3D打印技術(shù)的校本課程研究

張玲

摘要：在“互聯(lián)網(wǎng)+”的大背景下，3D創(chuàng)客教育慢慢進入人們視線，各類3D創(chuàng)客空間也如雨后春筍般步入中小學(xué)課程建設(shè)中。龍虎塘實驗小學(xué)將3D打印技術(shù)融入詩意課程建設(shè)中，開設(shè)了“3D創(chuàng)客”特色課程。該課程遵從“情趣、靈動、向美”的信息學(xué)科“詩意課堂”規(guī)程，已在學(xué)生動手實踐能力、思維創(chuàng)造能力以及自主學(xué)習(xí)能力上取得了一些成效，也積累了一些生動案例，以期為學(xué)校“詩意課程”建設(shè)與研究添磚加瓦。

關(guān)鍵詞：3D打印技術(shù);特色課程;課程建設(shè)

一、引言

新時代的教育，是以培養(yǎng)創(chuàng)新精神和創(chuàng)造能力的新型人才，推動社會的發(fā)展和進步為使命的教育。近年來，3D打印技術(shù)在基礎(chǔ)教育教學(xué)中的應(yīng)用越來普及，但是如何發(fā)揮3D打印技術(shù)的教育作用，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維能力，仍然有很多問題亟待解決。

常州市新北區(qū)龍虎塘實驗小學(xué)（以下簡稱龍小）以培養(yǎng)“陽光、靈動、文雅”的詩意學(xué)生形象為目標。在信息技術(shù)選修課程中融入了信息學(xué)科詩意課堂的校本課程的研究，讓六年級學(xué)生從繁重的課業(yè)中解脫出來，為思維插上想象的翅膀，打通從“想象-建模-實體”的渠道，開設(shè)了“3D打印創(chuàng)客”特色校本課程。

二、3D打印技術(shù)在基礎(chǔ)教育研究領(lǐng)域現(xiàn)狀

3D打印技術(shù)，學(xué)名為“快速成型技術(shù)”，是一種以數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)，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(gòu)造物體的技術(shù)。【1】近年來，隨著3D打印技術(shù)的成熟，已在航海、航天、醫(yī)學(xué)、建筑等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。而在教育領(lǐng)域，國內(nèi)外的研究者們也紛紛投身于3D打印技術(shù)研究。例如如英國教育部開展了一項為期一年的試驗項目，以21個學(xué)校為試點，將3D打印技術(shù)應(yīng)用到數(shù)學(xué)、物理、工程和設(shè)計等課程中。【2】美國杜克大學(xué)成立了3D打印實驗室，通過掃描化石，為來自遠古時代的生物遺骸創(chuàng)建了詳細的3D圖像。在我國，主要以信息技術(shù)拓展課或者校本課程的形式逐步走進中小學(xué)課堂。【3】綜上所述，3D打印技術(shù)在基礎(chǔ)教育領(lǐng)域的蓬勃發(fā)展指日可待，但如何有效且系統(tǒng)地開展3D打印課程，如何讓3D打印技術(shù)與學(xué)科進行有效融合，還是亟待我們解決的問題。

三、案例：“3D打印創(chuàng)客”詩意課程教學(xué)實踐

龍小以信息技術(shù)選修課為載體進行了大膽的嘗試。在六年級信息技術(shù)課中加入了“3D打印創(chuàng)客”課程，該課程為期一學(xué)期，面向全體六年級同學(xué)開設(shè)。

1.課程目標

“3D打印創(chuàng)客”選修課程以國家課程改革綱要為指導(dǎo)，結(jié)合我校詩意課程發(fā)展實際進行教學(xué)。本課程的具體建設(shè)目標包括：（1）通過系統(tǒng)的學(xué)習(xí)，了解3D打印技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀，形成初步的3D制造概念、3D建模的方法和3D作品鑒賞能力。（2）熟練掌握青少年三維創(chuàng)意設(shè)計軟件3D One的基本指令，能利用該款軟件進行自由創(chuàng)作三維模型。（3）通過動畫創(chuàng)作、解決生活小問題、豐富課余生活等情境寓教于樂，營造濃厚的學(xué)習(xí)氛圍，讓學(xué)生在模仿中思考，在思考中創(chuàng)造。

（1）你所不知道的3D打印。第一講主要向?qū)W生講授3D打印的“前世今生”，通過實物展示、視頻鏈接、網(wǎng)絡(luò)資源共享等方式了解3D打印技術(shù)。第二講則帶學(xué)生參觀3D創(chuàng)客教室，通過直觀的作品欣賞，以及3D打印機工作原理的探索親密接觸3D打印。第三講則回歸設(shè)計本身，了解設(shè)計模型的軟件——3D One，并自己簡單動手試一試建模過程。

（2）學(xué)習(xí)的好伙伴。本章節(jié)從學(xué)生的學(xué)習(xí)需求出發(fā)，鼓勵學(xué)生自己設(shè)計學(xué)習(xí)用的個性小物件。起初，學(xué)生控制不好物品的尺寸大小，經(jīng)過科學(xué)測量，與市場上的學(xué)習(xí)物件進行比對，從而最終設(shè)計出自己專屬的學(xué)習(xí)物件。最后，還在美術(shù)老師的指導(dǎo)下進行個性涂色，讓單一顏色的物品變得更加美觀。

（3）生活的好幫手。通過母親節(jié)和父親節(jié)的節(jié)日背景，進行情境教學(xué)。逐步引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計出貼合實際，并為生活服務(wù)的小物件。如：給媽媽送上的驚喜母親節(jié)禮物，給爸爸解決工具尺寸的煩惱等。學(xué)生通過3D One進行三維設(shè)計，設(shè)計出模型并打印后，再進行顏色美化。

2.課程實施成效

（1）激發(fā)了學(xué)生的創(chuàng)作熱情

通過貼合學(xué)生實際生活的主題教學(xué)，再結(jié)合符合青少年操作實際的3D One軟件，讓學(xué)生設(shè)計出所見即所得的三維立體模型，極大地激發(fā)了學(xué)生的求知精神，豐富了學(xué)生的創(chuàng)造能力

（2）提升了學(xué)生的思維能力

學(xué)生在建模的過程中，完成了從平面到立體的思維轉(zhuǎn)變，從三視圖的視角觀察所設(shè)計的物品，如何進行基本實體的個性組合，如何對立體圖形進行加減運算，如何進行倒角、放樣、掏空等命令，對學(xué)生的空間思維能力和計算思維能力都提出了更高的要求。

四、結(jié)束語

經(jīng)過一學(xué)期的探索與實踐，“3D打印創(chuàng)客”特色課程獲得了一些成績，學(xué)生的動手能力和思維能力都有了顯著提升，課程也獲得了老師和學(xué)生們的一致好評。隨著信息的快速更新迭代，技術(shù)的飛速發(fā)展。在已經(jīng)讓此課程生根的同時，如何讓課程發(fā)芽開花，如何為學(xué)生提供更豐富的創(chuàng)作空間，如何讓該課程系統(tǒng)化實施，還是今后需要繼續(xù)探討的話題。今后，“3D打印創(chuàng)客”特色課程還需在打開學(xué)生思維限制，打通學(xué)科融合壁壘方面進行實踐，相信這門課程會不斷充實和完善起來。

參考文獻

[1]童宇陽.3D打印技術(shù)在中小學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用研究[J].現(xiàn)代教育技術(shù)，2013，23（12）：16-19.

[2]李柯影，鄭燕林.3D打印技術(shù)在中小學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用——以英國中小學(xué)課堂引進3D打印技術(shù)項目為例[J].現(xiàn)代教育技術(shù)，2015，25（04）：108-114.

[3]王正玉. 小學(xué)3D打印課程的設(shè)計與開發(fā)研究[D].上海師范大學(xué)，2014.