基于創(chuàng)客教育融合信息技術(shù)的3D打印教學(xué)實(shí)踐

福建省南安市南星中學(xué) 鄭萬(wàn)安

創(chuàng)客教育的教學(xué)理念是以教師引導(dǎo)為輔，學(xué)生自主創(chuàng)作為主。教師將3D打印的創(chuàng)客思想引入信息技術(shù)教學(xué)中，有利于打造輕松和諧的教學(xué)氛圍。隨著教學(xué)的不斷推進(jìn)，教學(xué)也逐漸以學(xué)生為主體展開(kāi)，以學(xué)生的興趣愛(ài)好為出發(fā)點(diǎn)，融合創(chuàng)客教育學(xué)習(xí)方式，利用直觀可視化工具軟件3D MAX或3D one等，打印造物，分享成果，培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)隊(duì)協(xié)調(diào)合作能力、創(chuàng)新創(chuàng)造能力、學(xué)科融合能力。創(chuàng)客教育的教學(xué)模式融合3D打印技術(shù)，利用打印的三維模型活躍學(xué)生的思考想象力和空間思維能力，為我們提供了一種前所未有高效率的教育教學(xué)方式。

一、核心概念的定義

（一）創(chuàng)客教育

創(chuàng)客指的是創(chuàng)新創(chuàng)造設(shè)計(jì)的人，是盡力把各種創(chuàng)新想法、各種創(chuàng)意方案變?yōu)槭聦?shí)的人。創(chuàng)客教育的思想精髓是在創(chuàng)新創(chuàng)造中學(xué)習(xí)，并把培養(yǎng)各種創(chuàng)新型人才作為目標(biāo)，讓每個(gè)學(xué)生都能親身體驗(yàn)參與其中，是具有創(chuàng)造性、實(shí)踐性、融合性的學(xué)習(xí)活動(dòng)。創(chuàng)客教育的重點(diǎn)是在實(shí)踐中運(yùn)用創(chuàng)造創(chuàng)新的方法，培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)、探索精神和實(shí)際操作能力。

（二）3D打印技術(shù)

3D打印機(jī)和普通打印機(jī)不同的地方在于打印耗材不同，普通打印機(jī)的打印耗材是墨水或墨粉，3D打印機(jī)的耗材是塑料、陶瓷、金屬、砂等可粘合材料或光固化材料。它和計(jì)算機(jī)連接后，通過(guò)計(jì)算機(jī)控制把材料層層疊加噴射粘合，最終將設(shè)計(jì)的藍(lán)圖生成實(shí)物。3D打印機(jī)是可以呈現(xiàn)物體立體效果的設(shè)備，如玩具車(chē)、食物、機(jī)器人及各種模型，甚至是實(shí)體建筑物等。

二、把3D創(chuàng)客課堂引入日常教學(xué)活動(dòng)，轉(zhuǎn)變教育教學(xué)方式

（一）課前充分準(zhǔn)備是引入3D創(chuàng)客教育的條件

3D創(chuàng)客教育是一種創(chuàng)新的教育教學(xué)方式，若想將其與信息技術(shù)相融合，需要做好前期充足的準(zhǔn)備工作。首先需要剖析學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，并結(jié)合學(xué)生的現(xiàn)狀進(jìn)行教學(xué)內(nèi)容的優(yōu)化，著手營(yíng)造輕松的教學(xué)氛圍，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣以及學(xué)習(xí)動(dòng)力。課前讓學(xué)生了解3D打印機(jī)是以模型化、數(shù)字化的文件作為基礎(chǔ)，利用的耗材是粉末狀的粘合材料或光固化材料，通過(guò)計(jì)算機(jī)控制以粘合固化的方式生成物體的機(jī)器。它有快速創(chuàng)造制造、精確三維效果再現(xiàn)、不需要組裝一體成型、多行業(yè)廣泛應(yīng)用等特點(diǎn)。

（二）選擇合適3D打印的建模軟件

如果想實(shí)現(xiàn)高效的3D創(chuàng)客教育，選擇合適的軟件是必要的前提條件。3D打印創(chuàng)客教育軟件需要滿足學(xué)生的特點(diǎn)，界面直觀易懂，容易上手，容易操作，以提高學(xué)生對(duì)3D打印原理的理解，同時(shí)還應(yīng)該選擇合適的教學(xué)方式，采用探究合作一體的方式進(jìn)行教學(xué)。

市面上有各種各樣3D設(shè)計(jì)軟件，他們有各自特點(diǎn)，通過(guò)比較可以發(fā)現(xiàn)，3D one是一款比較合適的軟件，里面具有整套的社區(qū)平臺(tái)。利用3D one軟件展示相關(guān)的作品，可以進(jìn)行直觀講述，并采用不同的教學(xué)方法。利用社區(qū)里提供的資源以及對(duì)應(yīng)的操作視頻，利用微課方式進(jìn)行教學(xué)，可使不同類(lèi)型的學(xué)生在同一時(shí)間完成適合自身興趣的學(xué)習(xí)內(nèi)容。在與同學(xué)間研究問(wèn)題與探究合作的過(guò)程中，學(xué)生將自己的創(chuàng)意藍(lán)圖打印為作品，鍛煉了學(xué)生的想象能力和創(chuàng)意能力，逐步促進(jìn)創(chuàng)新能力、獨(dú)立思考能力和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力的發(fā)展。

三、根據(jù)學(xué)習(xí)內(nèi)容需要，設(shè)計(jì)相應(yīng)配套的教學(xué)計(jì)劃

（一）將信息技術(shù)教學(xué)目的與3D創(chuàng)客教育相融合

創(chuàng)客教育融合3D打印教學(xué)的目標(biāo)是利用3D技術(shù)直觀地展現(xiàn)實(shí)物，提高學(xué)生的思維能力與動(dòng)手操作能力，這需要教師依據(jù)教材內(nèi)容制訂配套的教學(xué)計(jì)劃。從設(shè)計(jì)藍(lán)圖到打印作品，學(xué)生可以通過(guò)互相討論學(xué)習(xí)、交流創(chuàng)造，完成相應(yīng)建模打印任務(wù)，以促進(jìn)操作能力、觀察能力和制作能力的發(fā)展。

教師首先可以向?qū)W生展示信息技術(shù)課程中所需要達(dá)到的教學(xué)目標(biāo)，讓學(xué)生有明確的學(xué)習(xí)方向，隨后教師還可以設(shè)置問(wèn)題，詢問(wèn)學(xué)生若想達(dá)到這一教學(xué)目標(biāo)我們應(yīng)該怎么做？講解3D技術(shù)的作用及意義，并借助相關(guān)的軟件進(jìn)行展示，為教學(xué)活動(dòng)的深入創(chuàng)造有利條件。教師和學(xué)生還應(yīng)該及時(shí)進(jìn)行相應(yīng)的分析，對(duì)3D技術(shù)在今后的發(fā)展前景進(jìn)行展望，活躍課堂氣氛。

（二）將信息技術(shù)教學(xué)與3D打印相結(jié)合

在實(shí)施教學(xué)計(jì)劃時(shí)，教師應(yīng)注意及時(shí)結(jié)合當(dāng)前的教學(xué)內(nèi)容，這既可以使學(xué)生易于理解教學(xué)內(nèi)容，也可以將創(chuàng)客教育理念完美融入其中，并使教學(xué)內(nèi)容與3D打印相互結(jié)合，幫助學(xué)生逐漸建立空間概念，提高學(xué)生的理解能力。

知識(shí)來(lái)源于生活，信息技術(shù)發(fā)展離不開(kāi)社會(huì)。比如，之前的指尖陀螺備受歡迎，要了解指尖陀螺的結(jié)構(gòu)原理，可以將其引入課堂教學(xué)，并鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)行討論和分析。借助智慧教室模式鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)行簡(jiǎn)單模仿，在模仿操作中了解3D打印技術(shù)的原理與作用，提高學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)造能力，逐步使學(xué)生成為高素質(zhì)的信息化人才。

四、運(yùn)用3D打印技術(shù)，提高課堂效率

（一）展示3D打印功能，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣

興趣是學(xué)生學(xué)習(xí)的動(dòng)力源，所以教師在課堂中利用3D打印作品激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)力是主要前提條件。運(yùn)用信息技術(shù)的智能數(shù)字化速度快、精度高等特點(diǎn)，直觀展示3D打印技術(shù)，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)3D打印魅力，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)動(dòng)力。利用3D one軟件快速精準(zhǔn)的建模功能，再將學(xué)生設(shè)計(jì)的模型進(jìn)行打印，使學(xué)生進(jìn)行直觀了解和觀察，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性。教師還可以向?qū)W生講述3D打印技術(shù)在現(xiàn)實(shí)生活中的應(yīng)用，讓學(xué)生學(xué)習(xí)掌握基本建模軟件的使用及打印步驟，借此將知識(shí)理論與實(shí)踐操作相互融合，調(diào)動(dòng)學(xué)習(xí)興趣的同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生協(xié)作能力，收獲成就感。

（二）靈活運(yùn)用3D打印技術(shù)，活躍課堂學(xué)習(xí)氣氛

教師可以對(duì)創(chuàng)客教育及3D打印技術(shù)進(jìn)行靈活展現(xiàn)，活躍課堂氣氛。運(yùn)用3D打印技術(shù)將學(xué)生的設(shè)計(jì)思路意圖變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)優(yōu)點(diǎn)，將電腦桌面圖形進(jìn)行實(shí)物化展示，用于打造輕松愉悅的課堂氣氛，發(fā)散學(xué)生的思維。在講述“人工智能”相關(guān)內(nèi)容時(shí)，教師可以首先詢問(wèn)學(xué)生：“對(duì)于人工智能，大家的理解是什么？”借助問(wèn)題了解學(xué)生的基礎(chǔ)。隨后，教師發(fā)現(xiàn)大部分學(xué)生首先想到的是機(jī)器人的使用，教師可演示機(jī)器人模型的3D打印過(guò)程，借助模型進(jìn)行教學(xué)內(nèi)容引入。教師還可以進(jìn)行人工智能的拓展，比如物聯(lián)網(wǎng)、無(wú)人駕駛汽車(chē)等，在舉例的同時(shí)展示相應(yīng)的模型，再次詢問(wèn)學(xué)生對(duì)于人工智能的看法，并布置相應(yīng)的3D打印任務(wù)。

（三）設(shè)置合理課后作業(yè)，探究技術(shù)發(fā)展

學(xué)生對(duì)知識(shí)的學(xué)習(xí)缺乏自主性，教師應(yīng)該進(jìn)行有效的作業(yè)布置，可以根據(jù)學(xué)生的實(shí)際特點(diǎn)進(jìn)行課后作業(yè)的設(shè)置，督促學(xué)生完成任務(wù)，鞏固所學(xué)知識(shí)點(diǎn)。在學(xué)習(xí)“數(shù)據(jù)分析”內(nèi)容時(shí)，可講授3D打印技術(shù)的實(shí)質(zhì)是一組數(shù)據(jù)程序操作控制，教師可以借此引入數(shù)據(jù)這一概念，還可以設(shè)置相應(yīng)的課后任務(wù)。教師可以根據(jù)學(xué)生課后作業(yè)情況進(jìn)行教學(xué)方式的改進(jìn)，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。學(xué)生課后針對(duì)社會(huì)3D打印技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，這樣不僅對(duì)當(dāng)下創(chuàng)客教育理念下的3D打印技術(shù)有更進(jìn)一步的了解，還可以探討今天3D技術(shù)的發(fā)展前景。

五、融合3D打印技術(shù)的教學(xué)效果

在創(chuàng)客教育融合信息技術(shù)中的3D打印教學(xué)中，我們還可以對(duì)教學(xué)效果進(jìn)行評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)由情感態(tài)度評(píng)價(jià)和考試兩部分組成。在對(duì)學(xué)生進(jìn)行的課堂情感態(tài)度測(cè)驗(yàn)中，我們發(fā)現(xiàn)學(xué)生認(rèn)為創(chuàng)客教育可以極大提高自身的學(xué)習(xí)興趣。借助3D打印等新鮮教學(xué)方式，將知識(shí)進(jìn)行整合，能讓學(xué)生了解抽象的知識(shí)內(nèi)容，學(xué)生的學(xué)習(xí)效率以及教師的教學(xué)效率得到了有效提升。在考試成績(jī)上，對(duì)于需要學(xué)生運(yùn)用發(fā)散思維進(jìn)行創(chuàng)新的知識(shí)點(diǎn)掌握比較好，3D打印技術(shù)發(fā)揮著不可忽視的作用。

在教育領(lǐng)域中應(yīng)用3D打印能夠改變傳統(tǒng)的教學(xué)觀念，以開(kāi)放創(chuàng)新、邊學(xué)邊做、探究體驗(yàn)的創(chuàng)客教育方式提高學(xué)生的動(dòng)手能力和創(chuàng)造能力，為教育教學(xué)提供了新的模式。在當(dāng)今社會(huì)發(fā)展過(guò)程中，各種新技術(shù)不斷涌現(xiàn)，新的制造技術(shù)、新材料技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等不斷被運(yùn)用到3D打印領(lǐng)域中，它將更好地服務(wù)教育教學(xué)，服務(wù)學(xué)生。信息技術(shù)教學(xué)融合創(chuàng)客教育和3D打印，可以使學(xué)生擁有較強(qiáng)的創(chuàng)新能力和創(chuàng)客思維，增強(qiáng)學(xué)生的團(tuán)體合作精神、主動(dòng)探究精神，從而提高學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和學(xué)習(xí)效率。