基于ARCS動機模型的3D打印教學探究

張莉

[摘要] 基于南京市第五初級中學“3D打印創(chuàng)意設計”校本課程的現(xiàn)狀，借助ARCS動機模型，從注意、相關性、自信心與滿意度四個要素出發(fā)，構建了基于ARCS動機模型的3D打印教學模式，并以“專屬掛件設計”一課為例，采用此模式開展課堂教學實踐，以期提高學生在3D創(chuàng)意設計課堂中的學習內(nèi)驅力，為后續(xù)的教學提供思路。

[關鍵詞] ARCS模型;3D打印;學習動機;教學模式

隨著創(chuàng)客教育的不斷發(fā)展，越來越多的學校將3D打印課程融入中學信息技術學科教學中。然而，實際教學容易將3D打印教學轉化為建模軟件的學習，目的只是學會軟件的使用，而不是設計和造物本身。學生也只是依葫蘆畫瓢，按照老師的制作步驟一步步完成作品建模，風格千篇一律，缺少個性化的主動構建[1]。鑒于此，筆者認為在3D打印教學中需要重新設計課堂教學環(huán)節(jié)，以激發(fā)和維持學生學習動機為目標，通過項目的設計與實施，探索新的課堂教學模式，提升課堂教學質(zhì)量。

一、ARCS動機模型

ARCS動機模型于20世紀80年代被提出。該模型是在成就動機理論、需要理論、強化動機理論等眾多動機理論的研究基礎上，關注學生的整個動機激發(fā)和維持過程，系統(tǒng)地探討對學生動機的設計策略，并提出影響學習者學習的四個要素：注意（Attention）、相關性（Relevance）、自信心（Confidence）和滿足感（Satisfaction）[2]。ARCS動機模型從學習者的角度出發(fā)，突出系統(tǒng)化的教學設計，有的放矢地改善了傳統(tǒng)教學模式中學習者學習動機較低的現(xiàn)狀[3]。

ARCS動機模型為激發(fā)并維持學習者學習動機的教學提供了理論基礎。基于ARCS動機模型的課堂從注意、相關性、自信心與滿足感四個要素出發(fā)，將課堂教學的各個環(huán)節(jié)有機地結合起來進行整體設計，使動機的激發(fā)并維持的過程和課堂教學形成相互統(tǒng)一的、動態(tài)的整體，進而使學習者積極地參與課堂學習，主動地建構3D打印創(chuàng)意設計。

二、基于ARCS模型的教學模式

筆者根據(jù)ARCS動機模型與教學實踐重構了3D打印創(chuàng)意設計課堂教學模式（如圖1），結合ARCS模型四要素將課堂分為教學前活動、內(nèi)容呈現(xiàn)、活動參與、應用評價四個階段，通過各階段的學習來實現(xiàn)動機的激發(fā)維持與強化發(fā)展的有效循環(huán)。主要教學過程如下：

1.教學前活動：此階段是課堂開始的首要環(huán)節(jié)，需要引起學習者的注意，學習者后續(xù)學習動機的維持將直接受這一環(huán)節(jié)所影響。ARCS視角下教學前活動的設計需要根據(jù)項目創(chuàng)設特定的問題情境，能夠盡快地增強學生對3D打印的注意與學習興趣，并能夠快速進入3D打印課堂學習狀態(tài)，激起學習者繼續(xù)探究三維設計的欲望。通過此階段能讓學習者認識到不是被迫學習，而是想學習，一旦激發(fā)出學習者內(nèi)心的主動性，課堂教學就會達到更好的效果[4]。

2.內(nèi)容呈現(xiàn)階段：此階段是讓學習者在建立初步注意的基礎上進一步建立學習者的切身性，將學內(nèi)容與學習者的個人發(fā)展相聯(lián)系，認識到所學習內(nèi)容的重要性。因此，在這一階段教師要引導學習者明確3D打印創(chuàng)意設計的學習目標并建立對三維建模的熟悉感，促使學習者明確學習三維設計相關內(nèi)容能夠解決生活的實際問題，建立起從內(nèi)心對3D打印創(chuàng)意設計學習的需求與渴望，學習者的內(nèi)驅力得到進一步維持。

3.活動參與階段：此階段教師要設計與組織有效的學習活動，讓學生積極地去完成新知識的意義建構。在這一階段，學習者通過自主探究和協(xié)作學習等方式完成3D打印創(chuàng)意設計活動，同時建立對三維設計學習的信心。教師根據(jù)不同能力的學習者設計分層任務，學習者通過自主研究先完成基本任務，在遇到困難時可以尋求老師提供的學件資源，通過完成基本的設計，學習者建立起初步自信。當遇到高階任務時可以引導學生協(xié)作學習，共同商議來完成復雜的三維創(chuàng)意設計作品。在此階段，學習者在自主探究和互幫互助的過程中，不僅加深了對3D打印的概念理解，也鍛煉了合作交流能力，在潛移默化中建立了自信心與滿足感，進一步增強了學習的內(nèi)驅力。

4.應用評價階段：此階段是學習者對三維設計學習的一種反饋評價，對前階段所學的知識與三維作品進行應用。因此，教師需要從3D實體打印、三維社區(qū)、設計比賽等多個渠道為學習者提供真實的展示機會，這樣能夠讓學習者感受到自己所設計的作品具有價值，進而從中獲得成就感與滿足感。在評價過程中，根據(jù)評價量規(guī)，學生先進行自我評價，然后小組間相互評價提供指導意見，教師也參與評價，評價主體多元化，學生既是評價的客體也是評價的主體。評價的內(nèi)容不僅僅是最后可視化的作品，還要關注學生的空間思維、創(chuàng)造技能、設計品質(zhì)、實踐能力等維度[5]，考察評估學生綜合能力指數(shù)。

綜上，基于ARCS動機模型的3D打印課堂教學模式遵循一定的工作流程。首先，在教學前階段通過具體問題情境引發(fā)學生對三維設計學習的注意力和興趣;然后，通過具體的設計目標讓學生明白完成三維設計作品與自己有密切的相關性;接著，通過自主探究、小組協(xié)作與教師支架等方式讓學習者認為自己可以完成相關設計并建立自信心;最后，通過作品展示讓學生發(fā)現(xiàn)學習的價值，體驗到成就感和滿足感[6]。

三、基于ARCS教學模式的實踐

我?！?D打印創(chuàng)意設計”課程是以信息技術學科為依托，面向七年級學生開放的一門校本課程。由于學生初步接觸3D打印，因此選用簡潔、實用、易于上手的3D one建模軟件作為學生3D打印設計的啟蒙工具。在教學實踐中落實基于ARCS動機模型的3D打印課堂教學模式相關環(huán)節(jié)，通過設置豐富又貼近實際生活的實例，由簡到繁、由易到難地掌握3D打印創(chuàng)意設計的思路，調(diào)動學生學習3D打印的積極性。下面，筆者以“專屬掛件設計”一課為例，對教學模式中的各環(huán)節(jié)進行闡述，從貼近身邊的問題出發(fā)，引導學生設計一個自己的專屬創(chuàng)意掛件并打印出來，通過該課程來激發(fā)學習者對3D打印創(chuàng)意設計的興趣和積極性，學生獲得成就感，便于維持學生后續(xù)的學習熱情。

1.創(chuàng)設生活情境，吸引注意力

在正式上課之前，教師展示兩個問題情境：其一，在剛剛舉行的秋季運動會上，班級小韓同學的公交卡丟了，可是運動會時所有班級都在操場上，人比較多，不容易找到;其二，在我們的機房內(nèi)，張老師收集到很多被同學或老師遺忘的U盤，但讓人為難的是，無法幫助它們找到主人。學生帶著這兩個問題情境，引發(fā)困惑與思考，展開討論與頭腦風暴，該如何幫助小韓及張老師解決難題呢？

學生課堂初期往往還未產(chǎn)生興趣。因此，教師在創(chuàng)設情境時要通過問題和作品等引發(fā)學生的困惑與懸念，激發(fā)學生對三維設計產(chǎn)生探究的欲望及學習動機。同時，3D打印設計是來源于生活的，在教學開始前，從生活中發(fā)現(xiàn)需求，創(chuàng)設真實而貼近生活的問題情境，以生活為根，以創(chuàng)造為本，將生活化的情境同3D打印學習有機結合，將抽象知識通俗化、具體化、生活化，從而加強學生的共鳴。

2.設計教學任務，增強相關度

在學生激發(fā)了好奇心的情況下繼續(xù)引導，這就是我們?nèi)粘Ｉ钪薪?jīng)常會遇到的問題，鑰匙、公交卡、U盤等小物件隨手一放就找不到了，即使有人找到也很難將東西還給主人。我們嘗試思考，利用學習的3D打印技術能不能解決生活中這類問題呢？進而切入到本節(jié)的主題任務：3D one設計之我的掛件。

在3D打印課堂中任務驅動是常見的教學形式，而其中任務的選擇是教學內(nèi)容設計的關鍵與靈魂。因此，在引發(fā)學習者對學習內(nèi)容的注意之后，需要讓學生感受到利用三維創(chuàng)意設計可以解決生活中存在的實際問題，建立起知識間的聯(lián)系，將學習內(nèi)容與學生的生活需求結合起來，體現(xiàn)出學習內(nèi)容與實際認知的相關性，并產(chǎn)生一定的期望，感受到學習3D打印創(chuàng)意設計是有價值的，讓學生在實現(xiàn)自己目標的同時完成教學目標。

3.開展學習活動，建立自信心

在學生熟悉了教學內(nèi)容后，教師展示已打印使用的3D作品：即帶有老師姓名牌的鑰匙扣掛件，并和同學們一起分析其結構及制作過程。此時則可以為學生提供明確的目標，即完成屬于自己的掛件，學生可以預想到通過學習自己將獲得的成果。教學目標的達成需要將目標分解成各個小任務，逐層遞進，通過教師給予的任務單，學生可以明確方向。另外，任務單的設置也要具有層次性，除了要有所有同學都應完成的基礎任務即基本掛件的設計創(chuàng)建;也要有具有挑戰(zhàn)性的小組任務即創(chuàng)意掛件的綜合制作，這樣不僅能有效控制學習方向，還有利于增強學習者信心。同時，在這個過程中教師要及時巡視發(fā)現(xiàn)問題，遇到困難的同學可以向小組、老師或者智能軟件等尋求幫助，獲得成功的體驗。

開展學習活動是3D創(chuàng)意設計課程教學的主要環(huán)節(jié)，在此階段通過教師提供的學習目標，給予適宜的資源和技能的支持等途徑，讓每一個學生都能夠有機會去體驗成功的喜悅，建立對3D打印學習的自信心，進一步維持學習動機。

4.多元化評價，提升滿足感

在課堂的最后環(huán)節(jié)，學生將自己的作品上傳到青少年三維社區(qū)平臺，教師引導各小組按照三維創(chuàng)意設計評價表從學習過程、知識理解、產(chǎn)品設計三個方面進行綜合評價，指出作品及設計過程中的優(yōu)點與不足，教師再根據(jù)學生們的評價進行總結。同時，未能在課上展示的作品可以在后續(xù)上傳至社區(qū)平臺，供更多的老師和同學進行查看、點贊與點評;教師將優(yōu)秀作品通過3D打印機變成實體進行展覽，學生在感嘆優(yōu)秀作品巧妙的同時積累經(jīng)驗;在適當?shù)臋C會還會參加區(qū)、市組織的3D打印創(chuàng)意設計比賽，帶著自己的作品走出班級、走出學校，走向更高的平臺。

在3D打印學習中不僅要關注操作技能的學習，更要重視評價環(huán)節(jié)部分，以期達到學以致用、以評促學的效果。將評價環(huán)節(jié)從課上延伸到課下，通過各方面滲透讓學習者體驗學習三維設計的成就感。學習者在解決生活問題的過程中，于潤物無聲中喚醒創(chuàng)造的愿望和夢想，促進了學生綜合創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

“3D打印創(chuàng)意設計”是一門實踐性與應用性很強的課程，將ARCS動機模型與3D打印創(chuàng)意設計教學實踐相結合，從注意、相關性、自信心與滿意度四要素出發(fā)，設計適合該課程的教學策略，形成一套有利于激發(fā)并維持學生學習動機的教學方案、教學資源與教學方法。

[本文系南京市教育科學規(guī)劃第十一期個人課題“基于ARCS動機模型初中3D打印教學實踐研究”（項目編號：Dr3235）階段性研究成果]

[參考文獻]

[1]劉金鵬.3D打印課程，你關注學生核心素養(yǎng)了嗎[J].中小學信息技術教育，2017（03）：66-68.

[2][4]周亞運. ARCS動機設計模型在高中信息技術課堂中的應用研究[D].杭州：浙江師范大學，2016.

[3]楊帆.基于ARCS動機模型的初中英語課堂教學研究[J].教育觀察，2013（07）：41-43.

[5]王昊.3D打印技術的創(chuàng)意實體課程設計探究[J].中國信息技術教育，2019（23）：80-82.

[6]包艷麗.ARCS模式在計算機公共課教學中的應用研究[J].課程教育研究，2016（35）：48-49.