淺析核心素養視角下3D打印教學中的“智慧”

趙鑒嵐

[摘? 要：隨著新課改的深入發展，學校對學生學科核心素養的培養也越來越重視。3D打印學習作為信息技術課程的延伸，秉承“訓練思維，提升創意”的理念，從“智慧學、智慧思、智慧練、智慧練”的四方面開展教學，很好地培養學生信息意識，幫助學生更好地適應社會節奏，為將來走向社會奠定良好的基礎。基于此，筆者從自身教學實踐出發，結合智慧學習模式對3D拓展教學中核心素養的培養進行探究。

關鍵詞：核心素養;3D打印;智慧學習]

一、談“3D打印學習”與“核心素養”的培養

信息技術學科的核心素養包括信息意識、計算思維、數字化實踐能力和信息社會責任四方面。在初中信息技術教學中，教師不僅要幫助學生掌握基本的信息技術知識和操作技能，同時要幫助學生培養信息技術核心素養。

3D打印教學作為信息技術學科的拓展課程，不僅僅是一門學科、一種技術，更對開闊學生視野，激發興趣，培養學生主體意識，參與意識，為綜合素質的提升提供舞臺。建模使用的123D Design圖形設計軟件界面簡潔、功能強大，不需要復雜的專業知識，用最簡單直接的拖拽3D模型并進行編輯的方式進行建模，使得教學更立體形象，為中小學生提供了自由暢想3D設計平臺。

3D打印學習給學生的學習方式帶來了新的思考，讓抽象的教學概念更加容易理解，可以激發學生對科學、數學和工程設計創意的興趣，帶來了實踐與理論、知識與思維、現實與未來3個方面的相互結合。具體表現為①3D打印讓學生的想象更容易變成現實，培養學生的創新意識，鼓勵學生的創新實踐;②學習運用簡潔建模軟件，發展學生立體空間思維;③通過3D打印實體的觸覺過程，為學生建立一種新型的學習通道;④選擇貼近生活的建模主題，培養學生解決實際生活問題的能力。由于可見，3D打印的學習過程與學生核心素養的培養緊密相關。

二、論3D打印教學對學生思維的訓練

1.一題多問，培養思維的創新性

創新能力，是一種能夠利用現有的知識和物質，在特定的環境中，為滿足社會需求，而改進或創造新的事物，并能獲得一定有益效果的一種行為能力。3D打印讓學生的想象更容易變成現實，在教學中注重培養學生的創新意識，鼓勵學生的創新實踐。一個優秀的3D作品的誕生與制作者創新能力密不可分，除了一定的技術支持，創新才是帶領3D社團教學開展更高效的因素，針對同一個模型多方面提問，深入思考進行系列頭腦風暴，更利于設計思維的拓展。

2.一型多解，提升思維的發散性

發散思維是指根據已有信息，從不同角度、不同方向思考問題，從多方面尋找多樣性答案的一種思維方式。3D建模教學具有靈活多變的特點，為了克服思維定勢，教師在教學中提倡學生用不同的思路和方法解決同類模型的問題，以提高學生思維的發散性。教師引導學生一型多解是培養他們發散性思維的一種好方法，在教學中的適當拓展，可以讓學生有豁然開朗的感覺，激發他們學習3D打印的興趣。

3.一法多用，關注思維的化歸性

化歸思維是在研究和解決有關問題時采用某種手段將問題通過變換使之轉化，將復雜問題通過變換轉化為簡單問題。化歸的基本功能是，生疏化為熟悉，復雜化為簡單，抽象化為直觀，含糊化為明朗。3D建模過程中的基本步驟是相通的，我們應該多注意“通法”的教學，是同一個方法就可能完成的，這就要求學生在熟練掌握123D design軟件各工具功能的前提下，觸類旁通，正所謂“教是為了不教”，從而培養學生的化歸思維。

三、析核心素養視角下衍生的“智慧”策略

1.智慧學，借“任務單”引領知識

在3D打印教學中常常會出現學生的學習呈“點”狀，碎片化的學習無法將知識點與操作方法系統、合理的整合起來，而“任務單”強調任務驅動、問題導向，意在讓學生在解決問題的追求中達成學習目標。在3D教學中設計好“學習任務單”不僅能有效實現學生的自主學習，還能幫助教師組織全新的智慧課堂，有效提高課堂效率。

以《第三課 設計一個骰子》為例，為完成骰子制作，在設計學習任務單時由“生活趣事”、“問題延伸”、“學習目標”、“快捷鏈接”、“合作探究”、“小試牛刀”和“拓展創意”七個部份組成。學習任務單設計以生活為導入，引導問題的提出，明確目標，分解問題的形成，最后深入拓展創作。

①“生活趣事+問題延伸”的形式讓學生可以充分體會生活小故事的魅力，引起學生對這些問題的共鳴，從而產生解決問題的興趣，讓學更具生活價值，更具實用性和挑戰性。

②“學習目標”的設置讓學生的“學”有的放矢，而“快捷鏈接”的設置則平衡了學生之間的差異，為本課學生任務的順利開展墊定基礎。

③“合作探究+小試牛刀”模塊充分考慮了學生接受知識的過程，以“合作+自主”的形式將總任務進行細化分解，逐步加深探究，綜合融入了自學、合作等混合學習模式。

④“拓展創意”的設置使得有限的課堂知識得到最大的延伸，承載著學生的創造力與實踐力，也為分層學習的實施提供空間。因此，此版塊題目的設置因具備具有延伸性、綜合性和代表性，既要能滿足學生的靈活創造需求，又要一定程度的主題限定。

2.智慧思，繪“思維導圖”完善建模

思維導圖是一種能將思維可視化的工具，具有操作簡單、存儲方便、交流快捷的特點，現已逐漸成為課堂教學中新的有效手段之一。3D打印教學作為理論與技術特性兼具的學科，立足于社團教學自身的一些特點，將思維導圖應用于3D建模過程中對師生都能起到一定的促進作用，讓零亂的思考更具整體智慧。

“合作探究”階段的思維導圖主要用于創作初期對作品思路的整理與預設，便于組內合作的開展和智慧思考。“小試牛刀”階段使用思維導圖可以智慧地歸納創作過程中遇到的問題，并通過多種途徑尋找解決方案，完善流程。現將《設計一個骰子》的兩個不同階段的思維導圖整理后展示如下。

3.智慧創，用“頭腦風暴”激發靈感

頭腦風暴法簡而言之是通過解放學生的思維，培養學生的獨立性與創造性，讓學生的頭腦高速運轉，突破平時思想的束縛，進而能對一個問題給出新穎、獨特、有創造性的方案。應用到3D教學中即借用頭腦風暴法的基本特點，在必要的信息傳授和思維方法指導下，引導學生自己收集信息，通過積極思索形成自己的見解，然后在課堂上分組自由地交流討論，聽取他人見解，努力形成思維碰撞，最終對所提出的問題得到較智慧的認識。

頭腦風暴法在“拓展創意”階段使用較為頻繁，能有效激勵組內發言，將組員的創意想法進行最大程度的吸收。這對于3D這門創作性課程來說，顯得猶為重要。圖中ABCD選項的任意搭配組合都將幻化出創意十足的骰子，且還存在未知E的加盟，使得智慧下的創造無限延伸。

4.智慧練，觀“微視頻”解析技巧

3D打印學習是一門注重實踐操作性訓練的學科，這就需要學生不僅要掌握良好理論構建的基礎知識，更要注重培養學生的實踐操作能力。操作練習是3D打印教學中學生對學習的探究過程。聽講百遍不如一練，3D打印課程中一半以上的時間是學生自主操作時間，只有通過操作練習才能不斷發現問題并尋找出解決的途徑。因此借助“微視頻”來解析常用工具的操作技巧，通過觀看視頻，可按需進行基礎性學習或深入拓展學習，為自主創作提供直觀的輔助。

短小精悍是微視頻的特點，微視頻整個時長一般都控制在2-5分鐘內，能利用一個視頻講清楚一個技巧點。同時，教師在使用微視頻進行教學時要注意把握時機。教師可以利用微視頻導入新課，開展先學后教的學習模式。遇到難以理解操作的技巧點時，可結合微視頻進行講解。對學優生或后進生則可通過微視頻自主選擇拓展學習或是鞏固學習。“微視頻”的對于自主學習的培養作用不容忽視。

四、結束語

在信息社會，掌握良好的信息技術能力對學習和工作都有極大的幫助，而養成智慧的學習方式更有助于學生綜合素養的提高。在3D打印教學過程中教師在不同教學階段巧取智慧培養學生實踐創新能力，借“學習任務單”引導智慧學、繪“思維導圖”實現智慧思、用“頭腦風暴”激發智慧創，觀“微視頻”實現智慧練，以“學+思+創+練”四步循環學習方式對學生進行思維訓練，強化了學生的實踐創新能力，更對學生信息技術核心素養的培養發揮著重要作用。

參考文獻

[1]劉午陽.也談信息技術課堂里學生核心素養的培育[J].勞動保障世界;2017（17）.

[2]孫曙輝，劉邦奇.智慧課堂[M].北京：北京師范大學出版社.2016.12-36.

[3]唐燁偉，龐敬文等.信息技術環境下智慧課堂構建方法及案例研究[J].中國電化教育，2014（11）：23-29.

紹興市元培中學