STEAM背景下小學(xué)3D打印課程教學(xué)設(shè)計模式構(gòu)建研究

林旖柔　王朋嬌　張帆

摘 ?要： 培養(yǎng)具有創(chuàng)造性思維的創(chuàng)新性人才是教育新時代的新使命，以3D打印課程為寄托融入STEAM教育理念是培養(yǎng)創(chuàng)新性人才的有效途徑。論文以提升小學(xué)生的創(chuàng)造性思維為出發(fā)點，針對我國STEAM教育教學(xué)發(fā)展的客觀實際提出了小學(xué)3D打印課程的全新教學(xué)模式。該模式提出了課內(nèi)學(xué)科融合和課外在線互動兩個教學(xué)環(huán)節(jié)。其中，課內(nèi)學(xué)科融合中設(shè)計了提問引入、分析自學(xué)、創(chuàng)造生成、交流反饋四個課堂環(huán)節(jié)，旨在進(jìn)行指引、激發(fā)、組織思考和反思的教學(xué)活動;課外在線互動設(shè)計了分享微課資源、展示作品成果、答疑評價四個學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)，旨在查缺補漏與鞏固提高。最后以小學(xué)信息技術(shù)課程《我的糖果屋》為案例開展教學(xué)實踐，以期為3D打印課程的實踐與研究提供參考，探索培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性思維的教學(xué)方法，從而助力推動教育改革。

關(guān)鍵詞：?STEAM教育理念;3D打印課程;創(chuàng)造性思維;教學(xué)設(shè)計

中圖分類號： G434????文獻(xiàn)標(biāo)識碼：?A????DOI：10.3969/j.issn.1003-6970.2020.02.063

【Abstract】： Cultivating creative talents with creative thinking is a new mission in the new era of education. It is an effective way to cultivate innovative talents by integrating STEAM education ideas with 3D printing courses. Based on the theory of the tower of Dales experience， “doing middle school” and project-style teaching， the thesis changes the traditional teaching model in the past. Combined with the objective reality of the development of STEAM education and teaching in China， a new teaching model adapted to the 3D printing curriculum in primary schools is proposed. This model puts forward the teaching method of integration of subject in class and online interaction， and promotes students to continue and deepen their learning. Among them， the design of the classroom questions introduction， analysis of self-study， creation generation， and exchange feedback are designed to organize students to guide， stimulate， organize and reflect on the teaching activities; The extra-curricular design of the sharing of microlesson resources， the display of work results， and the evaluation of questions and questions is designed to identify gaps and consolidate and improve. Finally， the teaching practice of the primary school information technology course “My Candy House” is carried out to provide reference for the negotiation and research of the 3D printing course， and explore the teaching methods to cultivate students?creative thinking， thus helping to promote the educational transformation.

【Key words】： STEAM education concept; 3D printing course; Creative thinking; Teaching design

0??引言

現(xiàn)如今是科技快速發(fā)展的時代，在這個時代里，創(chuàng)新作為核心競爭力是決定國際地位的重要因素，那么培養(yǎng)具有創(chuàng)造性思維的創(chuàng)新性人才成為教育新時代的新使命[1]。2016年國家實施了創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展“三步走”戰(zhàn)略，明確到2050年建成世界科技創(chuàng)新強國，這在國家層面上將創(chuàng)新推到了一個新的高度，青少年作為國家的后備軍，如何培養(yǎng)具有創(chuàng)新性和創(chuàng)造性思維的學(xué)生成為我們亟待解決的問題。3D打印技術(shù)是一種新型快速成型的技術(shù)，它的出現(xiàn)不僅改變了產(chǎn)品的制造方法，也隨著3D打印技術(shù)不斷成熟和發(fā)展脫離了高科技的象牙塔，逐漸融入教育中，成為推動創(chuàng)新教育和培養(yǎng)學(xué)習(xí)者創(chuàng)造性思維的新工具。然而3D打印課程作為一種新型課程，應(yīng)用傳統(tǒng)教學(xué)方式顯然不能滿足在學(xué)習(xí)過程中提高思維的靈活性和流暢性的要求，無法達(dá)到培養(yǎng)學(xué)習(xí)者創(chuàng)造性思維的目標(biāo)。通過分析相關(guān)教育文獻(xiàn)發(fā)現(xiàn)，STEAM教育理念可以增強學(xué)習(xí)者的信息意識與創(chuàng)新意識，其理念注重過程和實踐，以解決實際問題為向?qū)В荚谂囵B(yǎng)學(xué)習(xí)者的創(chuàng)造性思維，與3D打印課程的課程目標(biāo)不相為謀[5]。那么如何將STEAM教育理念融合到小學(xué)3D打印課堂中，用以培養(yǎng)小學(xué)生的創(chuàng)造性思維，適應(yīng)新時代對于創(chuàng)新型人才的新要求，進(jìn)而面對時代變革的浪潮，推動創(chuàng)新教學(xué)的發(fā)展。基于此，將STEAM教育與小學(xué)3D打印課程進(jìn)行深度融合，課程借鑒STEAM教育中先進(jìn)的教育理念和教學(xué)方法，改變傳統(tǒng)教育中“以知識傳授為主“的教學(xué)方式，探索新型的教學(xué)方式，以期來培養(yǎng)小學(xué)生的創(chuàng)造性思維，來適應(yīng)未來社會的人才要求，為促進(jìn)技術(shù)對創(chuàng)新教學(xué)的發(fā)展提供可行 ?之路。

1??STEAM教育理念概況

STEM教育是通過整合科學(xué)（Science）、技術(shù)（Technology）、工程（Engineer）、數(shù)學(xué)（Mathematics）來指引教學(xué)活動和學(xué)習(xí)活動進(jìn)行的途徑和方法，其倡導(dǎo)問題解決驅(qū)動的跨學(xué)科教育。到21世紀(jì)初，藝術(shù)（Art）也作為一種人為因素所被重視，在原先STEM的基礎(chǔ)上加入了“Art”因素，發(fā)展成了STEAM教育理念，形成“以數(shù)學(xué)為基礎(chǔ)，通過工程和藝術(shù)理解科學(xué)和技術(shù)”的跨學(xué)科、整合的STEAM教育理念[4]。20世紀(jì)80年代，美國為了保持在國際競爭力中的領(lǐng)先地位，國家科學(xué)委員會首次提出“STEM教育集成”的國家綱領(lǐng)性建議[2]。美國科學(xué)教育者認(rèn)為提高國民的科學(xué)素養(yǎng)是提高國家綜合實力的關(guān)鍵，是社會發(fā)展的推動力。推廣STEM教育理念的本身是為了提高美國學(xué)生對理工學(xué)科的興趣，以促進(jìn)培養(yǎng)數(shù)學(xué)領(lǐng)域的人才，高質(zhì)量產(chǎn)出科學(xué)、工程技術(shù)領(lǐng)域的人才，對學(xué)生的未來生活或工作產(chǎn)生必要的影響[3]。STEAM教育理念不僅僅是將五學(xué)科的知識進(jìn)行簡單的疊加，而是將多學(xué)科知識內(nèi)容進(jìn)行交叉融合成一個有機整體，以培養(yǎng)學(xué)習(xí)者的問題解決能力、團(tuán)隊合作能力、設(shè)計能力、創(chuàng)造性思維和實踐能力。

在我國，STEAM教育理念是提倡通過學(xué)生完成他們感興趣并和生活相關(guān)的項目，在實踐過程中學(xué)生不斷創(chuàng)造，激發(fā)學(xué)生的潛能，在過程中進(jìn)行學(xué)科的整合，綜合提升學(xué)習(xí)者的能力。與傳統(tǒng)教學(xué)不同的是，STEAM教育理念注重學(xué)習(xí)過程中能力的提升，而不是結(jié)果。2015年教育部辦公廳關(guān)于征求對《關(guān)于“十三五”期間全面深入推進(jìn)教育信息化工作的指導(dǎo)意見》中首提探索“STEAM教育”“創(chuàng)客教育”新模式。在2018年教育部辦公廳發(fā)布文件《2018年教育信息化和網(wǎng)絡(luò)安全工作要點》中指出探索信息技術(shù)在跨學(xué)科學(xué)習(xí)（STEAM教育）、創(chuàng)客教育等教育教學(xué)新模式中的應(yīng)用。在同年3月教育部發(fā)布《教育部教育裝備研究與發(fā)展中心2018年工作要點》，表明積極探索新理念新方式，持續(xù)關(guān)注STEAM教育等對中小學(xué)教育、課程發(fā)展的影響，開展移動學(xué)習(xí)、虛擬現(xiàn)實、3D打印技術(shù)在教育中的 ?應(yīng)用。

2 ?3D打印課程

2.1 ?3D打印簡介

3D打印也稱為“三維打印”，通過建模軟件創(chuàng)建出原型樣品后，將計算機與3D打印機鏈接，打印機運用塑料、樹脂、粉末金屬或其他材料將模型材料逐層打印成實物[6]。國內(nèi)建模軟件包括3ds Max、Rhino、123D Design、3DOne等，本課程選擇3DOne設(shè)計軟件開展教學(xué)。

2.2 ?3D打印課程

目前，我國小學(xué)教育主要以分科教學(xué)，同時受應(yīng)試教育的影響，雖然3D打印相關(guān)課程在小學(xué)有所開設(shè)，但是不被受重視，這無疑是對人才培養(yǎng)的阻礙。3D打印課程與應(yīng)試教育學(xué)科相比較，具有課程整合，能夠提升學(xué)生的知識整合和實踐能力。但是3D打印課程缺乏教育部門的統(tǒng)一指導(dǎo)，缺乏相應(yīng)的教學(xué)模式支撐，以培養(yǎng)學(xué)生的知識整合能力，提升學(xué)生的綜合素養(yǎng)。所以使得3D打印課程很難在學(xué)校課程教育中立足。3D打印課程所體現(xiàn)的合作性、創(chuàng)新性、設(shè)計性和實踐性的理念與STEAM教育及其相似，所以3D打印課程可以依托STEAM教育理念的支撐，對3D打印課程進(jìn)行教學(xué)設(shè)計，以期培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力和創(chuàng)造性思維，提升學(xué)習(xí)者的綜合素養(yǎng)。

2.3 ?3D打印課程特點

（1）趣味性

趣味學(xué)習(xí)是3D打印課程的一大特點，由于3Done軟件界面簡單，便于操作，大部分工具呈現(xiàn)在軟件界面上，所以便利于小學(xué)生上手操作，能夠讓學(xué)生將自己的思維創(chuàng)意想法輕松便捷的表達(dá)出來，小學(xué)生通過立體圖形的堆砌、相切等操作方式，將創(chuàng)意表達(dá)出來后，通過3D打印機變成實物，極大激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)3D打印的興趣與熱情[7]。

（2）促進(jìn)學(xué)科融合

促進(jìn)學(xué)科融合是3D打印課程的第二大特點。學(xué)生在3Done建立模型過程中，需要涉及的學(xué)科有信息技術(shù)、數(shù)學(xué)、美術(shù)、科學(xué)等，正符合新課標(biāo)改革中提出的跨學(xué)科融合交叉的要求，以適應(yīng)社會的需求[7]。在3D打印課程中，學(xué)生通過多學(xué)科的融合運用建立起一個模型，在建立過程中，充分調(diào)動了學(xué)生的探究能力、創(chuàng)新能力，促進(jìn)學(xué)生創(chuàng)新思維以及邏輯思維的發(fā)展。

3??依據(jù)的相關(guān)理論

3.1??戴爾的經(jīng)驗之塔

戴爾的經(jīng)驗之塔理論是美國教育學(xué)家戴爾在1946年所著的《教學(xué)中的視聽方法》中提出的。該經(jīng)驗之塔是“具體經(jīng)驗”到“抽象經(jīng)驗的綜合，從塔的下層到上層分為三個大層次，在三大層的基礎(chǔ)上又分為十個小層。塔的最下層是具體經(jīng)驗，隨著層次的上移，抽象度也隨之上移，這符合學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)路徑。教育教學(xué)從具體經(jīng)驗開始，逐步上升到抽象階段[12]。如圖1所示，“經(jīng)驗之塔”三個層次分別是做的經(jīng)驗、觀察的經(jīng)驗和抽象的經(jīng)驗，做的經(jīng)驗就是實踐的的經(jīng)驗，通過親身經(jīng)歷或者親身體驗來習(xí)得知識，在實踐過程中去獲得真實的學(xué)習(xí)體驗。在3D打印課程中正是圍繞了“做的經(jīng)驗”。整個過程為學(xué)生親手操作，學(xué)生通過學(xué)科融合并結(jié)合自己的創(chuàng)造能力建立模型，后通過打印機快速形成模具，實現(xiàn)將虛擬的物體變成實物，彌補抽象經(jīng)驗不足，同時發(fā)展了學(xué)生的創(chuàng)造思維和設(shè)計思維。

3.2?“做中學(xué)”理論

“做中學(xué)”是美國著名教育家杜威提出的，杜威認(rèn)為真正的學(xué)習(xí)活動是從實際活動中獲得的，只有通過做才能獲得經(jīng)驗，有了經(jīng)驗才能學(xué)到東西。

在情景化的教學(xué)場所中，讓學(xué)生通過親身體驗，在不斷地觀察、實驗、探究、創(chuàng)作中解決真實問題。在杜威看來，“從做中學(xué)”充分體現(xiàn)了學(xué)與做的結(jié)合，也是知與行的結(jié)合[13]。3D打印課程教學(xué)正是符合杜威的“做中學(xué)”理論，學(xué)生按照自己的想法進(jìn)行設(shè)計，想法來源可能是解決生活的問題，通過打印機快速成型，將自己的想法變成實物，在這個過程中，可能會遇到問題，學(xué)生根據(jù)知識的學(xué)習(xí)和技能的掌握去解決問題，真正實現(xiàn)知識的運用。最后得到成品后，也滿足了學(xué)生的成就感。

3.3??項目式學(xué)習(xí)

項目式學(xué)習(xí)是一套系統(tǒng)的教學(xué)方法，它是以解決真實、負(fù)責(zé)的問題為目的，對項目任務(wù)進(jìn)行精心設(shè)計、探究、實施的過程，解決一系列問題的一種新型探究型學(xué)習(xí)模式。在這個過程中，學(xué)生能夠進(jìn)行設(shè)想、驗證、完善、創(chuàng)造出某種東西，培養(yǎng)創(chuàng)新能力和動手操作能力[14]。在3D打印課程中，教師運用項目式學(xué)習(xí)是運用現(xiàn)實生活中存在的問題為向?qū)В瑥慕鉀Q問題和達(dá)成目標(biāo)著手，探究解決問題的方案。學(xué)生應(yīng)用3D打印技術(shù)提出解決方案，并將作品向他人展示交流，通過迭代的方法，從而改善自己的作品。

4??3D打印課程的教學(xué)設(shè)計模式構(gòu)建

基于STEAM的教育理念，以問題、項目和案例為導(dǎo)向，結(jié)合具體的課程實踐，提出了一個3D打印課程教學(xué)模式圖如圖2所示。該模式是以培養(yǎng)學(xué)生探究能力、創(chuàng)新能力，促進(jìn)學(xué)生創(chuàng)新思維以及邏輯思維為目標(biāo)進(jìn)行發(fā)展培養(yǎng)的。分為課內(nèi)學(xué)習(xí)和課外學(xué)習(xí)兩個部分，課內(nèi)以線下方式進(jìn)行，以促進(jìn)學(xué)科融合;課外以學(xué)生在線學(xué)習(xí)的方式，通過師生、同伴互動，以彌補個人短板和提高鞏固。

4.1??3D打印課程的教學(xué)設(shè)計模式

（1）展示模型——提問引入

本設(shè)計的提問引入階段需要教師創(chuàng)設(shè)一定的情景，把學(xué)生帶到真實場景中，在真實場景中提出實際需要解決的問題，設(shè)計的成品一般選擇生活中常見的用品，這一部分屬于指引思考，教師指引學(xué)生進(jìn)行思考。有趣生動的課堂導(dǎo)入是一節(jié)課教學(xué)成功的保障，有趣的開頭可以引起學(xué)生的注意，激起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，調(diào)動學(xué)生的求知欲，讓學(xué)生由被動學(xué)轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃訉W(xué)，更有利于開發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新性思維。比如教師設(shè)計兩個虛擬人物，小兔子和兔子媽媽。兔子媽媽最近一直在為沒有給牙刷找到合適的放置位置而發(fā)愁，小兔子每天被牙痛折磨的寢食難安，牙醫(yī)說是因為牙刷放在牙缸里滋生細(xì)菌，牙刷把細(xì)菌帶到牙齒才會導(dǎo)致牙痛的，可是牙刷不放在牙缸里又能放在哪里呢？將學(xué)生帶入一個虛擬場景中，引導(dǎo)學(xué)生動腦思考幫兔子媽媽解決煩惱，在思考過程中，學(xué)生異想天開，想象出不同的創(chuàng)意造型，無論想法有多荒謬，都要給予肯定，使學(xué)生的創(chuàng)造性思維得以無限開發(fā)。進(jìn)行創(chuàng)意后，由教師展示出由3D打印機打印出的成品牙刷放置架，之后提出相應(yīng)問題，比如模型是由哪幾類立體圖形構(gòu)成，各個圖

形如何組合會更美觀，立體圖形的長寬高如何設(shè)置會更符合科學(xué)，如何改變物體的外形會使其更有趣。在提問引入階段引起學(xué)習(xí)者的注意力，激起學(xué)習(xí)者的求知欲，同時打開學(xué)生的想像力，為以后教學(xué)中進(jìn)行實際創(chuàng)造打開思路，通過提問的方式引導(dǎo)學(xué)生朝著老師設(shè)定的思考方向進(jìn)行拓展。

（2）自主探究——分析自學(xué)

本設(shè)計的分析自學(xué)階段由教師引導(dǎo)學(xué)生分析上一階段所提出的問題，同時引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)使用相應(yīng)的命令工具，這一部分屬于激發(fā)思考，教師通過問題的設(shè)置激發(fā)學(xué)生對問題進(jìn)行思考。在傳統(tǒng)課堂中，注重將知識全部灌輸給學(xué)生，這樣無法給學(xué)生思考的空間，而在引導(dǎo)過程中，通過逐步分析的過程，學(xué)生跟隨教學(xué)思路進(jìn)行思考，在思考中激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維或創(chuàng)造行為。比如在分析”糖果屋“的過程中，首先要分析“糖果屋”構(gòu)成的圖形，由學(xué)生通過觀察成品，去思考模型的各個部分由什么類型的立體圖形構(gòu)成，在觀察出是由長方體，圓柱體組成后，學(xué)生會對如何將各個圖形組合在一起充滿求知欲，自然而然引出本課新知知識是學(xué)習(xí)命令工具中“基本實體”中“圓柱體”和“長方體”，以及“特征造型”中“圓角”、“切角”命令。由于3Done軟件簡單、操作容易上手的優(yōu)點，可以通過自學(xué)教材的方式進(jìn)行學(xué)習(xí)。最后還要分析圖形的搭配比例，圖形長寬高數(shù)值置需要學(xué)生運用先知知識中數(shù)學(xué)知識和工程知識進(jìn)行分析，同時將自己預(yù)測的長寬高

數(shù)據(jù)記錄下來，以便在創(chuàng)造設(shè)計階段進(jìn)行驗證是否符合實際的科學(xué)規(guī)律。這充分凸顯了STEAM教育理念中的Math數(shù)學(xué)素養(yǎng)和Engineering工程素養(yǎng)深度融合后應(yīng)用到解決實際問題中。

（3）融合知識——創(chuàng)造生成

在此階段學(xué)生綜合上一階段所掌握的工具命令對模型進(jìn)行創(chuàng)造，繼續(xù)發(fā)揮學(xué)生的創(chuàng)造性思維，這一部分屬于學(xué)習(xí)者獨立進(jìn)行組織思考的階段，學(xué)生將前兩個階段所掌握的技術(shù)和對問題的解決策略綜合后進(jìn)行創(chuàng)造。在創(chuàng)造過程中由于所創(chuàng)造的模型一般是生活用品，所以要符合科學(xué)規(guī)律，同時出于作品的美觀要求，要對作品的顏色進(jìn)行搭配，在創(chuàng)造過程中，學(xué)生的S科學(xué)素養(yǎng)、T技術(shù)素養(yǎng)、A藝術(shù)素養(yǎng)會不斷被激發(fā)，學(xué)生會不斷對這些知識進(jìn)行融合，之后去解決創(chuàng)造過程中所遇到的問題。學(xué)生在創(chuàng)造過程中，思維不斷發(fā)生碰撞，可能會有各種想法涌出，來激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造力，以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造思維。

（4）發(fā)放評價量表——交流反饋

學(xué)生完成作品后，教師組織學(xué)生進(jìn)行交流，在交流過程中每個人陳述作品的完成情況，反饋自己的創(chuàng)造過程，向全班講解自己的創(chuàng)造思路。在交流結(jié)束后，教師向所有學(xué)生發(fā)布STEAM評價量表，評價量表主要側(cè)重評價學(xué)生的科學(xué)、技術(shù)、工程、藝術(shù)、數(shù)學(xué)素養(yǎng)的體現(xiàn)以及模型的創(chuàng)新性。在交流之后，學(xué)生對自身的表現(xiàn)和在完成項目作品中知識技能的提升進(jìn)行反思。

（5）分享微課資源——查缺補漏

在線上，會建立一個QQ群和網(wǎng)盤，為了彌補綜合能力稍弱學(xué)生的短板，將3Done命令工具的基本使用方法的微課視頻發(fā)布到網(wǎng)盤里，以便于基礎(chǔ)較弱的學(xué)生去觀看。由于3Done軟件平臺界面簡潔，上手比較容易，同時在分析自學(xué)階段，學(xué)生有了一定的基礎(chǔ)，在課下通過觀看視頻可以查缺補漏，彌補課上遺漏的知識點。

（6）展示作品成果——分享提高

為了鼓勵學(xué)生發(fā)揮想想進(jìn)行創(chuàng)意設(shè)計，在課下學(xué)生的作品也可以上傳到線上，以供學(xué)生觀賞。

（7）答疑評價——迭代完善

學(xué)生和教師也可以將網(wǎng)上一些優(yōu)質(zhì)資源分享到線上，在線上，學(xué)生對于難點進(jìn)行提問或者對其他同學(xué)的疑問進(jìn)行解答。同時也可以對他人的作品作出評價，以便與學(xué)生不斷完善自己的作品。

4.2??STEAM教育理念下3D打印課程教學(xué)模式設(shè)計的實踐案例——以小學(xué)六年級下冊《我的糖果屋》學(xué)習(xí)為例

3D打印課程教學(xué)設(shè)計是以廣東省教育研究院教研室編著的常規(guī)教材《廣東省小學(xué)課本信息技術(shù)第四冊（下）》六年級下冊的“我的糖果屋”為例，學(xué)生運用3D打印軟件設(shè)計糖果屋的造型，通過設(shè)計糖果屋的窗戶、門、房檐、名字等設(shè)施，把3Done打印軟件中所要掌握的基本實體、草圖繪制、特征造型、材質(zhì)渲染等命令工具融合到設(shè)計糖果屋的活動中，從項目出發(fā)，在解決問題過程中熟悉3Done打印功能，同時激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造性思維，從而提高學(xué)生的問題解決能力、團(tuán)隊合作能力、設(shè)計能力、創(chuàng)造性思維和實踐能力。

（1）提問引入階段

課程設(shè)計兩位虛擬人物，糖果爺爺和小兔兩個卡通形象，并且課程由這兩位虛擬人物作為向?qū)碚归_學(xué)習(xí)活動。豐富的場景和故事情節(jié)指引學(xué)生進(jìn)入學(xué)習(xí)活動中。

糖果爺爺有一個糖果屋，小兔子很羨慕，于是對糖果爺爺說出自已的愿望：“我也想擁有一個自己的糖果屋。”糖果爺爺說“你看我的糖果屋就是通過3Done軟件設(shè)計出來的，如果設(shè)計優(yōu)美觀的話還可以鏈接打印機打印出來，變成一個模型實體。給你展示一下我的模型成品。”教師將成品進(jìn)行展示。同時向?qū)W生提出問題：

①糖果屋是由哪幾類立體圖形構(gòu)成的？如何創(chuàng)建這幾類圖形才會形成糖果屋？

②立體圖形的長寬高如何衡量才會符合科學(xué) 規(guī)律？

③是否能將糖果屋變的更有色彩一點？

問題①是為凸顯學(xué)生的數(shù)學(xué)素養(yǎng)而提出的;

問題②是為凸顯學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)而提出的;

問題③是為凸顯學(xué)生藝術(shù)素養(yǎng)而提出。

整個階段以解決具體問題為目標(biāo)，問題是圍繞科學(xué)、數(shù)學(xué)知識所提出的，依據(jù)問題的指引，為學(xué)生思考提供方向，思維整理也有了一定依據(jù)。

（2）分析自學(xué)階段

教師帶領(lǐng)學(xué)生觀察糖果屋模型。

老師：“小兔子很想擁有自己的糖果屋，我們大家一起來幫助小兔子吧。下面請同學(xué)們仔細(xì)觀察一下糖果屋的的屋頂、屋體、窗戶分別是由什么形狀構(gòu)成的？”

在問題拋出來后，同學(xué)們開始七嘴八舌的進(jìn)行猜想。大家開始由屋頂?shù)轿蒹w進(jìn)行圖形分解分析，部分學(xué)生能夠分析出糖果屋的構(gòu)成圖形，但是具體的操作方法不能用專業(yè)詞匯準(zhǔn)確作答。于是需要教師對學(xué)生的專業(yè)用詞進(jìn)行糾正。

老師：“大家都很棒，能夠分析出糖果屋屋頂是由兩塊長方體組成;屋體是由正方體構(gòu)成;窗戶是由四個長方體構(gòu)成;屋體的門也是由長方體構(gòu)成。具體是如何操作的呢？這就是我們本節(jié)課的所要掌握的目標(biāo)：第一是學(xué)習(xí)命令工具“基本實體”中的長方體及長方體的相加減操作;第二是學(xué)習(xí)命令工具“特征造型”中圓角、倒角操作;第三是學(xué)習(xí)“草圖繪制”中預(yù)制文字，將“糖果屋”三個字進(jìn)行嵌入到屋體上。”

教師需要將本節(jié)課教學(xué)目標(biāo)準(zhǔn)確傳達(dá)給學(xué)生，使學(xué)生能明確自己的學(xué)習(xí)重點，由于這些操作命令在界面能夠輕易找到，所以通過學(xué)生自學(xué)教材、合作學(xué)習(xí)能夠掌握其基本操作。

（3）創(chuàng)造生成階段

通過學(xué)習(xí)基本操作，學(xué)生有了一定的基礎(chǔ)，有能力將本節(jié)課所習(xí)得的操作進(jìn)行融合，同時驗證自己對問題的解答是否合理，也是對先前知識學(xué)習(xí)的鞏固，最后形成糖果屋。在創(chuàng)造過程中學(xué)生進(jìn)行數(shù)學(xué)、工程、科學(xué)、技術(shù)素養(yǎng)的融合，從而激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造思維。對于問題③有能力的學(xué)生進(jìn)行拓展，學(xué)生可以運用先前所學(xué)習(xí)“材質(zhì)渲染”對糖果屋進(jìn)行染色，使房屋更有色彩;也可以運用先前學(xué)習(xí)“基本實體”對糖果屋添加其他元素，以期培養(yǎng)學(xué)生的審美意識。

（4）反饋交流階段

學(xué)生完成自己的作品之后進(jìn)行展示，同伴進(jìn)行交流，教師對于作品進(jìn)行評價，對于作品中有特色的部分給予肯定，同時對不足的地方進(jìn)行迭代改造，展示之后填寫STEAM評價量表。

5??結(jié)束語

面對第三次工業(yè)革命的挑戰(zhàn)和機遇，培養(yǎng)適應(yīng)新時代的創(chuàng)新型人才成為教育的新使命，3D打印作為發(fā)展創(chuàng)新性人才的教學(xué)工具更是推向了更高的層面。實踐證明將STEAM教育理念融入到3D打印課堂中，通過學(xué)生親自感受具體的事物，使抽象的概念具體化、形象化，拓展了學(xué)生創(chuàng)新思維的應(yīng)用范圍，構(gòu)建起基于STEAM教育的學(xué)習(xí)情境，提升創(chuàng)新教育水平，使得學(xué)生動手能力、設(shè)計能力、思維能力有所提高。3D打印課程勢必作為基于創(chuàng)造的學(xué)習(xí)平臺融入到教育生態(tài)新環(huán)境中，我們需要更多的思考如何連通學(xué)習(xí)和創(chuàng)新，培養(yǎng)具有創(chuàng)造力和設(shè)計力的系靠著，從而成為智能教育時代推動教育變革的重要利器，助力教育育創(chuàng)新和變革。

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