的幫助下突破技術(shù)難點;與家長合作，獲得家長對產(chǎn)品的使用建議;與外界聯(lián)通，嘗試使用不同的建模軟件，如教材推薦的Design Spark Mechanical（DSM），以及市場上的123D Design、3DOne等，了解它們的優(yōu)缺點，并為產(chǎn)品需求選擇合適的軟件。有合作就有競爭，團隊之間的良性競爭，一方面可以激發(fā)團隊的斗志，提高學(xué)生對產(chǎn)品質(zhì)量把控的重視程度;另一方面節(jié)約了打印成本：哪個團隊的產(chǎn)品設(shè)計得最合理、最經(jīng)得起推敲，就能獲得打印權(quán)，變成實體。教師通過模擬市場競爭，可以讓學(xué)生切身體會到：產(chǎn)品要精益求精，需要不斷地優(yōu)化才能生存，沒有競爭優(yōu)勢的產(chǎn)品最終會被市場淘汰。

（三）打印成品：物化思維成果

建好的數(shù)字模型，并不一定都能順利打印成功，“厚度”“支撐”“填充”等切片參數(shù)的設(shè)置，都是影響模型成型的因素。在尋找打印出錯原因的過程中，學(xué)生也鍛煉了解決問題的能力。學(xué)生通過實踐發(fā)現(xiàn)：合理分層設(shè)置，不僅能讓打印的效果更好，還能節(jié)約打印材料和打印時間。學(xué)生親眼看見打印機將其思維產(chǎn)物變成具體實物，這種實物帶來的沖擊又進一步提升了學(xué)生學(xué)習(xí)3D打印課程的熱情。

（四）測試反饋：審度思考原點

在產(chǎn)品打印成型后，學(xué)生要從結(jié)構(gòu)力學(xué)、材料力學(xué)等角度對產(chǎn)品進行檢驗，如打印出來的3D橋梁承重力夠不夠，打印的收納扣能不能收納釣魚竿，打印出來的文具盒的尺寸設(shè)計有沒有問題等。在測試的過程中，學(xué)生要回到思考的原點，一步一步地做出改進，甚至和用戶反饋，告知其想法與現(xiàn)實之間的差距，通過反復(fù)的溝通、交流，得出最佳的解決路徑。經(jīng)過多次測試，最終確定成品。

三、包裝推廣，體驗“怎樣宣傳”

（一）產(chǎn)品包裝——體驗產(chǎn)品包裝的價值

產(chǎn)品為什么要包裝？學(xué)生自己總結(jié)出來兩點：①美觀，能吸引用戶注意力;②保護商品，方便運輸和保存。這個環(huán)節(jié)是開放的環(huán)節(jié)，學(xué)生的自主創(chuàng)意、奇思妙想都體現(xiàn)在其對產(chǎn)品的包裝設(shè)計和包裝方式上。對于包裝物的材料、形狀、大小、色彩和文字說明等，每個團隊都有自己的想法，其中有的團隊甚至設(shè)計了品牌商標(biāo)。除此以外，學(xué)生更是從兒童的視角傳遞了環(huán)保正能量：包裝一定要綠色環(huán)保！所有的包裝物，學(xué)生用的都是可再生的資源，如硬紙板等。

（二）產(chǎn)品推廣——人人都是產(chǎn)品經(jīng)理

市場上的產(chǎn)品推廣形式有多種，推廣載體也多樣，如報紙、雜志、電視廣告、網(wǎng)絡(luò)、宣傳單等。作為“小小的產(chǎn)品經(jīng)理”，在能力范圍內(nèi)，學(xué)生是怎么推廣自己的“產(chǎn)品”的呢？學(xué)生張貼紙質(zhì)海報宣傳產(chǎn)品，并設(shè)計電子海報，利用電子郵件、QQ等渠道提高產(chǎn)品宣傳的廣度。在推廣產(chǎn)品的過程中，學(xué)生除了要介紹產(chǎn)品的設(shè)計理念和用途外，還要考慮廣告語、海報的設(shè)計等，這可以鍛煉學(xué)生的知識綜合運用、宣傳和溝通的能力。

“3D打印所帶來的教育模式集創(chuàng)新教育、體驗教育、項目式學(xué)習(xí)等思想為一體，學(xué)生不再是知識的被動接受者，而是身兼數(shù)學(xué)家、科學(xué)家、發(fā)明家等多重角色。”以產(chǎn)品項目研發(fā)為模式的小學(xué)3D打印課程，在教與學(xué)的重構(gòu)中將學(xué)生帶入特定的需求情境，從構(gòu)思到研發(fā)再到實物，學(xué)生“身兼數(shù)職”，當(dāng)設(shè)計出來的產(chǎn)品被越來越多的用戶認(rèn)可時，這種成就感會讓學(xué)生在3D造物的道路上充滿干勁，進而為“大眾創(chuàng)業(yè)、萬眾創(chuàng)新”的時代積蓄少年力量。

參考文獻

[1]陳敬樂.面向創(chuàng)客教育的小學(xué)3D打印立體化教材的設(shè)計與開發(fā)[J].新課程（小學(xué)），2018（5）：122.

[2]臧珊珊.面向創(chuàng)客教育的小學(xué)3D打印立體化教材的設(shè)計與開發(fā)研究[D].深圳：深圳大學(xué)，2017.