陳毅

隨著通用技術(shù)課程的改革，通用技術(shù)核心素養(yǎng)成為新課程教學(xué)的主要目標(biāo)，那么如何在課程中更好地提升學(xué)生通用技術(shù)核心素養(yǎng)？新興的3D打印對(duì)此有重要作用。本文就以3D打印與通用技術(shù)相結(jié)合的項(xiàng)目化課程——“小風(fēng)扇的制作”為例，討論3D打印對(duì)提升學(xué)生通用技術(shù)核心素養(yǎng)的作用。

一、引言

3D打印是一種以數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)，運(yùn)用PAL、ABS或粉末、金屬、塑料等可黏合材料，通過逐層打印的方式來構(gòu)造物體的技術(shù)。隨著創(chuàng)客教育在各地的不斷推進(jìn)，很多學(xué)校都開設(shè)了3D打印課程并建立3D打印社團(tuán)，各學(xué)科也將3D打印技術(shù)與課程結(jié)合，促進(jìn)學(xué)生對(duì)本學(xué)科課程的學(xué)習(xí)，取得了不錯(cuò)的效果。那么普通高中的通用技術(shù)課程如何與3D打印技術(shù)相結(jié)合呢？3D打印技術(shù)如何促進(jìn)通用技術(shù)課程核心素養(yǎng)的落地呢？

普通高中通用技術(shù)課程是一門立足于實(shí)踐的學(xué)科。隨著課程的改革，通用技術(shù)課程列出了以技術(shù)意識(shí)、工程思維、創(chuàng)新設(shè)計(jì)、圖樣表達(dá)、物化能力為主的核心素養(yǎng)目標(biāo)，力求培養(yǎng)學(xué)生理解技術(shù)、使用技術(shù)、積極參與技術(shù)實(shí)踐活動(dòng)等方面的技術(shù)素養(yǎng)，培養(yǎng)他們的創(chuàng)新意識(shí)和物化能力。而3D打印技術(shù)的工作過程是先設(shè)計(jì)，然后三維建模，再對(duì)模型切片，輸入打印機(jī)打印，最后對(duì)作品進(jìn)行后處理。3D打印的設(shè)計(jì)與三維建模過程可以提升學(xué)生的圖樣表達(dá)、創(chuàng)新設(shè)計(jì)、工程思維能力;模型的切片、打印、后處理可以加強(qiáng)學(xué)生的技術(shù)意識(shí)和物化能力。項(xiàng)目化課程“小風(fēng)扇的制作”中，就很好地融入了通用技術(shù)核心素養(yǎng)。

二、課程設(shè)置

我校通用技術(shù)課程采用項(xiàng)目化教學(xué)的方式，以項(xiàng)目為載體，采用項(xiàng)目引導(dǎo)、任務(wù)驅(qū)動(dòng)的教學(xué)方法。課程以小組合作形式展開，進(jìn)行項(xiàng)目分析、信息收集、方案制訂、設(shè)計(jì)制作、測(cè)試優(yōu)化和作品評(píng)價(jià)等活動(dòng)，讓學(xué)生主動(dòng)探究、主動(dòng)獲取、親自體驗(yàn)，從而得到知識(shí)、能力、技術(shù)方面的綜合培養(yǎng)。

比如我在技術(shù)與設(shè)計(jì)1的教學(xué)中，分別以粉筆收納盒和小風(fēng)扇作為課程的主要項(xiàng)目，帶領(lǐng)學(xué)生對(duì)設(shè)計(jì)作品的三視圖、草圖、電腦三維制圖等進(jìn)行探討。學(xué)生通過對(duì)粉筆收納盒、小風(fēng)扇的設(shè)計(jì)、制作，掌握了三視圖、草圖和電腦三維制圖的繪制，以及基本的木工工藝、電路設(shè)計(jì)和3D打印技術(shù)，經(jīng)歷了發(fā)現(xiàn)問題、信息收集、方案設(shè)計(jì)、設(shè)計(jì)制作、測(cè)試優(yōu)化、展示評(píng)價(jià)等分項(xiàng)活動(dòng)，對(duì)設(shè)計(jì)的一般過程和各項(xiàng)技術(shù)有了一個(gè)清晰的認(rèn)識(shí)和評(píng)價(jià)。

三、遇到的問題和解決辦法

經(jīng)過前期對(duì)三視圖和草圖的學(xué)習(xí)，通過測(cè)繪、討論和分析，學(xué)生能將設(shè)計(jì)的小風(fēng)扇的三視圖和草圖繪制出來，而且設(shè)計(jì)的樣式五花八門。能通過對(duì)三維軟件的學(xué)習(xí)，將小風(fēng)扇的三維圖繪制出來，但是當(dāng)對(duì)小風(fēng)扇進(jìn)行加工時(shí)，卻因?yàn)樵O(shè)計(jì)的尺寸和樣式的復(fù)雜性，不能很好地將作品打印出來。再加上3D打印出來的零部件有些許誤差，設(shè)計(jì)的作品沒有預(yù)留線路通道和螺絲裝配孔等原因，小風(fēng)扇的零部件不能進(jìn)行裝配成型。因此在教學(xué)過程中，教師要多跟學(xué)生進(jìn)行分析、探討，要合理地分析整個(gè)“工程”，落實(shí)到每節(jié)課堂。比如，要準(zhǔn)確地量取風(fēng)扇的扇葉等部件的尺寸，要注意預(yù)留小風(fēng)扇導(dǎo)線的通道和所占用的空間，要考慮風(fēng)扇外殼對(duì)風(fēng)力的影響和產(chǎn)生的噪音，等等。在設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，教師要對(duì)學(xué)生的設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行分析評(píng)價(jià)，和學(xué)生一起評(píng)選出小組內(nèi)設(shè)計(jì)最好、最合理的圖紙作為后續(xù)電腦三維制圖的基礎(chǔ)圖紙。在電腦三維制圖階段，按小組進(jìn)行繪制，要注意作品各部分連接和裝配情況，為打印制作做準(zhǔn)備。在打印制作階段，小風(fēng)扇零部件切片時(shí)，零部件打印擺放位置不一樣，零部件的精度也會(huì)不一樣。在后續(xù)的電路連接和裝配環(huán)節(jié)，要注意焊接零部件的順序和裝配順序。

我校創(chuàng)客中心有20臺(tái)電腦、7臺(tái)打印機(jī)，在小風(fēng)扇的制作過程中只能按小組合作的方式進(jìn)行學(xué)習(xí)。為了很好地進(jìn)行教學(xué)和制作作品，在項(xiàng)目實(shí)施之前就在各班招收部分學(xué)生進(jìn)入3D打印社團(tuán)，進(jìn)行前期的三維制圖軟件和3D打印的學(xué)習(xí)，從而更好地在各班開展三維設(shè)計(jì)軟件和3D打印教學(xué)。這樣也培養(yǎng)了一批三維設(shè)計(jì)軟件、3D打印操作熟練的學(xué)生，為后續(xù)的3D打印比賽人才選拔打下基礎(chǔ)。

四、教師和學(xué)生的改變

之前通用技術(shù)課程的教學(xué)大多以理論為主，再加上學(xué)生對(duì)課程不重視等，課程實(shí)施壓力很大。這讓課程的“地位”越來越低，教師也容易自我懷疑，否定自己，否定科目。實(shí)施這些項(xiàng)目化實(shí)踐課程以后，課程教學(xué)狀況有明顯的改變，課堂也活躍了很多。大多數(shù)學(xué)生下課以后都不愿離去，而且課后也來學(xué)習(xí)制作作品，部分學(xué)生更是利用三維設(shè)計(jì)、3D打印去設(shè)計(jì)班徽、打印零部件，解決生活中的問題，這些改變都讓教師和學(xué)生激情高昂。

通用技術(shù)核心素養(yǎng)的提出有效地指導(dǎo)了高中通用技術(shù)課程的教學(xué)，通用技術(shù)教師不會(huì)像以前那么迷茫。隨著3D打印技術(shù)的普及和發(fā)展，3D打印技術(shù)在以后的學(xué)習(xí)和生活中都可能會(huì)用到，是學(xué)生必須要了解和掌握的一項(xiàng)技術(shù)。而普通初高中沒有開設(shè)專門的3D打印課，所以將通用技術(shù)課程與3D打印技術(shù)相結(jié)合，使學(xué)生了解3D打印，并通過實(shí)踐和制作落實(shí)通用技術(shù)的核心素養(yǎng)，是一個(gè)完美的結(jié)合。