李巖

【摘 要】VR與3D打印技術(shù)的融合應(yīng)用變革了初中綜合實(shí)踐課程的教學(xué)模式。通過兩種新技術(shù)的使用，學(xué)生可以借助VR進(jìn)行探究，使用三維設(shè)計(jì)軟件和3D打印機(jī)將所學(xué)的知識和萌生的創(chuàng)意轉(zhuǎn)變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)成果，并與其他同學(xué)進(jìn)行分享。這種全新的教學(xué)模式能夠真正培養(yǎng)學(xué)生的自主探究精神，提高學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐能力，為養(yǎng)成學(xué)生的核心素養(yǎng)搭建了平臺，促進(jìn)學(xué)生的全面發(fā)展。

【關(guān)鍵詞】VR ；3D打?。簧疃热诤?；初中綜合實(shí)踐課程

【中圖分類號】G434 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A

【論文編號】1671-7384（2018）02、03-0121-04

近幾年，3D打印技術(shù)和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)正在以迅雷不及掩耳之勢來到我們的面前。創(chuàng)新教育得以快速平穩(wěn)的發(fā)展，這兩項(xiàng)技術(shù)至關(guān)重要。然而，如何能夠?qū)烧哌M(jìn)行有效地融合，從而最大限度地激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維和能力，全面提升學(xué)生的核心素養(yǎng)，是廣大科技教師亟需認(rèn)真思考的。

綜合實(shí)踐活動(dòng)課程是提升學(xué)生實(shí)踐能力、培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)的重要課程類型，探索VR與3D打印技術(shù)的交互式教學(xué)方法，可以幫助教師提高創(chuàng)新教育的效率，改進(jìn)和變革教學(xué)方法。將這兩種前沿技術(shù)進(jìn)行融合，并嘗試應(yīng)用于初中綜合實(shí)踐課程的教學(xué)中，無疑是變革綜合實(shí)踐課程教學(xué)方式的一種嘗試，教學(xué)效果值得期待。

根據(jù)國家教育部頒布的《基礎(chǔ)教育課程改革綱要（試行）》規(guī)定，從小學(xué)至高中設(shè)置綜合實(shí)踐活動(dòng)并作為必修課程。綜合實(shí)踐活動(dòng)課程著力培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力、創(chuàng)新思維和社會(huì)責(zé)任感，承載著新課程的核心理念和改革目標(biāo)，是新課程改革的亮點(diǎn)。此后，教育部又頒布了《國家九年義務(wù)教育課程綜合實(shí)踐活動(dòng)指導(dǎo)綱要》，對該課程的性質(zhì)、基本理念、目標(biāo)、內(nèi)容領(lǐng)域與實(shí)施做了原則性的規(guī)定，這需要學(xué)校對該課程內(nèi)容進(jìn)行校本化開發(fā)和實(shí)施，這為習(xí)慣于學(xué)科教學(xué)的教師提出了新的挑戰(zhàn)。

科技類綜合實(shí)踐活動(dòng)是一種探究性的創(chuàng)造活動(dòng)，基于學(xué)生的直接經(jīng)驗(yàn)，聯(lián)系學(xué)生自身生活和社會(huì)生活，體現(xiàn)對知識的綜合運(yùn)用的課程形態(tài)；是一種以學(xué)生的經(jīng)驗(yàn)與生活為核心的實(shí)踐性課程。這與VR和3D打印強(qiáng)調(diào)體驗(yàn)、注重探究的特點(diǎn)不謀而合。參與VR和3D打印綜合實(shí)踐活動(dòng)的學(xué)生均來自初一年級，共22人。教學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)希望學(xué)生在實(shí)踐活動(dòng)過程中達(dá)到如下學(xué)習(xí)效果：（1）能進(jìn)一步建構(gòu)活動(dòng)中涉及的相關(guān)科學(xué)知識，獲得相關(guān)基本技能，并且能將科學(xué)知識和技能運(yùn)用于生活中解決一些實(shí)際問題。（2）能形成科學(xué)探究所需要的能力，包括觀察現(xiàn)象和提出問題的能力；提出猜想和做出假設(shè)的能力；進(jìn)行簡單實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和手腦并用的實(shí)踐能力；形成收集信息和處理信息的能力；形成科學(xué)解釋、評價(jià)和交流的能力。（3）能增進(jìn)對科學(xué)探究過程的理解。（4）能形成科學(xué)的情感、態(tài)度和價(jià)值觀。

活動(dòng)主題設(shè)定

航天事業(yè)的發(fā)展以及學(xué)生綜合能力提升的需要，使得航天知識的科普越來越受到重視。特別是我國近些年在航天領(lǐng)域取得的巨大成就，對于培養(yǎng)學(xué)生的愛國情懷能夠起到極大的激勵(lì)作用。從學(xué)科的角度來說，以往的學(xué)科對于航天知識的學(xué)習(xí)非常缺乏，即使有所涉及也是從學(xué)科的角度讓學(xué)生進(jìn)行理解，屬于知識的傳遞，少有探究?；谝陨显颍疚膶⒊踔芯C合實(shí)踐活動(dòng)的主題設(shè)定為“我的航天夢”，借助VR中航天器案例的體驗(yàn)激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，并對我國的航天發(fā)展史進(jìn)行自主探究，分組討論后使用三維設(shè)計(jì)軟件完成中國空間站的建模設(shè)計(jì)，通過3D打印機(jī)打印成型，最終在校內(nèi)進(jìn)行學(xué)習(xí)成果的分享。

VR互動(dòng)探究

利用桌面式VR便于小組合作的優(yōu)勢，我將學(xué)生按4人一組分為五組。組員在組長的帶領(lǐng)下，使用Zspace Studio軟件，進(jìn)入“課件探索”模塊，在案例包中選擇“航天器”選項(xiàng)，可以看到45個(gè)與航天器相關(guān)的VR課件。其中，包含美國伽利略衛(wèi)星、阿波羅號運(yùn)載火箭、挑戰(zhàn)者航天飛機(jī)、中國運(yùn)載火箭、國際空間站，以及各種功能衛(wèi)星。學(xué)生可根據(jù)自己的興趣來觀察和拆解不同的航天器。軟件中對于每一種航天器和每一個(gè)航天器不同的組成部件的名稱和功能都有比較詳細(xì)的注解，這對于平時(shí)極少關(guān)注航天的同學(xué)來說是一次非常好的航天器知識體驗(yàn)。學(xué)生學(xué)習(xí)和探究的積極性在本環(huán)節(jié)得到了極大的提升，教師在此時(shí)提出要求——探究我國航天事業(yè)的發(fā)展史，了解我國航天建設(shè)的現(xiàn)狀。

學(xué)生分組討論

根據(jù)老師提出的要求，學(xué)生以小組為單位，利用互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行探究。在探究過程中，學(xué)生會(huì)提出各種與航天相關(guān)的問題，而老師則可以將這些問題進(jìn)行分類和匯總，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行自主學(xué)習(xí)。小組成員獲得知識后，再通過小組討論的方式將所獲得的知識進(jìn)行分享，并對知識與信息進(jìn)行匯總和加工，最終形成組內(nèi)成員認(rèn)可的統(tǒng)一內(nèi)容。這一過程作為學(xué)生自主探究的重要環(huán)節(jié)，要求教師具有很強(qiáng)的課堂掌控能力，既能夠激發(fā)學(xué)生的探究熱情，保證學(xué)生探究的持續(xù)性，又能夠有效引導(dǎo)學(xué)生的思維聚焦于探究本身，確保其不會(huì)發(fā)散到其他不相關(guān)的活動(dòng)內(nèi)容上。學(xué)生在完成探究后還需要將所掌握的新知識內(nèi)化于心，為下一環(huán)節(jié)的創(chuàng)造性設(shè)計(jì)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

三維設(shè)計(jì)與3D打印

得益于3D打印技術(shù)在教育領(lǐng)域的快速普及，許多學(xué)生已經(jīng)接觸，甚至掌握了三維設(shè)計(jì)軟件與3D打印的操作。在此階段，學(xué)生可以根據(jù)之前探究的結(jié)果進(jìn)行設(shè)計(jì)。在活動(dòng)中學(xué)生在了解我國航天發(fā)展過程后，結(jié)合“航天夢”的主題制作中國未來空間站模型，并用3D打印機(jī)打印成型。在分組討論的過程中，學(xué)生已經(jīng)對空間站的五個(gè)艙位（核心艙、實(shí)驗(yàn)艙、載人艙、貨運(yùn)艙、連接艙）進(jìn)行了分工，每個(gè)小組承擔(dān)一個(gè)艙位的三維設(shè)計(jì)工作。

由于需要連接艙將其余四個(gè)艙位進(jìn)行連接，因此，分小組進(jìn)行三維設(shè)計(jì)更需要團(tuán)隊(duì)協(xié)作與配合。在三維設(shè)計(jì)之初，學(xué)生就需要以連接艙為中心，統(tǒng)一設(shè)計(jì)尺寸。這一環(huán)節(jié)培養(yǎng)了學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。設(shè)計(jì)完成后，使用3D打印機(jī)打印成型，并用丙烯顏料上色。

學(xué)生成果分享

作品完成后，同學(xué)們非常興奮。畢竟，從對航天知識的一知半解到合作完成中國空間站模型的設(shè)計(jì)制作，再到對祖國航天精神的自豪，完成了一個(gè)質(zhì)的飛躍。然而，這還沒有結(jié)束，這么棒的實(shí)踐活動(dòng)需要向全校的同學(xué)進(jìn)行推廣。因此，在綜合實(shí)踐活動(dòng)匯報(bào)展示時(shí)，學(xué)生們自己制作PPT，自己安排匯報(bào)順序，自己設(shè)計(jì)匯報(bào)形式。帶著興奮和自豪，他們向全校同學(xué)展示了學(xué)習(xí)的過程和成果。

效果討論

學(xué)生完成“中國空間站”的作品后非常興奮，而且這種興奮是一種持久的體驗(yàn)。在VR尚未普及的今天，學(xué)生們能夠有機(jī)會(huì)親自體驗(yàn)和操作感到非常幸運(yùn)。與此同時(shí)，他們對于全新的教學(xué)技術(shù)充滿著期待，希望能夠一展身手。這種期待對于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣是非常有益的。傳統(tǒng)課堂教師講、學(xué)生聽的教學(xué)方式很難照顧到每位學(xué)生的獨(dú)特性。而這種借助先進(jìn)教學(xué)技術(shù)，引導(dǎo)學(xué)生自主式探究的教學(xué)方法可以給予學(xué)生充分的自由，讓他們能夠在規(guī)定的主題內(nèi)獲取自己感興趣的知識和信息。這是改善教學(xué)效果、提升學(xué)習(xí)效率的重要保證。相信學(xué)生在這次綜合實(shí)踐課中所收獲的不僅僅是持久的興奮，更多的是對知識持久的掌握。

過程反思

教育部的《基礎(chǔ)教育改革綱要》中明確將初中綜合實(shí)踐課程定位在培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力、創(chuàng)新思維和社會(huì)責(zé)任感。這就需要教師適應(yīng)時(shí)代發(fā)展，主動(dòng)改變教學(xué)模式，以學(xué)生為主體，以實(shí)踐為方式，以創(chuàng)新為目標(biāo)。本課程中，以VR為手段，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和探究欲望；以分組討論為重點(diǎn)，引導(dǎo)學(xué)生自主探究和集體思考；以3D打印為工具，幫助學(xué)生將自己的創(chuàng)意設(shè)計(jì)變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)；以成果分享為鞏固，促使學(xué)生將所學(xué)知識內(nèi)化于心。這四個(gè)環(huán)節(jié)歸納為四個(gè)字：學(xué)、探、做、享，很好地兼顧了學(xué)生的全面發(fā)展。

隨著科技的發(fā)展，很多高科技手段將逐步應(yīng)用于教育領(lǐng)域。然而，不可否認(rèn)的是，教育技術(shù)是手段，而教師對學(xué)生思路的引導(dǎo)和對課堂進(jìn)程的把握永遠(yuǎn)是最重要的。作為教師，只有不斷地學(xué)習(xí)和思考，才能夠把握好課堂，引導(dǎo)好學(xué)生。我相信，VR與3D打印在初中綜合實(shí)踐課程中的應(yīng)用只是開始，未來將逐步滲透到各個(gè)學(xué)科，讓我們一起期待吧。

參考文獻(xiàn)

[1]方東菊. 淺談虛擬現(xiàn)實(shí)[J]. 科技展望，2016（18）：303.

[2]姜鋒霞，孫越，李瑞光.虛擬現(xiàn)實(shí)在教育教學(xué)中的應(yīng)用淺析[J].課程教育研究，2014（2）：225-226.

[3]郭元祥. 綜合實(shí)踐活動(dòng)課程設(shè)計(jì)與實(shí)施[M]. 北京：首都師范大學(xué)出版社，2001.

[4]陳樹杰. 綜合實(shí)踐活動(dòng)課程引論[M]. 北京：首都師范大學(xué)出版社，2010.

[5]李臣之. 淺談綜合實(shí)踐活動(dòng)領(lǐng)域開發(fā)[J]. 課程·教材·教法， 2003（6）：10-15.

[6]董子凡. 3D打?。簩⑻摂M“打”進(jìn)現(xiàn)實(shí)[J]. 科技生活，2012（23）：5-6.

[7]蔡恩澤. 3D打印顛覆傳統(tǒng)制造業(yè)[J]. 中國中小企業(yè)，2012（11）：46-47.