3D打印創(chuàng)客教育與學(xué)科融合的實踐與探索

溫勝冬

在基礎(chǔ)教育階段中，3D打印課程的核心是利用易于學(xué)生學(xué)習(xí)的三維設(shè)計軟件和3D打印技術(shù)及將學(xué)生頭腦中的創(chuàng)意、創(chuàng)新思想更加規(guī)范、科學(xué)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)乇憩F(xiàn)出來。其中，普及型3D打印機發(fā)展至今已經(jīng)日漸成熟和智能化，學(xué)生對打印機的使用已經(jīng)不存在太大的障礙，而利用三維軟件對作品進行嘗試設(shè)計的能力及創(chuàng)新思維才是“3D打印課程”的核心。除此以外，設(shè)計結(jié)束后從結(jié)構(gòu)力學(xué)、材料力學(xué)的角度對設(shè)計作品進行不同角度試驗并加以改進的過程，也是3D打印課程在基礎(chǔ)教育階段中開設(shè)的核心所在。

深圳市大鵬中心小學(xué)為加強創(chuàng)客特色建設(shè)，深化課程改革，促進學(xué)校可持續(xù)發(fā)展，特制定“3D打印創(chuàng)客教育與學(xué)科融合整體實施方案”，力爭在2017年成為全市3D打印創(chuàng)客教育示范學(xué)校。

在2015年的時候，大鵬中心小學(xué)雖然購買了3D打印設(shè)計的校外課程服務(wù)，利用云計算室和配套的3D打印機、3D掃描儀開展3D打印創(chuàng)客教育，但缺乏將3D打印技術(shù)與學(xué)科教學(xué)有機融合，未能發(fā)揮3D打印促進學(xué)科教與學(xué)的功能優(yōu)勢。為此，我校探索實施“3D打印創(chuàng)客教育與學(xué)科融合”方案，促進3D打印與學(xué)科課程的整合，逐步實現(xiàn)學(xué)生的學(xué)習(xí)方式、教師的教學(xué)方式的變革，從而形成我校的特色之一。

一、2016年的實踐與探索

（一）建設(shè)3D打印創(chuàng)意工作室

1.創(chuàng)意設(shè)計區(qū)可容納50人同時授課，配置50臺計算機，主要開展三維軟件學(xué)習(xí)及創(chuàng)意設(shè)計、信息技術(shù)等課程；

2.創(chuàng)新討論及加工區(qū)可容納15同時授課，配置3D打印機和各種加工工具，主要是開展3D打印創(chuàng)新討論及物品打印加工等課程；

3.作品展示區(qū)主要是展示學(xué)生作品，其中開設(shè)一個“交易”區(qū)，可供全校師生通過“交易”獲得3D打印作品或定制3D打印服務(wù)。

（二）整合課程

以學(xué)年為單位，對現(xiàn)有的信息技術(shù)課課程、綜合實踐課進行整合，抽出部分課時在3-6年級開設(shè)3D打印創(chuàng)客教育課程。

（三）建立學(xué)生自治管理3D打印社團

3D打印創(chuàng)意工作室由一名指導(dǎo)教師和一群具有3D打印基礎(chǔ)知識和興趣愛好的學(xué)生組成。這些對3D打印具有特長和興趣愛好的孩子在這里學(xué)習(xí)軟件使用，交流創(chuàng)新想法，并利用打印機為有需求的老師設(shè)計和打印作品。另外，社員還對其他學(xué)科老師進行培訓(xùn)，讓他們了解3D打印的基本原理和作用。

（四）學(xué)科融合

3D打印與語文、數(shù)學(xué)、科學(xué)、美術(shù)等學(xué)科融合嘗試。

二、主要案例

案例一：

小學(xué)語文中有《趙州橋》一課，語文老師請3D打印社團將縮小版的趙州橋打印出來，另外，還打印了幾種不同結(jié)構(gòu)的橋。在上《趙州橋》這一篇課文時，學(xué)生就可以捧著趙州橋進行觀察，更好地體會所學(xué)課文。但授課并沒有到此結(jié)束，語文老師讓學(xué)生觀察不同的3D打印橋梁的橋墩、橋洞結(jié)構(gòu)，然后指導(dǎo)學(xué)生在一條模擬“河流”中進行實驗，觀察、記錄河水從橋下流過的情況，另外還讓學(xué)生把橋梁放在沙池當(dāng)中，學(xué)生收集各種材料進行布景，營造各種意境。最后指導(dǎo)各小組展開討論，讓學(xué)生從不同的角度去把這次的活動寫成一篇文章。

案例二：

英語學(xué)習(xí)的單詞記憶一直都是孩子們頭疼的事情。自從有了3D打印之后，聰明的老師把許許多多不容易記憶的英文單詞在3D軟件中建模，然后打印出來做成了一個個立體的小鑰匙扣，然后用來獎勵給同學(xué)，不愛記單詞的同學(xué)也對精美的鑰匙扣愛不釋手，掛在書包上，掛在書房里……耳濡目染，單詞自然就記住了。這樣孩子課間少了追逐打鬧，在潛移默化中掌握了單詞，提高了學(xué)習(xí)效率。

案例三：

在現(xiàn)階段小學(xué)科學(xué)教學(xué)中，實驗教學(xué)的效果是課堂學(xué)習(xí)效果的主要體現(xiàn)，課本中的一些實驗設(shè)計操作難度大，設(shè)計也不夠科學(xué)，致使不少科學(xué)實驗課耗時費力，而實驗效果不佳。為了更好地實驗，教師往往會制作一些教具，提高實驗效果。例如，在教《風(fēng)向風(fēng)速》一課時，教師和幾個學(xué)生設(shè)計了一個風(fēng)向風(fēng)速演示儀，但是在制作過程中發(fā)現(xiàn)儀器的支架比較復(fù)雜，自己不太好加工，后來老師把加工任務(wù)交給了本班會使用三維建模的學(xué)生，這學(xué)生不到一小時就把支架模型在電腦中設(shè)計出來，經(jīng)過一晚上的打印，支架出來了，最后這個風(fēng)向風(fēng)速演示儀制作成功，并且作為創(chuàng)客作品參加了深圳市第二屆學(xué)生創(chuàng)客節(jié)的創(chuàng)客作品評選，獲得了一等獎。

案例四：

美術(shù)科組負(fù)責(zé)學(xué)校的文化裝飾，他們就利用3D打印技術(shù)，把很多自己想法通過打印技術(shù)把它變成現(xiàn)實物品。例如，校園里掛在墻面的創(chuàng)意相架就是老師和學(xué)生設(shè)計，植物上掛著的3D打印二維碼也是學(xué)校自己制作的，各種提示語也有不少是3D打印的作品。另外，美術(shù)科組在教師節(jié)前還舉行了全校性的一次美術(shù)設(shè)計比賽，設(shè)計的內(nèi)容就是創(chuàng)新生活用品，讓孩子設(shè)計一款生活用品送給自己的老師。美術(shù)老師要求學(xué)生三人為一組，各自發(fā)揮所長，不但要畫出外觀草圖，還要利用123DESIGN軟件設(shè)計物品的模型，另外文字說明也不能少。

三、結(jié)語

總而言之，3D打印是一門課程，而非一個設(shè)備。面向小學(xué)生開設(shè)“3D打印創(chuàng)意工作室”，并非想把孩子們培養(yǎng)成技術(shù)高手，而只是想讓孩子們通過接觸3D打印技術(shù)，并在學(xué)習(xí)過程中運用這一新興技術(shù)，來促進他們各學(xué)科融會貫通，提升學(xué)習(xí)效率。同時，促進他們計算思維、空間思維、設(shè)計思維和創(chuàng)新思維的發(fā)展，從而形成虛擬世界、實體世界以及學(xué)生內(nèi)心世界的聯(lián)通，激發(fā)孩子們的創(chuàng)造力和想象力。雖然我校特色課程取得了一些成效，在一定程度上提高了學(xué)生的動手和參與能力，也獲得了家長、學(xué)生的一致認(rèn)可，但如何在未來使創(chuàng)客課程與其他課程更好地融合，是需要繼續(xù)探討的重要話題。

【作者單位：深圳市大鵬新區(qū)大鵬中心小學(xué) 廣東】