小學“3D打印技術”進校園的實踐與探索

雷玲

3D打印技術（3D Printing）即快速成型技術的一種，它以數字模型文件為基礎，運用粉末狀金屬或塑料等可黏合材料，通過逐層打印的方式來構造物體。該技術在珠寶、鞋類、工業設計、建筑、工程和施工（AEC）、汽車，航空航天、牙科和醫療產業、教育、地理信息系統、土木工程、槍支以及其他領域都有所應用。

近年來，在小學部分學科教學中，3D打印技術在校園進活動、進課堂，已成為小學教師非常關注的熱點研究課題。在《中國學生發展核心素養》（征求意見稿）中提出科學精神的素養，即個體在學習、理解、運用科學知識和技能等方面表現的價值標準、思維方式和行為規范。一是崇尚真知。重點是學習科學技術知識和成果；掌握基本的科學方法；有真理面前人人平等的意識等。二是理性思維。重點是尊重事實和證據，有實證意識和嚴謹的求知態度；理性務實，邏輯清晰，能運用科學的思維方式認識事物、解決問題、規范行為等。

國內外教育研究經驗表明，3D打印技術在學校教育教學中的應用是培養學生創新意識、科學素養的有效途徑之一。2015年西安市教育局發文，將西安交通大學附屬小學作為西安市首批3D打印試點學校之一。為了更好地開展此項工作，我校通過文獻調研和問卷調查，分析了當前小學生對3D打印技術的認知和接受程度，并嘗試一系列有效的教育教學活動來實施3D打印技術進校園。

一、學生3D打印技術的認知現狀

為了探索當前小學生對3D打印技術的認識及接受程度和學生的空間觀念水平，本項研究設計了調查問卷。針對3-6年級學生，共發出問卷500份，收回484份。從問卷調查數據分析得知，有94%的學生知道或知道一點3D打印技術，認知程度很高。學生知識來源多元化，有46.9%的學生通過看電視或電影了解3D打印技術，通過網絡、看書了解的分別占31%和28.5%，此外就是通過教師和家長等渠道獲知。

從問卷分析還可知，不同年級學生對3D打印技術的認知程度不同，小學中年級（三、四年級）的學生認知度超過90%；高年級（五、六年級）認知度又有較大的提高，超過95%。這就表明在小學開展3D打印技術科技活動有很好的知識基礎和學生認可度。

另外，從問卷調查中還發現了一個非常有趣的現象，即男、女生對3D打印技術的認知程度存在明顯差異。對3D打印技術知道的比較多的選項，各年級的男生都超過女生；在回答對3D打印技術知道一點的選項時，各年級的女生都超過男生，這表明男生在知道3D打印技術后容易產生興趣，喜歡多了解一些知識；而女生更傾向于泛泛了解，沒有興趣繼續深究。這個結論對我們開展3D打印科技活動具有非常重要的指導意義，即除了組織男女生開展參觀、觀看3D電影外，男生可以開展自主或團隊動手創新活動，女生開展一些講座和教師指導下的團隊動手創新活動。

二、3D打印技術校本課程開發及創客工作坊建設

由問卷調查可知，學生已經從看電視、網絡和書籍等渠道獲得了一些3D打印技術知識，而且絕大多數學生喜歡3D打印技術。這為學校開發3D打印技術校本課程和建設創客工作坊奠定了基礎。校本課程開發的目的是通過整合教學內容，培養學生創新意識，教學手段是通過建設3D打印技術實驗室設計和制作模型。成立的西安交通大學附屬小學創客工坊專門負責附小3D打印技術教育教學試點工作。目前學校已基本建成了學生“創客工坊“，并開始開發3D打印技術和相關學科整合的課程，目前已經開發的教學模型主要有數學函數、科學LOGO設計、乘法口訣表等。

三、開展豐富多彩的3D打印技術系列科技活動

開展內容豐富的學生3D打印技術活動，通過學生自主實踐體驗、校外參觀學習和寫參觀日記、3D打印技術科技月、學生3D打印技術成果評比和成果展等形式多樣的活動，豐富了學生3D打印技術的認識和體驗，培養了學生創新意識和實踐能力。從2014年開始，學校就開發了3D打印技術創新實踐校本課程，每學期采用“請進來、走出去”的體驗教育、教學方式。開展學生3D打印技術相關活動，參與學生涵蓋全校各年級。

1.讓科技走進校園。走進課堂。學校聯合蒜泥創客空間共同舉辦了“3D打印技術進課堂”系列活動。活動中讓學生們積極參與討論3D打印技術，開動腦筋構想自己對3D打印技術的應用。通過這類活動的開展，學生們不但了解了最新最前沿的科學技術，也能親自參與其中體驗創新的樂趣。.邀請西安交通大學機械工程學院、國家快速制造中心實驗室邱志惠副教授為同學們進行3D打印技術相關知識的普及與講解。一至三年級的學生參與了此次活動。

2.組織學生到西安交通大學參觀機械制造系統工程國家重點實驗室。該重點實驗室在3D打印技術快速成型技術方面處于國際先進水平，學生們開展“參觀3D打印實驗室”主題觀摩和體驗活動，學習3D打印技術相關知識。同時，該實驗室老師還安排學生進行嘗試設計3D作品，旨在讓學生通過體驗，體會到科技可以改變生活，科技可以創造未來，科技其實就在我們身邊。

四、加強教師培訓做好師資保障

要開展好3D打印技術進校園活動，將3D打印技術融入學校的教育教學活動中，豐富學生科學素養的體驗和培養，關鍵在于學校要有一支善學習、懂技術、勤思考、敢創新的教師隊伍。為此，學校非常重視教師培訓工作，邀請陜西東望科技發展有限公司總經理陳衛及其團隊為全體教師揭秘來自未來的科技——3D打印技術。通過專家講座、參觀交大3D打印技術實驗室、主題論壇等形式多樣的培訓活動引領教師將3D打進技術融入教育活動、進人課堂教學中，讓學生充分感知3D打印技術就在我們的生活中，正在各個領域得到廣泛的運用，造福人類、推進社會的發展與進步。

為推動3D打印技術進校園活動的開展，學校注重建立健全組織機構，形成了校領導牽頭，各部門配合，分管副校長主抓，全校全員參與的格局。設立學校資產委員會負責方案篩選，后勤部門負責采購，教導處負責學生課程與活動管理，創客工坊負責人進行活動設計和活動實施以及課程開發，有力地保障了3D打印技術進校園的有效開展。