3D創意校本課程開設探索
——以蘭州市第三十四中學為例

蘭州市第三十四中學

隨著3D打印技術日益成熟并在當今社會生產生活的多個領域的推廣，給社會生產技術帶來了深刻的變革和影響。3D打印設計與創意課程作為現代信息技術課程教學的重要組成部分，其明確的育人目標、完整的課程體系、高效的課堂教學模式、有效的評價標準是3D創意設計作為校本課程在中學階段得以順利開設的保障。本文主要是以蘭州三十四中學開設3D打印校本課程為實例，闡述3D打印課程在中學開設存在的問題及相應的解決辦法。

一、3D創意校本課程開設的目的及意義

1.培養學生科學創新精神。主要是學生在學習、理解、運用科學知識和技能等方面所形成的正確的價值標準、科學理性的思維方式和合適的行為表現。具體包括善于理性思維去分析問題、敢于大膽批判質疑、勇于不斷探究等基本要點。

2.實踐創新。主要是學生在日常學習中發現問題與解決問題和在科學創新過程中迎接挑戰等方面所形成的創新意識、實踐創造能力和行為表現。具體包括學生的勞動創造意識、問題解決的能力。

3.以社團為支點，撬動學生創新思維，提升綜合分析與合作學習的能力。深化STEAM教育對學生的影響，拓展學生3D建模能力和綜合性發展的需要，培養出符合現代教育理念的合格學生。

4.創新學習方式。以小組為單位完成項目，提供了新的學習方式，并將協作學習逐漸轉變為學生在中學課堂中主要的學習方法，使學生積極性大幅度提高，由被動學習轉化為主動學習，由單科學習模式向綜合性學習的轉變，更符合未來創新型人才培養的需求。

例如，學生在媒體上看到“海綿城市”的相關報道，結合蘭州市這兩年雨水偏多和南北兩山綠化用水的艱難，于是想利用海綿城市的理念設計一套南北兩山雨水回收的“海綿”綠化新設備。于是他將設想分享給了創禾社團的同學，一些有興趣的同學走到了一起，組建了一個團隊，經過多次摸索，一群孩子將理想轉化到實踐。在這個過程中，他們自己查閱資料：蘭州市的南北兩山的地形、地貌及土壤結構和近幾年氣象資料等；分工明確：山體的3D造型建模及打印小組、各項感應電子器件的測試安裝小組、制作過程呈現（視頻制作）和作品創意文化（項目創作的目的和意義）宣講小組。孩子們在項目完成中，將地理、物理、數學和歷史知識及計算機技術都結合到一起，最終將作品呈現出來，在當年獲得了省科創大賽二等獎。而我們指導老師的作用就是利用我們的知識能力提供一些參考和改進意見，并做好設備和所需元器件采供的后勤服務。孩子們在實踐過程中將3D創意校本課程開設的目的及意義完美地體現出來。

二、3D創意校本課程體系

首先，確立三級課程目標：一級目標激發學生興趣、開闊學生視野，引導學生了解科技前沿的相關知識及成果，使學生熱愛科學，了解科學、探索科學；二級目標培養學生的創新意識、創新思維，培養學生的科學實踐精神；三級目標通過了解、認同甘肅文化熱愛甘肅，形成文化自信和作為甘肅人的自豪感。

其次，依據三級目標設置不同類別的課程，并根據教學需要編纂合適的教材。通過在初一、高一年級開設3D創意設計的基礎性課程實現一級目標；在通識培訓的基礎上針對學有余力的學生開展拓展性課程實現二級目標；結合學生成長發展需求以3D創意設計課程為手段開展關于地方文化的專項研究性課程實現三級目標，力爭將地域文化以更加立體生動的3D技術實物模擬手段展示出來。

最后，針對不同的教學內容及學習方式，采用不同的評價標準及評價方式對學生的學習進行科學有效的評價，并依據評價結果對學生學習的情況作出客觀公正的反饋。

三、3D創意校本課程開設過程中存在的問題

1.校本教材編寫團隊力量不足。教材是教師組織教學的主要依據，是闡述課程目標、課程內容的專用書籍。3D創意設計課程，本身就屬于跨學科的教學內容，它涉及科學、工程、技術、美術、數學等多個領域的知識背景。但是目前中學參與3D創意課程校本教材編寫的老師多為信息技術教師，校本教材在一定程度上不可避免地成為了軟件學習及應用的工具書，課程雖然開設但不能完全實現課程目標。同時學生在學習過程中創新意識和科學精神培養還不夠完全，這也是今后要加以關注并改善的問題。

2.課堂教學缺乏創新。3D創意設計課程的教學方法基本與信息技術課教學方法一致，課堂教學主要以軟件的學習為主，有些時候會出現老師照本宣科的情況，在教學過程中忽視了學科之間的融合，學生照貓畫虎很難實現創新能力的培養，且目前專業的師資規模化培養還沒有完全實現。所以這就要求授課教師要不斷強學習，提升自己的能力。

3.學生評價機制不完善。學生學習3D創意課程評價和學習信息技術課程的評價是不同的，目前對學生的評價還是主要以結果性評價為主，過程性評價為輔。評價更側重于3D建模，忽略了創作過程中對其他學科知識的應用與融合能力的評價。在今后我們應不斷細化評價項目，注重結果的同時更注重過程性評價。

四、學校高效開設3D創意校本課程的策略

1.基于STEM教育理念，教材的編寫要實現多學科的融合。STEM教育不是科學、技術、工程和數學知識的簡單疊加［1］，其教育的核心是，利用學生的興趣愛好引導他們發現問題［2］。進而指導學生團隊設計解決方法，并將正確解決方法傳達給學生，從而使學生由單純的被動學習向主動學習轉變，由單純的解決問題向探究更深層次的內容的主動探索，由單打獨斗轉變為團隊合作模式，由單一學科內容向多學科交融的模式，同時也會使學生獲得且符合現代教育理念的全面發展。

3D創意設計校本教材的編寫學習內容不簡單局限于軟件的基本操作，而是以創設情境為基礎，每一節內容都以問題的提出開始，同時明確學生要完成本節課學習所具備的其他學科的相應知識，并在今后相似的情景中能觸類旁通地熟練展示出來，對學生以后的個人全面發展起到幫助。例如，我們“創禾”社團的張同學在升入大學后，繼續參與3D打印技術的社團，組建的團隊在重慶市第一屆大學生創意創新大賽中取得了不錯的成績；還有王同學（文科生）已將“3D環保筷”進行了專利申請。這些學生都能將在我校所學的3D創意設計的知識和技能在高校中逐步展示出來，并且取得不錯的成績。在今后，隨著課程的不斷完善，相信通過我們課程培養出的綜合發展的學生會越來越多，他們的創意創新能力也會越來越強。

2.轉變教學模式，提升學生綜合素質。教師在教學過程中要遵循問題導向、學科整合、興趣引領、小組合作的原則。在授課內容上盡量豐富學生的相關學科知識和綜合能力的培養。從學生的興趣出發，讓他們能夠在積極的心態中汲取更多知識，促使他們自主學習、自由探索。教師在講授的過程中不僅僅局限于建模更應該注重發展學生的立體空間思維，通過3D打印實體的觸覺過程，建立新型的學習通道，引導學生觀察生活，培養學生發現、解決實際問題的能力。例如，在作為蘭州地方特色的水車文化的主題設計中，指出研究的方向，引導學生去追尋蘭州水車的利用史、演變史以及構造特點和工作原理等等諸多背景素材，讓學生可以發揮設計才能復原出一個蘭州水車模型，借助開源電子技術將靜物模型再升級為動態模型，再由單一模型發展組建多模型群，最終將蘭州水車文化呈現出來。將主題式的學習發展延伸成項目式學習，在整個項目式學習實現過程中學生成為主體，興趣成為最好的老師，而3D建模只是成為實物化的手段而已。從而將學生的能力完全挖掘并發揮出來，使學生的能力和創造水平也在學習的過程中得到不斷的鍛煉和提升，進而實現我們開設課程的初衷。

3.完善評價體系。根據學校不同的教學任務及教學目標對學生進行分類分層評價［3］。

通常學習評價主要從以下幾個方面進行：

（1）自我評價：學生從模型分解能力、工具指令使用熟練程度和創意設計能力三個方面以星級（1～5五星的標準）的形式完成自我學習評價。

（2）學生互相評價：學生的評價主要是針對已完成的作品從創意設計、軟件技巧使用和最終作品的實物呈現方式方面進行評價。

（3）教師評價：讓學生展示自己的設計理念和意圖，并通過設計過程、學生的實操過程和最終的作品呈現，給學生以客觀、公正、準確的評價［4］。

這部分評價是最基礎的評價，是在完成課程一級目標后便可進行的，主要針對所有參與3D創意設計校本課程的學生，更注重其個人學習能力和創作成果的展示。

圍繞二、三級教育目標的評價，主要是針對項目式學習的學生的評價。對于其學習內容的評價主要圍繞具體項目學生的實操能力、學生收集信息資源能力、學生利用和組織信息與表達能力、學生團隊合作能力、項目的創造力和項目表現力等六個維度構建創客教育多元評價系統，并對這六個維度進行不同評價等級的劃分，還要根據項目的實際情況，量身定制相應的評價量表，以求更加精準全面地評價學生，充分體現學生的知識能力和創造創新能力。這部分評價更注重學生的創意創新能力、合作能力和綜合性學習及知識應用能力的評價，對學生綜合素質要求也相對較高。

以上便是我們將3D打印從引進課堂并通過摸索鉆研將其轉化為我校特色校本課程的開設實施過程。從落地生根到目前小有成果，我們經歷了從無到有，從有到精的過程。目前我們已經編纂出《三維創意設計走進3D打印》校本課程系列叢書（在“蘭州市中小學教材評比”中獲得一等獎），并開展教學。今后我們還將不斷完善我們校本課程、評價體系，讓我們的特色校本課程更符合社會發展需要、學生成長需要和推進新教育發展的需要。