3D打印課程，實現孩子創客夢

劉菲菲

3D打印對學生的影響不僅僅在于能讓學生學習建模軟件，更能把學生培養成為有思想、有創意的設計者與思考者，讓學生經歷一個探索、思考和操作實現的完整過程。

3D打印技術，屬于新一代綠色高端制造業，與智能機器人、人工智能并稱為實現數字化制造的三大關鍵技術。為了讓學生領略先進的技術和理念，我們學校于2013年9月嘗試開發和實施了3D打印課程。該課程吸引了一大批熱衷于創意、設計、制造的學生群體，實現了孩子們的“創客夢”。

課程目標旨在創意創新

創新，從來不是一件簡單的事，通往創新的唯一捷徑，只有投入。3D打印給學生的“學習方式”帶來了新的思考，可以激發學生對科學、數學，尤其是工程和創意設計的興趣，帶來實踐與理論、知識與思維、現實與未來的三方面結合。我們不需要過分擔心，學生們的創造會不會只停留在美工設計上。對于“虛實創造”課程來說，這個世界上的存在物，太多都是三維存在物，學生們一不小心就是在創造。

3個五年級的學生觀察到鄰居盲人在日常生活中最大的困難就是出行，其中一個孩子在樓梯間的聲控燈和超聲波傳感器中找到靈感， 他提議：在拐杖內加裝超聲波感器、觸碰傳感器、溫度傳感器，幫助盲人避障，逃離危險。孩子們先各自提供項目，再經過他們的投票，篩選出“會說話的拐杖”作為項目，接著開始做項目分析，分配任務。他們利用3D打印技術和樂高機器人套件專門為盲人設計制作了一種“會說話的拐杖”。這款拐杖具有紅外線避障功能、GPS定位、實時溫度檢測、CO報警燈，可以支持記錄老人行走的步伐功能。路上遇險提醒盲人注意避讓。能與手機、電腦互聯，具有自動定位功能，當盲人忘記拐杖放哪時，可以設計遙控器幫助盲人找到拐杖。該作品榮獲第九屆長沙市機器人創意大賽一等獎。

3D打印最突出的優點是培養學生的空間概念，同時，也是培養動手能力的極好契機。該課程目標有四：一是讓學生的想象更容易變成現實，培養學生的創新意識，鼓勵學生的創新實踐；二是學習運用簡易建模軟件，發展學生空間立體思維；三是通過3D打印實體的觸覺過程，為學生建立一種新型的學習通道；四是選擇貼近生活的建模主題，培養學生解決生活實際問題的能力。

課程實施讓學生經歷思維、操作、展示的完整過程

3D打印采用分層加工、疊加成形的方式逐層增加材料來生成3D實體。我們認為，3D打印對學生的影響不僅僅在于能讓學生學習建模軟件，更能把學生培養成為有思想、有創意的設計者與思考者，讓學生經歷一個探索、思考和操作實現的完整過程。課程內容涵蓋四個階段：第一階段為案例學習，通過例子掌握軟件工具，初步形成空間思維結構；第二階段為實物構建，通過觀察小型實物，創建虛擬模型；第三階段為想象搭建，引導學生搭建內心所想的物體；第四階段為虛實創造，用3D打印機打印出來，創造心中所想。創客教室設計為開放性、通透式的，給學生動手制作的機會，他們可以使用各類金屬、木制、塑料以及電子工具進行創作，將想法實現出來。

由于每堂課要打印的物品都屬于原創，所以，需要教師一步一步地引導學生，激發學生，達成預設中的期待。例如，打印《新年吉祥物》三維建模訓練，可以采取以下幾步：第一步：主題設計。師生民主商議圍繞即將到來的新年打印題材，學生自己在圖畫本上畫出自己想要設計的新年禮物。第二步：熟悉工具。通過相關案例的介紹，引出工具的功能，逐步讓學生們熟練工具的使用。第三步：嘗試建模。結合素材庫里的實物模型，幫助學生更好地建立虛擬空間與現實空間的對應關系。第四步：完善設計。在電腦中設計三維的虛擬物體，運用可搭建的實物模型與虛擬建模相結合，反復推敲，完善設計思維。第五步：打印成型。將設計的作品通過“Wi-Fi”發送到3D打印機上，打印出來。第六步：作品呈現。

課堂里，每一步都在循序漸進地達成預設的目標，學生們能夠在最近發展區內不斷提高。在這樣的課堂，每個學生更需要沉浸，更需要自己在不斷的打磨中反思、操作、提升。學校有一間“創客夢工廠”玻璃房，孩子們的作品展覽在通透的有機玻璃瓶之中，讓他們頗有成就感。每年的3D打印“創客分享”日，我們都選定在感恩節這一天，孩子們會奔走在校園里給老師和同學們派發小作品。

課程實施效果關鍵在師資

當然，任何課程的核心都是“人”，是否擁有優質的師資是課程落地生根的關鍵。我們非常幸運的是有一位義工家長——李軍老師，他是華曙高科的3D打印美術工藝設計師、學校家委會的會長。他的古道熱腸促使我們引進了該課程，并逐步形成了學校的3D打印課程教師團隊，建立了3D打印課程創客慕課資源庫，孩子們在家里、在學校，都能隨時學習設計。這門課程不僅讓孩子們的創造力得到最大的開發，最可貴的是激發孩子們天馬行空的想象。教師團隊的大“創客”和小“創客”暢快溝通，設計、建模、打印，讓一切變得無所不能。

3D打印這門前沿的課程，在我們的共同努力下，正在不斷打印孩子們的夢想。我們結合學校科技節活動，進行創客作品、成果展示，邀請家長前來參觀，形成家校合作效應。通過各種創客比賽分享活動，鼓勵學生主動參與創新實踐，研究跨學科的綜合性項目，提升技術并交流創意，最終形成一個匯聚創意的場所，一個讓想法變成現實的“夢想實驗室”。 2015年8月，學校學生在全國第三屆汽車模型科技創意大賽中，用3D打印技術設計和制作出的汽車創客作品，驚艷了全場。

作者單位：長沙市天心區青園中信小學