讓核心素養在學習3D打印的過程中落地

陸海江

3D打印，即一種快速成型技術，它是一種以數字模型文件為基礎，運用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料，通過逐層打印的方式來構造物體的技術。3D打印技術相對傳統制造技術是一次重大的技術革命，能夠為傳統制造業的創新發展注入新鮮動力。從3D打印的內涵與意義中可以發現，該技術特別考驗個人的學習能力、科學精神和實踐創新能力。

基于這樣的認識，筆者所在學校從本學期開始在校本課程中開設了“3D打印課程”，期待能讓學生學會學習，培養他們的科學精神和實踐創新能力。

打造學習共同體——學會學習

3D打印對學生來說是門全新的課程，應怎么教呢？如果僅把教師講授知識作為唯一途徑，未免過于單一，不利于學生學習能力的培養。教師可以給學生推薦一些較好的3D打印學習網站、交流平臺。學生可以在網上找到那些志同道合的學習共同體；同時，也可以將自己的作品和其他人的作品進行PK，在比較中發現自己的優缺點，共同學習，共同進步。

學生通過網絡，可以組建不同的學習共同體，從中了解、學習更廣的知識，并逐步向“學會學習”邁進。

體會知識“變身”——豐富科學精神

小學中高年級的學生已經積累了一定的生活經驗，教師可引導他們解決身邊實際生活中遇到的難題，這是可以跳一跳摘到的“果實”。

江南雨水較多，特別是有時候學生出門時不下雨，放學卻下雨，這讓沒帶雨傘的學生很是苦惱。雨傘攜帶不方便，那能否讓書包和雨傘在一起呢？學生們在三維建模軟件中設計了智能書包的模型，其外形和普通書包一樣，不同的是在書包一側安裝了雨傘裝置。不下雨，它就是一個普通書包；下雨天，雨傘裝置感應到下雨，會慢慢自動升起并打開。這就解決了學生在雨天沒帶雨具的煩惱。

當這個模型被設計出來后（如圖1），筆者被設計者的創意所折服。學生用3D打印機將模型打印了出來并進行了模擬操作，發現雨傘打開時，好像只能有一個角度。而生活中，雨傘會隨著風向而改變。如何才能更合理呢？學生再次發揮想象。有的設計出可以調整方向的按鈕裝置；有的將雨傘的支撐部位設計成可變方向的材質；有的將書包設計成胸前背，由背包人自由進行調節……

這樣“設計—打印—再設計”的過程，可以培養學生的探究精神。無論作品多么具有創意，如果學生不具有必要的技巧和堅強的意志，那么所謂的創造力就都會夭折。創造力就像火花，只有將火花扇成火苗，微弱的火花才能變成熊熊燃燒的火焰。

將想象變為可能——實踐創新

3D打印能夠解決傳統制造業中很多不能解決的技術難題，我們只要將“想象”變為3D模型，就可以通過3D打印將“想象”變為可能。

例如，隨著家庭生活質量的穩步提高，家用電器也是琳瑯滿目。不同規格的電器、充電設備，大小不同、方向不一。目前，很多電源插座都是平整的，如果一個設備的充電器過大，往往會占用兩個甚至更多的電源插座，造成資源的浪費。學生根據這一情況，進行了大膽嘗試，將電源插座設計成在不同平面上、可組裝的樣式（如上頁圖2），使用者可以根據充電器的大小，隨意組裝，合理搭配，最大程度地節省了空間。

學生的想象力、創造潛能，絕不是教師在傳統課堂上可以教出來的。教師需要給學生學習創設情境或營造氛圍，激發學生主動探究的欲望，讓他們圍繞問題進行發現、探究，甚至解決問題，實踐創新的素養就在這樣的過程中一點點積累起來。

核心素養從頂層設計到基層落實，還有很長一段路要走。筆者堅信，隨著課程改革的不斷深入，全面落實以培養“全面發展的人”為核心的教育目標會在教育實踐中找到合適的對接點，并逐漸落地生根。