肖央紅

(重慶市長壽中學(xué)校 重慶 401220)

《普通高中通用技術(shù)課程標準（2017年版）》出臺以來，通用技術(shù)課程教學(xué)有了顯著的變化，主要以創(chuàng)造創(chuàng)新為核心，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維能力和自主設(shè)計能力，同時提高學(xué)生的綜合素質(zhì)。通用技術(shù)學(xué)科也需要融入創(chuàng)客教育和STEAM教育理念，3D打印技術(shù)中的3D建模和3D打印機更是貫徹創(chuàng)客教育重要的途徑，有助于將學(xué)生的創(chuàng)意變成實物，讓抽象的物體具體化、形象化。所以，將3D打印技術(shù)引入高中通用技術(shù)課程，能促進學(xué)科知識多元化，培養(yǎng)學(xué)生跨學(xué)科解決問題的能力，最終提升學(xué)生學(xué)科素養(yǎng)和綜合素養(yǎng)。

一、3D打印技術(shù)

3D打印技術(shù)，又叫“快速成型技術(shù)”，是一種以數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)，運用粉末狀金屬或塑料可粘合材料，通過逐層打印的方式構(gòu)造物體的技術(shù)，最終把計算機里的模型變成實物。

3D建模軟件，使用一些簡單的圖形來設(shè)計、創(chuàng)建、編輯三維模型，通過對這些簡單圖形的堆砌和編輯生成復(fù)雜形狀，或者在一個已有的模型上進行修改，像是在搭積木一樣，能夠快速地將構(gòu)思設(shè)計成型。

3D打印機，能將3D建模軟件設(shè)計的3D模型打印成實實在在的物體的機器，打印時間通常較長。

二、3D打印技術(shù)在高中通用技術(shù)教學(xué)中的創(chuàng)新應(yīng)用策略

利用3D打印技術(shù)能將虛擬的3D數(shù)字模型快速打印成實物模型，在通用技術(shù)教學(xué)中，教師可適當(dāng)引導(dǎo)學(xué)生將進入創(chuàng)新設(shè)計和圖樣表達環(huán)節(jié)，讓學(xué)生在抽象概念和直觀模型之間自由轉(zhuǎn)換，使設(shè)計思路實現(xiàn)可視化和實體化，通過圖樣表達設(shè)計構(gòu)思，用技術(shù)語言實現(xiàn)有形與無形、抽象與具體的思維轉(zhuǎn)換，從而培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神、創(chuàng)新思維和創(chuàng)造能力，進而實現(xiàn)創(chuàng)新設(shè)計。

（一）基于3D建模軟件，構(gòu)建立體圖樣

使用3D建模軟件表達學(xué)生作品構(gòu)思，可以使作品在完整性、可實施性方面有更好的體驗。以前都是在紙上畫設(shè)計稿，由于二維畫面的限制，學(xué)生通常只考慮前面的設(shè)計效果，而忽略了其他角度的整體效果。例如，在高中通用技術(shù)課程必修一第一單元“結(jié)構(gòu)與設(shè)計”第四節(jié)“橋的設(shè)計”中，以往很多學(xué)生只設(shè)計了橋正面的效果圖，甚至根本就沒有想橋的里面或背面是怎樣的，要設(shè)計什么結(jié)構(gòu)與正面相呼應(yīng)。橋的設(shè)計非常重視美觀、承重、與周圍環(huán)境相適應(yīng)等因素，需要從不同的角度去觀察橋的設(shè)計。即使在教學(xué)中，教師引導(dǎo)學(xué)生用紙板等物體來制作一個立體模型，但是這樣的模型還是不夠完整，也不便于修改。而3D打印建模環(huán)境就可以避免這些現(xiàn)象，設(shè)計過程中學(xué)生就能不斷地從各個角度觀察作品，自然而然地對作品的空間效果進行思考設(shè)計。

（二）基于項目式學(xué)習(xí)，熟練掌握創(chuàng)意建模軟件

高中通用技術(shù)新課程標準要求學(xué)生具備的學(xué)科核心素養(yǎng)中，要求學(xué)生使用二維或者三維設(shè)計軟件繪制簡單的技術(shù)圖樣，對意念中或客觀存在的技術(shù)對象進行可視化的描述和交流?？梢姡莆战＼浖欠浅Ｓ斜匾?。

通過項目式教學(xué)，每節(jié)課設(shè)定好項目內(nèi)容，提供一些操作步驟，讓學(xué)生通過小組合作、自主探究、作品展示與交流等環(huán)節(jié)，最終完成一個3D模型的設(shè)計。通過項目式學(xué)習(xí)活動，培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維，創(chuàng)新設(shè)計和創(chuàng)新思維能力，可有效提高學(xué)生使用建模軟件的能力，使用建模軟件構(gòu)建3D打印模型也是3D打印的核心，與3D打印機共同應(yīng)用到高中通用技術(shù)教學(xué)中，就可以直觀地完成“智造”的全過程。

三、3D打印技術(shù)在高中通用技術(shù)教學(xué)中的創(chuàng)新應(yīng)用實踐

通用技術(shù)學(xué)科課程的核心素養(yǎng)之一是立足實踐、注重創(chuàng)造，以設(shè)計學(xué)習(xí)、操作學(xué)習(xí)為主。設(shè)計的作品效果一般先通過圖樣或模型的方式呈現(xiàn)，如生活器具、家具家電、交通工具等，設(shè)計種類中的某一項，或者某一項的某一部分等，都可以使用3D打印建模軟件完成作品的創(chuàng)意設(shè)計。所以，將3D打印技術(shù)應(yīng)用于通用技術(shù)教學(xué)實踐是信息技術(shù)與學(xué)科融合的大膽嘗試與實踐創(chuàng)新。

例如，以設(shè)計一個“便攜式提袋器”為例，簡單介紹一下3D打印技術(shù)在高中通用技術(shù)教學(xué)中的應(yīng)用實施過程。

第一課時，主要討論生活中遇到的不滿意、不適用的情況，提煉出主題，提出解決辦法，設(shè)計草圖改進等。比如，在超市購物后利用購物袋拎東西時，我們的手會被購物袋勒紅，那么提出設(shè)計一個“便攜式提袋器”的主題。

第二課時，主要利用3D建模軟件根據(jù)創(chuàng)意草圖設(shè)計作品模型，然后小組討論，完善作品設(shè)計，如提袋器邊緣圓角設(shè)計等。

第三課時，利用3D打印機打印作品模型并交流展示，最后總結(jié)在此項目過程中的收獲與體會。由于3D打印機打印作品耗時一般較長，所以打印環(huán)節(jié)放在課前進行，課堂上每個小組推薦同學(xué)進行展示交流，其他小組提出看法和建議，將看法和建議記錄在項目報告里，結(jié)合其他小組的作品優(yōu)點，對自己的作品進行反思總結(jié)。

四、3D打印技術(shù)在高中通用技術(shù)教學(xué)中的創(chuàng)新應(yīng)用反思

通過筆者近兩年的教學(xué)實踐，在通用技術(shù)教學(xué)中整合教學(xué)知識點，實施了多個設(shè)計項目，如“拐杖的優(yōu)化設(shè)計”“簡易陀螺設(shè)計”“筆筒設(shè)計”“橋的設(shè)計”“創(chuàng)意掃帚”等，為在高中通用技術(shù)課程中引入3D打印技術(shù)作出了探索和嘗試。通過3D創(chuàng)意建模，追求創(chuàng)意樂趣，訂制個性化作品，滿足個性化需求，也正是這種“個性化”作品可為學(xué)生創(chuàng)造性思維的培養(yǎng)創(chuàng)造條件，最后通過3D打印機將自己的設(shè)計模型打印成真正物體，更能激發(fā)學(xué)生的積極性，在學(xué)習(xí)中獲得成就感和滿足感，可大大提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。在項目設(shè)計的過程中往往還要兼顧藝術(shù)性、工程性等問題，融合科學(xué)、數(shù)學(xué)、物理、藝術(shù)等知識，使學(xué)生不斷跨學(xué)科思考問題，找到解決問題的思路，這也正是STEAM理念在教學(xué)中的實踐應(yīng)用。

綜上所述，基于STEAM教育理念，在高中通用技術(shù)課程中引入3D打印技術(shù)，能夠大大激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和實踐積極性，讓學(xué)生的創(chuàng)意變?yōu)楝F(xiàn)實，學(xué)生在掌握通用技術(shù)課程知識的同時，利用3D打印技術(shù)更好地培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造思維和創(chuàng)新能力，發(fā)展學(xué)生的學(xué)科核心素養(yǎng)，提升學(xué)生的綜合素養(yǎng)。