讓創意實現成為學習過程
——人大附中《3D打印技術與科技創新實踐》精品校本課程

李作林/文

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讓創意實現成為學習過程
——人大附中《3D打印技術與科技創新實踐》精品校本課程

李作林/文

引言：

培養具有國際競爭力的社會未來人才，是現代課程改革的重要使命，而校本課程則是挖掘學生潛力，培養未來人才的重要途徑與形式，人大附中在其校本課程開發過程中，以學校教育的受教育者（學生）為主體，以教師為學校教育的直接實施者，構建起了融合學校和社會課程資源的課程開發決策機制。人大附中校本課程豐富多樣，因篇幅有限，只能從眾多精品校本課程中呈現一隅。

《3D打印技術與科技創新實踐》課程關注學生全面發展，注重在學習過程中培養學生的技術素養與創新能力，它與數學、物理、化學、信息、生物、工程等學科緊密配合，具有很好的綜合性、創新性、實踐性。經過三年的實踐與探索，開發了12節3D打印系列微課程，在網絡上供學生學習。自課程開設以來，學校先后有四百余名學生熟練掌握了3D打印技術，并能進行創意設計。很多學生接觸了該項技術，從而產生了濃厚的興趣，在研究的過程中克服種種困難，他們收獲的不只是知識，還有對科技創新的情感體驗。

加拿大教育學家富蘭（Fullan）曾經指出課程實施是“使變革成為實踐的過程”。《3D打印技術與科技創新實踐》正是在校本實施過程中，讓學生的創意實現成為整個學習的過程，從中獲得學習的樂趣。

課程目標

● 了解3D打印技術的相關知識，包括3D打印的技術原理、打印機的工作原理、未來發展趨勢等；能熟練使用一款三維設計軟件進行計算機輔助設計，將創意通過打印機變成現實；培養設計理念和技術素養；

● 通過動手組裝3D打印機，了解打印機的結構原理、機械原理，并能夠進行結構創新，提高動手能力；了解并掌握FDM3D打印技術，能夠將創意變成現實，.

● 了解3D打印技術的發展以及給人們生活帶來的變化，感受技術創新的魅力。了解我國3D打印技術的發展以及3D打印技術對人們未來生活帶來的影響，產生時代責任感。

教學內容

第一部分：《3D打印技術的時光隧道》，簡述3D打印技術的由來與發展。

第二部分：《3D打印的技術詳解》，了解當前3D打印常見的技術原理以及該項技術在各領域的發展趨勢。

第三部分：《3D打印機的使用》，嘗試打印自己的第一個作品。

第四部分：《3D打印機的結構》，了解常見桌面型3D打印機的結構，掌握結構構成及工作原理。

第五部分：《動手制作3D打印機》，親自動手做一臺3D打印機，感受DIY的樂趣。

第六部分：《3D打印機的自我復制》，用3D打印機自我復制3D打印機。

第七部分：《3D打印技術與科技創新實踐》，介紹3D打印在模型、工藝品、智能機器人創造、機械模型、醫療器材等相關領域的應用。

第八部分：《3D打印未來遐想》，3D打印技術的發展與未來。

課程實施

課程分社團活動、學校選修課、高級研修三個層次，形成了相互補充、普及與提高相結合的實施途徑。

社團活動：組織同學自發成立3D打印社團，通用技術教研組13位教師擔任社團的義務導師，現有成員六十余人。其宗旨是在全校范圍內推廣3D打印技術。3D打印社建立了微信群及公眾號，并定期推送相關信息和培訓內容。社團管理相對自由，學習內容也由同學們自己擬定。

校本選修：每周三下午兩節課，主要招生對象是初中學生。教學任務是普及3D打印的相關知識，讓學生能夠熟練使用3D打印機，了解打印機的基本工作原理以及結構常識，并能夠學會用一款三維軟件進行計算機輔助設計。

高級研修：每周四下午三節課，主要面對高一、高二學生展開相關教學任務。相對于校本選修課，高級研修課更注重3D打印技術本身的技術創新。課程以項目驅動為主要的教學方式，由教師指導學生自主研究。研修課上學生需要廣泛了解3D打印技術的基礎知識，自己選擇研究方向并制定研究計劃。目前，同學們研究的主要內容有大尺寸3D打印機的設計與探索、巧克力打印機的研制、三維掃描技術應用、3D打印與數碼影像等相關專題。每個專題有3至5個學生為研究團隊，定期進行項目進展匯報，體驗科學研究的整個過程。高級研修課還聘請清華大學、西安交大、北京航空航天大學等專家教授作為指導專家，為學生創新研究提供支持。

課程創新點

第一，課程建立在學生的興趣和學習需求基礎上。當學生們對某些方面有了濃厚的興趣和學習愿望，人大附中就會積極創造條件幫助孩子們實現夢想。

第二，課程的建設由點到面，注重普及與提高相結合。課程建設之初，只是以選修課的形式進行，取得一定經驗后，面向全校師生介紹“3D打印就在身邊”的理念，選修課程全面展開。學校又尊重一些同學的需求開設高級研修課，盡最大可能做到普及與提高相結合。