基于3D打印的項目教學法在“創客”培養中的應用

汪詠曉

摘 要近年來，我國創新創業生態體系不斷完善，大眾創新創業的意識也與時俱進，形成了一種草根創業、大眾創業的“眾創”環境。在“大眾創業，萬眾創新”的影響下，學校教育的方式方法也發生了巨大的變化。項目教學法是一種為社會培養實用型人才的教育方法，是培養“創客”的有效手段。3D打印是當代制造業極具代表性的顛覆性技術。本文對3D打印與項目教學法進行了簡單的概述，提出了基于3D打印的項目教學法在“創客”培養中應用的必要性，并對基于3D打印的項目教學法在“創客”培養中的應用做了簡單的分析，希望對我國新時期的教學有所幫助。

關鍵詞 3D打印;項目教學法;創客;應用

中圖分類號：B027????????????????????????????????????????????????????? 文獻標識碼：A????????????????????????????????????????????????? 文章編號：1002-7661（2020）25-0008-02

3D打印技術是傳統制造技術的重大革命，是對“大眾創業，萬眾創新”的最好詮釋。項目教學法是由教師指導，學生獨立操作，自主進行學習的一種教學方法。在新的時代，教育的方式如果不順應歷史的變革發生變化，就難以發揮教育的最大功效。項目教學法彌補了當前教學模式的不足，是一種極具實效性的教學方法，對新時代“創客”的培養具有重要意義。基于此，基于3D打印的項目教學法在“創客”培養中的應用探討勢在必行。

一、3D打印與項目教學法

3D打印是一種以數字模型文件為基礎，通過逐層打印的方式構造物體，是制造業極具代表性的顛覆性技術，是傳統制造技術的重大革命。中共中央政治局常委、國務院總理李克強曾主持國務院專題講座，討論加快發展先進制造與3D打印等問題，由此可見，3D打印技術是培育發展新動能、獲取未來競爭新優勢的關鍵領域。3D打印的出現彌補了現今社會物體的弊端，使任何東西都變得有個人色彩，而不是工廠化出來的單一的物體。3D打印應用于學生的教育教學，可以提升學生的興趣，吸引學生的眼球，培養學生的動手能力，增強學生創新意識，激發學生的靈感，提高教學質量。目前，全國已有不少學校已經開展3D打印教室，基于3D打印進行“創客”培養，開始實踐創客教育。

項目教學法既是一種教學方法，也是一種為社會培養實用型人才為直接目的一種人才培養的教學模式。項目教學法是指在教師的指導下，由學生自己操作的項目，獨自進行信息收集、方案設計、項目實施和最終評價的教學方法。項目教學法與傳統的教學方法是相對的，是對后者的翻轉。項目教學法不僅顛覆了傳統的教學過程，也改變了傳統的師生角色的換位，為學習者構建了豐富多彩的適合個性化發展的學習環境，重新確立了學生在學習中的主體地位，增加學生和教師之間的互動和個性化的接觸時間，有利于加強對學生創新思維的培養和自主學習能力的提高。

二、基于3D打印的項目教學法在“創客”培養中應用的必要性

早在2015年，教育部就發布了《關于“十三五”期間全面深入推進教育信息化工作的指導意見》（以下簡稱《意見》），《意見》中明確指出，有條件的地區要積極探索新技術手段在教學過程中的日常應用，有效利用信息技術推進眾創空間建設，探索創客教育、STEAM教育等新教育模式，使學生具有較強的信息意識與創新意識。至此，針對于學生的創客教育應運而生，對“創客”的培養勢在必行。

基于3D打印的項目教學法在“創客”培養中的應用，可以讓學生在相互學習的過程中不斷學習新知識、鞏固舊知識，有助于學生知識的建構和內化，讓教師的教學更加有針對性，可以滿足學生的個性化需求，有利于培養學生的合作精神和自主學習的習慣，提高學生的交往能力和協作能力，鍛煉學生的實踐能力，提升學生的創新意識和創新能力，將學生培養成“大眾創業，萬眾創新”戰略思想下的“創客”。

三、基于3D打印的項目教學法在“創客”培養中的應用

（一）正確認識實踐的重要性，構建實踐教學體系

要實現基于3D打印的項目教學法在“創客”培養中的有效應用，教師和學生要正確認識實踐的重要性，實踐能力的高低決定著學生探索問題、解決問題能力的高低，構建實踐教學體系。在教學時，教師要注意對學生實踐能力的培養，要將實踐放在整體知識結構的框架中來認識，有步驟、有目標地培養學生的實踐能力。在教師教授理論知識的同時，聘請相關經驗豐富的社會人士對學生進行實踐教學，用行業的經驗和行業的思維支持課程的充實和改進，參與3D打印課程的設計，要經常設計及舉行有挑戰性和實用性的活動和課程，摒棄單向授課，構建全新的實踐教學體系，讓學生能夠更好、更快地走入職場、走入社會。在這個前提下，學校依托從清華大學引入的一個STEM課程——卡魅實驗室，以提高學生的創新意識和創新能力作為最終目標，將原先學生們覺得遙遠的3D打印拉進學生的實際學習生活中，把學生的想象變成現實。學校以學生為主體，從教授學生CAD繪圖平臺軟件、藝術相關的基礎理論知識開始，讓學生體會數字化設計思想，再逐步教授學生3Done、3DMAX等三維軟件，結合學生認知發展水平設定每節課所要完成的作品。激發學生以預設的功能為目的，配置激光雕刻機、3D掃描儀、3D打印機等經過改進的配套硬件設施，讓學生自由發揮，創新再造，最終把自己的想法變為現實。

（二）明確教學目標，進行課前的有效準備，配置良好的基礎設施

基于3D打印的項目教學法在“創客”培養中的應用中，在課程實施之前，教師要明確教學目標，圍繞教學目標和教學重難點科學合理地安排學生的項目任務。派給學生的項目任務既要具備一定的高度，又要符合教學的實際，不能無的放矢，要讓學生的項目在有限的時間內得到完成，提高學生學習的效率。教師要配置良好的基礎設施，進行課前的有效準備，如工作臺椅、3D打印設備、多媒體設備等。另外，教師還要為基于3D打印的具體課程配置相應的基礎設施，例如，在進行智能吉他模型設計中，要根據創意設計，配置相應的軟件，如Rhino、blender、畫圖3D等，配置主要模塊，如手繪草圖、畫圖3D等。除此之外，還要配置相應的USB數據接口、18650鋰電池等等。

（三）突破傳統教學模式，突出教育創新

創新教育是各級各類教育的共同要求。基于3D打印的項目教學法在“創客”培養中的應用，教師要突破傳統教學模式，突出教育創新，培養出具有創新意識的學生。對學生進行課程安排時要注意培養學生的創新意識，促進學生的創新能力。基于此，學校創設了基于3D打印的3D創新設計基礎課程，由5個階段32個課時構成，第一階段，教導學生認識3D打印并學會在生活中應用。第二階段，通過對七巧板、紐扣等3D設計原理的講解與實踐，提高學生的創意生活應用能力。第三階段，通過對掛飾、圖章、吹泡泡棒等原理進行講解，引導學生自主設計屬于自己的3D作品，培養學生通過設計實現生活應用的意識，深化描點法三維建模軟件的教學使用。第四階段，通過拱橋、魯班鎖、竹蜻蜓、相框等相關內容的講解，引導學生進行三維設計，提高學生基于實踐的作品改造能力。第五階段是學生的作品展示及課程的總結。課堂中教師要注意通過組建項目小組等形式讓學生在課堂上進行相互探討、研究，將創意變成實物，培養學生逐步形成以解決問題為導向的創新思維，引導學生在實踐中探究科技世界。

（四）確定學生的主體地位，激發學生的學習興趣

3D打印技術是“創客”培養的重要橋梁，基于3D打印的項目教學法在“創客”培養中的應用，教師要明確學生是教學的主體，要積極轉變教學角色，突出學生的主體性和積極性，盡量采取靈活、多變的形式進行教學，不斷對學生進行引導，啟發學生主動思考的意識，給予學生積極大膽嘗試的勇氣。另外，在教學中，教師應該集創新教育、體驗教育、項目學習等思想為一體，充分發揮學生的好奇心和創造力，激發學生的學習興趣，打破傳統課堂教學枯燥、乏味的缺點，以項目為出發點，讓學生獨自操作項目，通過對項目的思考，為學生營造一個生動的學習氛圍，塑造一個求知的海洋，以課程為載體，培養學生的想象力、創造力以及解決問題的能力。在筆者所在學校的課程中，學生不再是淺嘗輒止地使用半成品組裝方式來探究學習，取而代之的是“自己動手設計+自己動手制作/組裝+自己動手探究”，真正讓學生學得深和學得透。其最有特色的“自己動手設計”需要學生在計算機上繪制可直接加工的作品圖紙，學生像設計師一樣預先思考可能遇到的所有問題，有力地培養了學生的創新思維能力。在接下來的學習中，學生使用自己親手設計的作品完成“自己動手制作/組裝”和“自己動手探究”模塊的任務，其樂趣和認真程度，以及對知識掌握的深度是傳統科技制作課程所不能比擬的。

四、結論

隨著時代的變遷和創新創業的發展，中國應試教育迎來了新的改革，創客教育正逐步滲透到教育領域，并獲得師生與家長的青睞。基于3D打印的項目教學法在“創客”培養中的應用，要確定學生的主體地位，激發學生的學習興趣，培養學生的協作能力，配置良好的基礎設施，構建實踐教學體系，為國家和社會培養出優秀的“創客”人才。

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