摘 要：基于創客教育理念，將3D打印融入高中美術教學，能夠有效激發學生的創造力和動手實踐能力。為適應現代教育對培養學生創新素養的要求，從教學目標、教學內容、教學形式三方面探究了基于創客教育的3D打印在高中美術課堂中的教學模式構建方式，并以人教版高中美術選擇性必修6中的“創新與模式——可以觸摸的想法”一課為例，探討創客教育理念下，如何有效地將3D打印融入高中美術教學。

關鍵詞：創客教育；3D打印；高中美術

隨著信息技術的迅猛發展，創客教育這一注重創新能力、動手能力培養和跨學科融合的教育理念，逐漸受到教育界的關注。這一理念旨在通過實際操作與項目式學習，培養學生的創造力、問題解決能力和團隊協作能力。而3D打印技術因其高效、靈活的特點，成為傳播創客教育理念的重要工具，它能夠將學生的創意轉化為實際的立體化作品，為藝術表達提供新的可能性。將3D打印融入高中美術教學，不僅能夠提升學生的空間思維、藝術表現力，還能激發學生的學習興趣，增強課程的實踐性和互動性。

一、相關理論概述

（一）創客教育

創客教育是一種融合科學、技術、工程、藝術、數學等知識與技能，遵循自由開放、創新創意、探究體驗等原則的教育理念。此教育理念的核心是“以學生為中心”，鼓勵學生在開放、協作的實踐中探索知識，自主完成項目，從而提高創新能力和問題解決能力［1］。教師基于創客教育理念展開教學，能使學生在掌握具體技術的同時提升創新意識和思維敏捷度，最終形成綜合性的學習素養和自我驅動的終身學習能力。

（二）3D打印

3D打印，又稱增材制造，是一種通過逐層堆積材料構建三維物體的制造技術。其工作原理是基于計算機輔助設計（Computer Aided Design，CAD），利用數字模型進行三維分層，然后通過打印機逐層堆積材料，將虛擬模型轉化為實物。3D打印技術最初用于快速成型制造，隨著技術的發展，逐漸應用于醫療、航空、建筑等多個行業。近年來，隨著3D打印技術的普及和設備成本的下降，其應用領域已擴展至教育領域。在美術學科，3D打印作為一種創新工具，能夠提高學生的動手能力、創新意識以及解決實際問題的能力，能為教育創新提供重要的技術支持［2］。

二、基于創客教育的3D打印在高中美術課堂中的教學模式構建

（一）以培養學生的創新能力為核心目標

與主要關注藝術知識的傳授和技法訓練的傳統美術教學不同，創客教育將學生置于實踐活動的中心，強調通過動手操作和實際創作來激發學生的創新思維。因此，教師基于創客教育理念，將3D打印融入高中美術課堂教學，應著眼于學生對知識技能的掌握以及學生創新意識和創新能力的提升。具體而言，在知識與技能層面，應注重引導學生掌握3D打印的基本方法及三維建模的基礎知識；在過程與方法層面，應引導學生學習自主設計和改進作品制作的流程，讓學生經歷從構思、建模到打印的全過程，在實踐中積累創作經驗；在情感態度與價值觀層面，應注重培養學生敢于嘗試、勇于創新的精神，幫助學生在不斷試錯和反思中建立創意表達的信心。通過設計多維度的教學目標并引導學生在實際操作中實現這些目標，能促使學生學會從多個角度思考、解決問題，實現個人藝術表現力與創新能力的提升。

（二）以真實問題為導向設計教學內容

基于創客教育的美術教學鼓勵學生針對具體問題進行藝術創作。因此，教師在設計教學內容時，應從學生的生活和社會實際出發，設計具有實際意義的問題，以激發學生的學習興趣和探究動機。例如，教師可以提出“如何設計一款既環保又實用的日常用品？”“如何改進校園設施，使其既美觀又實用？”等問題。這樣的問題能夠讓學生在關注美術設計的同時，考慮材料的環保性、實用性等現實因素。總之，教師設計真實問題，引導學生探索解決方案，不僅能夠激發學生的創作動力，還能使學生從實際需求出發，將藝術表達延伸至生活場景中，彰顯創客教育中“學習即創造”的理念［3］。

（三）以實踐活動為教學核心形式

與主要依賴講授和示范的傳統課堂教學方式不同，基于創客教育理念的高中美術課堂教學更側重于促進學生自主學習和探索，激發學生的學習興趣，提升他們的實踐操作能力。為此，教師應精心設計多樣化的實踐活動，這些活動不僅包括對3D打印技術的操作練習，還應深入到學生設計作品、改進作品的實踐環節，涵蓋學生的自我反思活動。通過項目式學習和任務驅動的方式，學生能夠在不斷的實踐嘗試與調整中，逐步掌握3D打印的基本技巧，并學會運用這一技術進行美術創作。在實踐活動中，教師作為引導者和輔助者，要為學生提供必要的技術指導，同時在恰當的時機引導學生進行自我反思和團隊合作。這種以實踐活動為中心的教學形式，與創客教育所倡導的“在做中學、在學中做”的理念相契合，能夠讓學生在親身實踐中體驗藝術創作的全過程，從而激發他們的自主學習能力和創新思維［4］。

三、基于創客教育的3D打印在高中美術教學中的應用策略

以人教版高中美術選擇性必修6中的“創新與模式——可以觸摸的想法”一課為例，探討創客教育理念下，將3D打印融入高中美術教學的策略。

（一）課程導入：創設真實情境，激發學生的學習興趣

“創新與模式——可以觸摸的想法”一課的核心目標在于引導學生通過3D打印，將抽象的創意構思轉化為既具備實際功能又富有藝術表現力的作品，讓他們體驗從構想到成品制作的全過程，提高他們的創新能力與動手實踐能力。為了更有效地激發學生的學習興趣，在課程導入環節，教師應創設真實情境，營造開放、活躍的課堂氛圍。為此，教師可以向學生展示一系列與日常生活緊密相關的、運用3D打印技術制作的物品。例如，手機支架、多功能文具盒、鑰匙扣等生活實用物品，展示3D打印如何巧妙地將日常用品與個性創意相結合。此外，教師還可以展示一些3D打印藝術裝置，如雕塑、機械結構等，讓學生深刻感受3D打印在展示作品藝術表現力上的優勢。展示結束后，教師應巧妙地設置一系列引導性問題，以激發學生的深入思考。例如，教師可以提問：“我們應如何落實腦海中的想法？”“在日常生活中，有哪些物品可以通過重新設計變得更加有趣或實用？”“如何利用3D打印設計出充滿創意的藝術作品？”學生在探究、解決這些問題的過程中可以提升觀察能力和創新能力。之后，教師還可以進一步引導學生深入探討3D打印的特點，如其在快速成型和個性化定制方面的獨特優勢。同時，教師應鼓勵學生結合自己的興趣和需求，提出可能通過3D打印實現的創意設計，以激發學生的創作熱情和探索欲望。

（二）構思探索：動手實踐，理解抽象概念

在構思探索階段，教師應積極引導學生通過親身參與設計過程來深入理解抽象概念，鼓勵他們將自己的創意想法轉化為具體的作品。對此，教師可以讓學生觀察日常生活中的常見物品，并思考哪些物品可以通過3D打印進行創新性再設計，比如學習工具或小型裝飾品等。在這個過程中，教師可以提出啟發性問題，如“這個物品的功能是否可以擴展？”“是否存在更富創意的設計方案？”等，以推動學生從不同角度思考問題。

以設計“香蕉音樂鍵盤”為例，首先，教師應向學生講解“香蕉音樂鍵盤”是一種將水果作為觸控輸入源的互動裝置。隨后，教師應指導學生初步研究制作該裝置所需的關鍵技術，包括觸控傳感器和單片機的運作原理等，明白如何將水果轉化為有效的互動輸入設備。同時，介紹Makey Makey控制器及其基本操作方法，強調這一控制器是將水果與計算機連接，從而實現音樂輸出的關鍵設備。在此基礎上，教師可以讓學生動手繪制設計草圖，明確標注每個按鍵的位置以及傳感器的連接方式，并要求他們進行簡單的實驗。通過這樣的構思探索過程與動手實踐活動，學生不僅能夠逐步掌握抽象的概念，還能經歷從調研到設計的全過程，從而提高動手實踐能力和創新能力。

（三）建模制作：技術操作，制成實物

在建模制作階段，學生需把前期構思的設計創意轉化為立體模型，并借助3D打印機將設計成果實體化。在此過程中，教師需要指導學生使用3D建模軟件進行精確的設計建模，并在實際打印環節為學生提供必要的指導，以幫助學生應對各種挑戰，準確打印出物品［5］。首先，教師應指導學生選擇適合的3D建模軟件（如Tinkercad、Fusion 360、Blender等），教授學生基本的操作方法。如在設計“香蕉音樂鍵盤”時，學生需考慮按鍵的位置、傳感器與水果的連接位置，以及3D打印零件的結構等。對此，教師要引導學生在建模軟件中準確設置各組件的尺寸、形狀及相對位置，確保制作出的物品具備良好的穩定性和功能性。完成初步建模后，教師可以指導學生對模型進行細節調整和優化。例如，在“香蕉音樂鍵盤”的設計中，學生可以增加支撐結構，以確保水果和傳感器連接的穩定性，并在后續設計中根據實際需求調整支撐結構的位置和高度。教師應鼓勵學生在設計過程中不斷嘗試不同的建模方案，通過虛擬預覽和模擬來檢查模型的功能性和穩定性。此外，教師還可以組織學生展開小組討論，讓學生基于組內反饋來進一步優化模型設計。當建模完成后，學生可以將3D模型導出為適合打印的格式（如STL文件），然后將其傳輸至3D打印機進行打印。在這一過程中，學生將體驗從數字設計到實物生成的完整過程。此外，學生在打印時可能會遇到打印時間過長、材料浪費或模型結構強度不足等問題，對此，教師需要為學生提供材料選擇和打印參數設置等方面的技術支持，幫助學生了解不同的打印材料（如聚乳酸、ABS塑料等）的特性及其對物品強度、光澤和質感的影響，以優化打印時間和材料使用。

（四）交流反思：創意表達，拓寬學習視野

在交流反思環節，教師可組織學生展示和討論各自的作品，使學生在展示成果的同時深化對藝術設計的理解，提升創意表達的自信與藝術素養。在作品展示階段，學生需展示自己完成的3D打印作品，并簡要闡述設計構思及制作過程，可以圍繞靈感來源、設計細節、面臨的困難等方面進行介紹，讓其他同學深入了解作品背后的創作過程。展示結束后，教師可組織學生進行集體討論，鼓勵學生相互分享對作品的看法。通過分析和討論他人的作品，學生能夠學習不同的設計思維和創新方法，進而拓寬學習視野。此外，教師可以讓學生對他們自己創作作品的過程進行總結與反思，積累創作經驗，進一步提高創作能力。

結語

綜上所述，基于創客教育理念，將3D打印融入高中美術教學中，不僅能夠極大地豐富學生的藝術體驗，而且能夠顯著提升他們的創新能力和實踐操作技能。教師應將培養學生的創新能力作為教學核心目標，以真實問題為導向設計教學內容，開展多樣化的實踐活動，積極引導學生將自己的創意構想轉化為實物，從而全面提升學生的綜合素質和問題解決能力。

［參考文獻］

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