淺談3D打印技術校本課程設計

曾紹華

（廣州市第八十六中學 廣州黃埔 510700）

隨著科技的不斷發(fā)展，3D打印技術越來越受到重視并廣泛地應用到多個領域中。GE（通用電氣公司）通過3D打印技術完成了飛機發(fā)動機35%的零部件建造，將燃油消耗率的有效性提高1%；蘇黎世聯(lián)邦理工學院采用硅膠材料通過3D打印技術合成人工心臟，可實現(xiàn)像人體心臟一樣的跳動；國外一家公司通過3D技術打印出一種由碳酸鈣制成的珊瑚放置在海水中，隨著時間的推移可以溶解并降低海水的酸度，以此來對抗海洋污染；等等。3D打印技術的使用可能意味著一場重大變革，將給未來的制造業(yè)、社會生產模式與人類生活方式帶來的深刻影響和變化。[1]

普通高中信息技術課程標準（2017年）確定了信息意識、計算思維、數(shù)字化學習與創(chuàng)新、信息社會責任四個核心素養(yǎng)，劃分了由必修、選擇性必修和選修組成的課程結構，給高中信息技術課程教學提供了目標和指引。其中，高中信息技術選擇性必修課程5是《三維設計與創(chuàng)意》，它要求學生能理解3D圖形和動畫設計的基本思想和方法，能夠結合學習與生活的實例設計3D作品并發(fā)布，體驗3D創(chuàng)意設計的基本過程與方法。3D打印技術已成為高中信息技術課程的重要組成部分。在新的課程教材出來前，筆者大膽地嘗試以校本課程的形式開展3D打印技術的教學。[2]

一、3D打印技術與校本課程

3D打印技術即快速成型技術的一種，它是一種以數(shù)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打印通常是采用數(shù)字技術材料打印機來實現(xiàn)的，它將精準的數(shù)字技術、工廠的可重復性和工匠的設計自由結合在一起，被廣泛地應用在工業(yè)設計、建筑、醫(yī)療產業(yè)等領域。

校本課程即以學校為本位、由學校自己確定的課程，它與國家課程、地方課程相對應。它一般是指由學生所在學校的教師編制、實施和評價的課程，主要表現(xiàn)在三個方面：一是在課程的權力方面，學校擁有課程自主權；二是在課程開發(fā)的主體方面，教師是課程開發(fā)的主體；三是在課程開發(fā)的場所方面，具體學校是課程開發(fā)的場所。

二、3D打印技術校本課程設計

校本課程的設計有很大的自主性，而3D打印技術涉及的領域又很多，“教什么，怎么教？”是課程開發(fā)的重點。

1.以新課標為指引

普通高中信息技術課程標準（2017年版）中《三維設計與創(chuàng)意》的課程要求是讓學生初步了解3D設計及相關技術的基礎知識，能運用3D設計的思想、方法和技術進行創(chuàng)作與表達。3D打印技術校本課程設計要以新課標為指引，讓學生理解3D打印的基本思想和方法，在實例設計中體驗3D創(chuàng)意設計的基本過程與方法。

2.融合校園文化

3D打印技術是一門創(chuàng)新型技術，它應用范圍廣，發(fā)展?jié)摿Υ螅呀?jīng)滲透進我們的學習和生活中，學生對它很感興趣。3D打印技術校本課程設計不僅要展示什么是3D打印技術、如何進行3D設計，還要體現(xiàn)學校的辦學特色和理念，使課程成為學校發(fā)展的一張名片。

3.精選教學案例

3D打印技術校本課程教學以學生的實例設計體驗為主，所以要精選教學案例。以筆者學校為例，學校的核心文化是“海潤生命”，在課程設計中通過多個與學校文化及海洋元素相關的教學案例，展示海洋生物、航海知識等，滲透保護海洋資源、保護海洋環(huán)境的意識，同時也讓學生更好地了解學校文化，提升學校歸屬感和榮譽感。例如，3D校徽設計，在教學過程中向學生介紹學校校徽的設計理念、文化體現(xiàn)和歷史底蘊；單體船和劃槳船制作，展示了人類與海洋抗爭，以智慧戰(zhàn)勝大自然的歷史篇章，同時也讓學生重新認識船的使用，鼓勵學生大膽思考和創(chuàng)新未來海洋運輸和探究工具的設計。

4.確定設計軟件

3Done是國內首款青少年三維創(chuàng)意設計軟件，更貼合啟發(fā)青少年的創(chuàng)新學習思維智能，簡易的3D設計功能讓創(chuàng)意更輕松地實現(xiàn)。同時，3DOne官網(wǎng)提供了大量的教學案例、課件和視頻，以及設計者相互交流的平臺。用戶可以免費下載3DOne（家庭版），無需擔憂盜版軟件的困擾。

5.創(chuàng)建學習社團

創(chuàng)建3D打印創(chuàng)意設計社團，既可以為對3D打印技術特別感興趣、愿意投入更多時間學習的學生提供一個深入學習、大膽創(chuàng)新的平臺，同時，社團成員可以成為校本課程教學中的學習標兵和帶頭人，提升教學效率，推動教學發(fā)展，擴大3D打印技術的校園影響力。

6.搭建硬件環(huán)境

3D打印技術校本課程教學除了常規(guī)信息技術教學需要的多媒體計算機網(wǎng)絡環(huán)境，還需要配置3D打印筆和3D打印機等3D打印設備。3D打印筆能讓學生體驗手繪立體畫、制作簡單3D物件的過程；3D打印機能將學生設計的3D作品變成實物，讓創(chuàng)意成為真實。

7.豐富的課程配套活動

舉行3D打印技術相關的專題講座，鼓勵學生參加3D設計作品大賽，帶領3D打印創(chuàng)意設計社團成員外出參觀3D打印高新企業(yè)，等等。豐富的課程配套活動，能提高課程的影響力，讓學生更全面地了解3D打印技術，在把創(chuàng)意變?yōu)樽髌贰⒄故舅鶎W的過程中進一步提升技術。

8.多樣的評價方式

提供多樣的評價方式，既看教學過程學生的參與程度，也看學生完成作品的情況；既看學生使用3D打印技術進行作品設計的掌握程度，也看學生在作品設計中的創(chuàng)新能力；既有自我評價，也有小組評價、教師評價；既有對學生的評價，也有對教師、對課程的評價。

在3D打印技術校本課程教學實踐中，還是發(fā)現(xiàn)了不少問題：高中學業(yè)緊張，社團活動的時間只能安排在午休時間，能堅持參與社團活動的學生不多；校本課程每周一課時的課時量不夠的；新技術、新課程，學生、家長、老師對其不了解，課程推廣難度大，等等。3D打印技術校本課程還不夠成熟，還需要在教學實踐中不斷反思、完善。