李作林/文

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讓創(chuàng)意實(shí)現(xiàn)成為學(xué)習(xí)過程
——人大附中《3D打印技術(shù)與科技創(chuàng)新實(shí)踐》精品校本課程

李作林/文

引言：

培養(yǎng)具有國際競爭力的社會(huì)未來人才，是現(xiàn)代課程改革的重要使命，而校本課程則是挖掘?qū)W生潛力，培養(yǎng)未來人才的重要途徑與形式，人大附中在其校本課程開發(fā)過程中，以學(xué)校教育的受教育者（學(xué)生）為主體，以教師為學(xué)校教育的直接實(shí)施者，構(gòu)建起了融合學(xué)校和社會(huì)課程資源的課程開發(fā)決策機(jī)制。人大附中校本課程豐富多樣，因篇幅有限，只能從眾多精品校本課程中呈現(xiàn)一隅。

《3D打印技術(shù)與科技創(chuàng)新實(shí)踐》課程關(guān)注學(xué)生全面發(fā)展，注重在學(xué)習(xí)過程中培養(yǎng)學(xué)生的技術(shù)素養(yǎng)與創(chuàng)新能力，它與數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)、信息、生物、工程等學(xué)科緊密配合，具有很好的綜合性、創(chuàng)新性、實(shí)踐性。經(jīng)過三年的實(shí)踐與探索，開發(fā)了12節(jié)3D打印系列微課程，在網(wǎng)絡(luò)上供學(xué)生學(xué)習(xí)。自課程開設(shè)以來，學(xué)校先后有四百余名學(xué)生熟練掌握了3D打印技術(shù)，并能進(jìn)行創(chuàng)意設(shè)計(jì)。很多學(xué)生接觸了該項(xiàng)技術(shù)，從而產(chǎn)生了濃厚的興趣，在研究的過程中克服種種困難，他們收獲的不只是知識，還有對科技創(chuàng)新的情感體驗(yàn)。

加拿大教育學(xué)家富蘭（Fullan）曾經(jīng)指出課程實(shí)施是“使變革成為實(shí)踐的過程”?！?D打印技術(shù)與科技創(chuàng)新實(shí)踐》正是在校本實(shí)施過程中，讓學(xué)生的創(chuàng)意實(shí)現(xiàn)成為整個(gè)學(xué)習(xí)的過程，從中獲得學(xué)習(xí)的樂趣。

課程目標(biāo)

● 了解3D打印技術(shù)的相關(guān)知識，包括3D打印的技術(shù)原理、打印機(jī)的工作原理、未來發(fā)展趨勢等；能熟練使用一款三維設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)，將創(chuàng)意通過打印機(jī)變成現(xiàn)實(shí)；培養(yǎng)設(shè)計(jì)理念和技術(shù)素養(yǎng)；

● 通過動(dòng)手組裝3D打印機(jī)，了解打印機(jī)的結(jié)構(gòu)原理、機(jī)械原理，并能夠進(jìn)行結(jié)構(gòu)創(chuàng)新，提高動(dòng)手能力；了解并掌握FDM3D打印技術(shù)，能夠?qū)?chuàng)意變成現(xiàn)實(shí)，.

● 了解3D打印技術(shù)的發(fā)展以及給人們生活帶來的變化，感受技術(shù)創(chuàng)新的魅力。了解我國3D打印技術(shù)的發(fā)展以及3D打印技術(shù)對人們未來生活帶來的影響，產(chǎn)生時(shí)代責(zé)任感。

教學(xué)內(nèi)容

第一部分：《3D打印技術(shù)的時(shí)光隧道》，簡述3D打印技術(shù)的由來與發(fā)展。

第二部分：《3D打印的技術(shù)詳解》，了解當(dāng)前3D打印常見的技術(shù)原理以及該項(xiàng)技術(shù)在各領(lǐng)域的發(fā)展趨勢。

第三部分：《3D打印機(jī)的使用》，嘗試打印自己的第一個(gè)作品。

第四部分：《3D打印機(jī)的結(jié)構(gòu)》，了解常見桌面型3D打印機(jī)的結(jié)構(gòu)，掌握結(jié)構(gòu)構(gòu)成及工作原理。

第五部分：《動(dòng)手制作3D打印機(jī)》，親自動(dòng)手做一臺3D打印機(jī)，感受DIY的樂趣。

第六部分：《3D打印機(jī)的自我復(fù)制》，用3D打印機(jī)自我復(fù)制3D打印機(jī)。

第七部分：《3D打印技術(shù)與科技創(chuàng)新實(shí)踐》，介紹3D打印在模型、工藝品、智能機(jī)器人創(chuàng)造、機(jī)械模型、醫(yī)療器材等相關(guān)領(lǐng)域的應(yīng)用。

第八部分：《3D打印未來遐想》，3D打印技術(shù)的發(fā)展與未來。

課程實(shí)施

課程分社團(tuán)活動(dòng)、學(xué)校選修課、高級研修三個(gè)層次，形成了相互補(bǔ)充、普及與提高相結(jié)合的實(shí)施途徑。

社團(tuán)活動(dòng)：組織同學(xué)自發(fā)成立3D打印社團(tuán)，通用技術(shù)教研組13位教師擔(dān)任社團(tuán)的義務(wù)導(dǎo)師，現(xiàn)有成員六十余人。其宗旨是在全校范圍內(nèi)推廣3D打印技術(shù)。3D打印社建立了微信群及公眾號，并定期推送相關(guān)信息和培訓(xùn)內(nèi)容。社團(tuán)管理相對自由，學(xué)習(xí)內(nèi)容也由同學(xué)們自己擬定。

校本選修：每周三下午兩節(jié)課，主要招生對象是初中學(xué)生。教學(xué)任務(wù)是普及3D打印的相關(guān)知識，讓學(xué)生能夠熟練使用3D打印機(jī)，了解打印機(jī)的基本工作原理以及結(jié)構(gòu)常識，并能夠?qū)W會(huì)用一款三維軟件進(jìn)行計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)。

高級研修：每周四下午三節(jié)課，主要面對高一、高二學(xué)生展開相關(guān)教學(xué)任務(wù)。相對于校本選修課，高級研修課更注重3D打印技術(shù)本身的技術(shù)創(chuàng)新。課程以項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)為主要的教學(xué)方式，由教師指導(dǎo)學(xué)生自主研究。研修課上學(xué)生需要廣泛了解3D打印技術(shù)的基礎(chǔ)知識，自己選擇研究方向并制定研究計(jì)劃。目前，同學(xué)們研究的主要內(nèi)容有大尺寸3D打印機(jī)的設(shè)計(jì)與探索、巧克力打印機(jī)的研制、三維掃描技術(shù)應(yīng)用、3D打印與數(shù)碼影像等相關(guān)專題。每個(gè)專題有3至5個(gè)學(xué)生為研究團(tuán)隊(duì)，定期進(jìn)行項(xiàng)目進(jìn)展匯報(bào)，體驗(yàn)科學(xué)研究的整個(gè)過程。高級研修課還聘請清華大學(xué)、西安交大、北京航空航天大學(xué)等專家教授作為指導(dǎo)專家，為學(xué)生創(chuàng)新研究提供支持。

課程創(chuàng)新點(diǎn)

第一，課程建立在學(xué)生的興趣和學(xué)習(xí)需求基礎(chǔ)上。當(dāng)學(xué)生們對某些方面有了濃厚的興趣和學(xué)習(xí)愿望，人大附中就會(huì)積極創(chuàng)造條件幫助孩子們實(shí)現(xiàn)夢想。

第二，課程的建設(shè)由點(diǎn)到面，注重普及與提高相結(jié)合。課程建設(shè)之初，只是以選修課的形式進(jìn)行，取得一定經(jīng)驗(yàn)后，面向全校師生介紹“3D打印就在身邊”的理念，選修課程全面展開。學(xué)校又尊重一些同學(xué)的需求開設(shè)高級研修課，盡最大可能做到普及與提高相結(jié)合。