淺談3D打印技術與小學社團課程的結合

摘要：小學階段的3D打印課應著重于學生的設計能力，包括想象力、創造潛能的激發，空間思維與邏輯思維的培養，還有細節的觀察力等。可以從發現、解釋、構思、實驗和改進五個環節進行考慮。

關鍵詞：3D打印 創客 小學社團

3D打印，被譽為“第三次工業革命”，是基于增材制造法原理的一種高新技術，是快速成形技術的延續與發展，實現3D打印技術的關鍵是打印機和3D打印自由成形工藝。3D打印機通過噴頭來配送成形材料，按照設計的模型，講材料一層層逐步噴射于工作臺上，最終形成3D模型。3D打印技術實現了“設計即生產”的創想，具有快速生成的特點，不但能夠實現從零件設計到整體設計的跨越，而且所“打印”的產品，較之傳統方法所生產的產品具有更強的穩固性、更精密的結構，支持更有創意的設計與生成，因此近年來在機械制造、生物醫藥、建筑設計、藝術創造等多個領域受到越來越多的關注，也漸漸走入了中小學的課堂。

一、3D打印技術在小學教育中的現狀

（1）硬件條件參差不齊。3D打印無疑是一門對硬件設備要求很高的課程，要開展課程，最基本的配備包括：3D打印機（一臺或多臺）、打印所需耗材以及相關的加工工具。市面上的3D打印機根據精度不同價格也不同，但總體來說價格較高，而且打印物品所需的耗材需要不斷補充，基本上同一個作品需要打印多次才能成功。況且，不同地區對于新興技術在小學教學中應用的重視程度不同，同一地區不同學校情況也不盡相同，導致經驗無法共享。

（2）軟件選擇五花八門。3D打印的模型，需要在建模軟件中先設計好形狀與比例，再進行打印前的切片，如何才能進行打印。社會對于3D打印的敏銳度很高，一時間各種各樣的建模軟件如雨后春筍般涌出，有些老師會出現無法抉擇的情況。

（3）教師素質有待提高。3D打印是新興技術，大部分中小學教師也仍舊處于學習階段，教學手段和目的仍處于淺表階段，大部分課程都是老師學習如何制作，然后教授如何制作，最后由學生模仿制作。

二、3D打印在小學教學中的教學目的

小學階段的3D打印課應著重于學生的設計能力，包括想象力、創造潛能的激發，空間思維與邏輯思維的培養，還有細節的觀察力等。它應致力于打通學生的想象世界、虛擬世界和現實世界三個維度，使學生自由地將腦海中的奇思妙想最大程度地展現出來。當然，這一教學目的的實現需要以熟練運用建模軟件為基礎。

三、3D打印社團課設計框架

在3D打印社團課堂中，設計軟件和3D打印機是技術基礎，想象、創造和設計構成了核心要素。所以社團課的教學過程，可以從發現、解釋、構思、實驗和改進五個環節進行考慮。發現：學生有意識地觀察生活中的事物，落實到細節，對物品有一個基本的結構劃分，同時預測設計作品可能會出現的問題，明確限制條件。善于利用網絡資源，搜集、辨識關鍵信息。解釋：在團隊中表達自己的想法，整理問題，提出可行的解決和調整方案。在表達自己想法的時候，要注意語言簡潔精煉，重點突出自己的創新點，并能夠聆聽隊友的設計想法，取長補短，完善自己的想法。

構思：團隊成員一起制作草圖，擬定最佳設計方案。實驗：開始制作3D模型，在制作中明確分工，及時整理反饋意見，及時調整解決問題。反思：一次設計完成后，及時總結所遇到的問題、原因及解決方式，作為自己和他人的參考。3D打印社團教學的教學內容框架設計如下：（筆者在教學中使用的是123D Design。這是一款免費的3D CAD工具，可以使用一些簡單的圖形來設計、創建、編輯三維模型，或者在一個已有的模型上進行修改。123D Design打破了常規專業CAD軟件從草圖生成三維模型的建模方法，提供了一些簡單的三維圖形，通過對這些簡單圖形的堆砌和編輯生成復雜形狀。這種‘傻瓜式’的建模方式感覺像是在搭積木，使學生能隨心所欲地建模。）

四、教學設計案例：基本操作，做個糖葫蘆

教學目標：認識界面，菜單，視圖工具，學會調整視角，移動物體，縮放物體，對齊物體，吸附工具。

教學重點：基本幾何體菜單，學會利用現有基本幾何體建模。