3D 打印讓創意立體化

☆徐欽

（南京市棲霞區實驗小學，江蘇南京　210046）

3D 打印讓創意立體化

☆徐欽

（南京市棲霞區實驗小學，江蘇南京210046）

被喻為第三次工業革命的重要標志之一的3D打印技術，正聲勢浩大地進入人們的視野。3D打印技術雖已廣泛應用于建筑、工業、醫學等諸多領域，但在基礎教育應用領域還處于起步、探索的初級階段。本文從文獻研究與教學實踐經驗入手，介紹了3D打印在小學教學中的應用探索；進一步分析了3D打印對培養學生空間思維、創新能力的重要意義；最后討論了目前3D打印應用于教學的前景、困惑與思考。

3D打印；教學應用；教育創新

近年來，3D打印逐漸成為人們關注的熱點，2013年5月30日北京召開首屆世界3D打印技術產業大會，并同期成立了世界3D打印技術產業聯盟，標志著3D打印技術真正進入了大規模應用和研究的階段［1］。盡管3D打印技術的應用在教育界還處于嶄新的探索期，但同樣也由此掀起了一番學習的熱潮。

隨著3D打印技術的發展，它在教育教學領域的應用日益受到一線教師的關注，新媒體聯盟（New Media Consortium，NMC）在2013年地平線報告中提出［2］，3D打印是未來四到五年值得關注的新技術，將帶來教學、學習和研究領域的創新。如何將其有效應用到學習領域，為學生的發展提供技術支持與創新發展，無疑是需要我們共同思考的問題。

一、教學創意的無限延伸

3D打印作為一種全新的媒體形式，創新了現有的教學活動方式。自學校配備兩臺3D打印機后，筆者在“邊學邊做邊思考”的狀態下開始了3D打印教學的探索。學校以興趣社團的方式組織學生參加每周一課的3D打印學習。3D教學的實質更多是指導學生進行建模的學習，利用建模的技術與打印出的實物來指導實踐活動，實現創造性思維的拓展與提升。

（一）“半成品加工”策略提高教學效率

在3D打印教學之初，學生面對功能復雜的建模軟件會有一定畏難情緒。此時，我們從學生的具體經驗出發，不要求原創設計出自己的作品，而是給他們提供一些半成品的例子，運用學習到的簡單工具進行修改與完善。通過“半成品加工”策略的應用讓學生在短時間內體會到3D建模技術的操作方法和信息素養的內涵，提高教師講解和學生實踐的效率。

（二）聯系生活激發創意源泉

當學生掌握了建模軟件基礎的操作技巧后，往往會在作品設計的創新方面遇到瓶頸。其實，豐富多彩的生活世界是創新取之不盡用之不竭的源泉。我們鼓勵學生善于從生活的細節中發現靈感，也經常用生活中的小物件來舉例。

二、課程意義的深遠影響

3D打印課程的開設極大地激發學生學習的好奇心和積極性，給學生的“思維方式”也帶來了新的變化與挑戰。3D打印在理論與實踐、知識與技能之間架起了一座橋梁，極大地豐富學生真實的學習體驗。具體表現為以下方面。

（一） 3D打印作為虛擬化設計的現實延伸，增強了學生動手實踐熱情和能力

3D打印從模型設計到打印出實物，都需要學生的參與。學生的想法、構思、創意能夠通過3D打印機轉變為立體彩色的模型，這種可視化的實踐環境充分激發了學生DIY創作的樂趣，提高實踐操作的熱情度，開辟了學習活動的新空間。

（二）有效地發展立體空間思維和創新能力

學生通過簡易軟件的學習掌握3D設計操作技巧，形成一定的建模思想，開發了其設計能力、思維能力和創造能力。這些都是激發學生創新精神和實踐能力的重要因素，對創新型人才的培養具有積極的作用。

（三）充分發揮小組協作性學習，培養合作精神

在組織3D教學過程中，筆者注重以小組為學習單位進行主題式項目學習，讓學生真正成為學習的主人。通常，當確定項目主題后，小組成員將共同展開課題任務，收集設計想法、確定尺寸與耗材、創建模型、打印成品、交流展示等。每個環節中學生自主參與其中，創意靈感大家一起分享，困難問題大家協同解決。這樣民主、和諧、智慧的課堂氛圍充分發揮了小組的團隊合作意識，有效地拓展了學生的思維寬度、提升了思維深度。

（四）培養學生善于觀察生活，提高解決實際問題的能力

在3D打印社團活動開展以來，學生面對層出不窮的各類3D作品熱情高漲，驚喜不已。很多小巧、精致的作品就是來源于生活實際，如手機座、杯托、口哨。教師鼓勵學生從生活中尋找創意設計的靈感，將想法通過3D打印來實現。只有將在課堂中獲得的技能和創造性構思應用到現實生活中去才是真正的學以致用。

三、應用實踐的研究思考

將3D打印這項新興技術引入中小學課堂，在教與學的諸多方面有著創新之處，能為學生提供更加廣闊的創新實踐平臺，但就其目前在教育領域的起步階段研究來看，3D打印要想實實在在地融入中小學的學科教學，助力學生發展，還有許多值得深入思考與探索的地方。

（一）有效的學科整合應用

3D打印作為一種通用的技術，可以應用到大部分的學科中去，尤其是國外較早開展的一些3D打印研究項目，值得大家借鑒和學習。就中小學基礎教育而言，我們要切合實際地考慮3D打印與學科整合的應用研究。

1.作為教具、學具，輔助課堂教學

根據教學需求，可利用3D打印制作出教學用具，供師生觀察與使用。例如：語文學科中的說明文教學，打印出“真實”的橋梁建筑等模型給學生觀察研究討論，調動課堂氛圍，提高教學效率。

2.作為學習內容，促進設計創新

在中小學，將3D打印作為學習內容指導學生進行學習與設計，培養學生建模的思維。例如：南京市馬府街小學開展的3D打印課堂，學生通過建模軟件的學習設計航模飛機、八音盒等創意作品，再打印出立體模型進行展示。

（二）適合學生的課程設計

課程的設計需要考慮到學生的年齡特點和認知思維，同時，也需考慮創新性的教學模式。在教學中如何促進學生創意思維的發展，如何提高學生創新的層次，如何設計符合學生的3D課程等多方面內容，是值得思考與研究的課題。筆者期望能有越來越多的3D研究團隊進行資源共享，組織教師開展學習培訓，助推這項新技術在中小學的推廣普及。

（三）硬件設施的配備需求

相對來說，現在3D打印機的價格比較昂貴。打印精度越高的，價格也會更高，一臺具備3D掃描功能的設備價格也要在三、四萬元以上，打印耗材的種類、安全性也值得考慮。大部分學校配備的入門級3D打印機的打印精度、良品率、工作效率不太高。一個小物件的打印都要數小時時間，這對于常規班級的教學會帶來一定的影響，也會在一定程度上挫敗教師、學生的積極性。筆者建議可先結合學校實情以興趣小組社團的形式開展3D課程教學，重在培養學生建模的設計思維和創新實踐能力，優選出精品設計模型進行打印與展示。

3D打印技術對教育的重要價值之一，在于它能夠創造對事物真實、直觀的探索機會。同時，也對教師在技術應用與教學能力等方面提出更高的要求。教師要參與到3D打印課程應用的教學研究中去，引導學生開展有效的學習活動，促進學生思維創新，推動在創新技術支持下的教育教學發展。作為教育工作者，我們一同探索挖掘3D打印技術在教育中的應用價值，迎接教育大變革時代的到來。

［1］首屆世界3D打印技術產業大會：世界3D打印技術產業聯盟［EB/OL］.http：//news.cntv.cn/2013/05/31/VIDE13699578465762 27.shtml.

［2］NMCHorizonReport：2013HigherEducationEdition［EB/OL］.http：//www.nmc.org/publications/2013-horizon-report -higher-ed.

［編輯：陳鉞］

G434

A

1671-7503（2015）07-0076-02