曹義志　張勉　王晴　徐鵬飛　楊先鋒　關(guān)衛(wèi)軍

摘要：近年來(lái)隨著創(chuàng)客教育在國(guó)內(nèi)各地遍地開花，創(chuàng)客教育的發(fā)展勢(shì)頭越來(lái)越猛烈。有關(guān)創(chuàng)客教育的課程開發(fā)層出不窮，開源機(jī)器人、圖形化編程語(yǔ)言、陶藝與紙藝等創(chuàng)客課程對(duì)于推進(jìn)基礎(chǔ)教育教學(xué)、改革創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式具有重要作用。但是將3D技術(shù)應(yīng)用于基礎(chǔ)教育培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的3D建模創(chuàng)客課程相對(duì)缺失，適用于中小學(xué)生的3D建模創(chuàng)客課程開發(fā)還存在一定的空白。針對(duì)我國(guó)創(chuàng)客教育的背景，以ABC3D建模軟件為工具，提出了基于ABC3D建模軟件創(chuàng)客課程的教學(xué)設(shè)計(jì)與教學(xué)模式，分析了將ABC3D建模軟件應(yīng)用創(chuàng)客教育的優(yōu)勢(shì)與創(chuàng)客教育面臨的挑戰(zhàn)和總結(jié)，為推動(dòng)創(chuàng)客教育生態(tài)系統(tǒng)的建立與發(fā)展貢獻(xiàn)力量。

關(guān)鍵詞：ABC3D建模軟件; 創(chuàng)客教育; 中小學(xué)創(chuàng)客課程; 課程研究

中圖分類號(hào)：G642? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009-3044（2022）07-0120-04

在國(guó)家大力推行創(chuàng)新教育政策的信息化時(shí)代，造就創(chuàng)客時(shí)代的創(chuàng)新型建設(shè)人才、建設(shè)未來(lái)教育的優(yōu)質(zhì)師資隊(duì)伍對(duì)于教育信息化的發(fā)展至關(guān)重要。對(duì)于學(xué)生而言，學(xué)生在運(yùn)用3D打印技術(shù)實(shí)現(xiàn)自身想法創(chuàng)意的過程中，找到學(xué)習(xí)的樂趣。學(xué)生在自主構(gòu)建三維模型完成作品的過程中，需要注意各個(gè)模型的尺寸，理清邏輯思維關(guān)系，鍛煉計(jì)算思維以及數(shù)學(xué)運(yùn)算能力。對(duì)于教師而言，教師將3D打印技術(shù)融入教育教學(xué)當(dāng)中與自身教學(xué)課程結(jié)合，有助于改進(jìn)教學(xué)效果，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新創(chuàng)造能力，踐行創(chuàng)客教育理念。利用3D建模軟件制作出的虛擬交互教學(xué)內(nèi)容，能夠增強(qiáng)課堂教學(xué)效果，提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，探索未來(lái)新的教育模式，產(chǎn)生新的創(chuàng)新教育成果。

基于ABC3D建模軟件的中小學(xué)創(chuàng)客課程引導(dǎo)學(xué)生從簡(jiǎn)單的積木搭建開始入門，在學(xué)生初步認(rèn)識(shí)到三維建模的知識(shí)內(nèi)容后，結(jié)合一些3D模型的案例逐步深入學(xué)習(xí)對(duì)軟件的使用，制作出屬于自己的3D模型。學(xué)生對(duì)軟件的學(xué)習(xí)與各種能力的培養(yǎng)為后續(xù)有關(guān)3D打印技術(shù)和硬件結(jié)合的智能課程打好基礎(chǔ)?；贏BC3D建模軟件的中小學(xué)創(chuàng)客課程是3D打印技術(shù)與傳統(tǒng)的教育教學(xué)的融合，有助于提升學(xué)生的創(chuàng)新創(chuàng)造能力與教師的教育教學(xué)能力。

1 創(chuàng)客教育的概述

1.1 創(chuàng)客教育的概念

在當(dāng)下高度信息化的社會(huì)中，創(chuàng)客是指以電子機(jī)械、3D打印、機(jī)器人等以工程化為興趣導(dǎo)向并將其變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)的人。而創(chuàng)客教育是指利用數(shù)字化學(xué)習(xí)工具，以興趣為學(xué)習(xí)導(dǎo)向，以項(xiàng)目為學(xué)習(xí)方式，培養(yǎng)跨學(xué)科思維、計(jì)算思維、創(chuàng)新創(chuàng)造能力與團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力的一種工程教育模式[1][2]。

1.2 創(chuàng)客教育的背景

1.2.1 創(chuàng)客教育相關(guān)政策文件

自李克強(qiáng)總理首次在政府工作報(bào)告中提出“大眾創(chuàng)業(yè)、萬(wàn)眾創(chuàng)新”的理念，有關(guān)于創(chuàng)客教育的一系列內(nèi)容受到各界廣泛關(guān)注。從2015年到2019年中有關(guān)創(chuàng)客教育的一些政策文件如表1所示，可以看出國(guó)家對(duì)于創(chuàng)客教育的認(rèn)可與重視。

1.2.2 創(chuàng)客教育與新課程標(biāo)準(zhǔn)

對(duì)于小學(xué)科學(xué)課而言，作為小學(xué)階段一門具有基礎(chǔ)性、實(shí)踐性、綜合性的課程[3]，小學(xué)科學(xué)課程的實(shí)踐性與綜合性體現(xiàn)了創(chuàng)客教育中通過數(shù)字化工具將想法創(chuàng)意變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)的理念。小學(xué)的科學(xué)課與創(chuàng)客教育課程，都是突出學(xué)生的主體地位，培養(yǎng)學(xué)生的好奇心與學(xué)習(xí)興趣[4]，將創(chuàng)意變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。對(duì)于高中信息技術(shù)課程而言，由信息意識(shí)、計(jì)算思維、數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新、信息社會(huì)責(zé)任組成了該學(xué)科的核心素養(yǎng)，數(shù)據(jù)與計(jì)算、人工智能初步、三維設(shè)計(jì)與創(chuàng)意和模塊以及開源硬件項(xiàng)目設(shè)計(jì)等多個(gè)部分與創(chuàng)客教育課程息息相關(guān)[5]。對(duì)于高中通用技術(shù)課程而言，技術(shù)意識(shí)、工程思維、創(chuàng)新設(shè)計(jì)、圖樣表達(dá)、物化能力組成了通用技術(shù)學(xué)科的核心素養(yǎng)，技術(shù)與設(shè)計(jì)、技術(shù)與生活系列、技術(shù)與工程系列等內(nèi)容屬于創(chuàng)客教育課程[6]。

2 ABC3D建模軟件的概述

2.1 軟件簡(jiǎn)介

ABC3D建模軟件結(jié)合了國(guó)內(nèi)的教育技術(shù)裝備體系，為中小學(xué)生建模提供了數(shù)字化工具。雖然工業(yè)開發(fā)級(jí)別的3DS MAX或者M(jìn)aya軟件在制作三維模型方面功能強(qiáng)大，卻不適合中小學(xué)生入門學(xué)習(xí)。而ABC3D建模軟件對(duì)于中小學(xué)生而言，上手簡(jiǎn)單，邏輯清晰，操作簡(jiǎn)單，界面清晰，基礎(chǔ)模型種類繁多，滿足學(xué)生進(jìn)行創(chuàng)意設(shè)計(jì)的需求。ABC3D建模軟件還擁有十分強(qiáng)大的功能、豐富的建模方式、專屬的云平臺(tái)社區(qū)、多樣化的嵌入式插件，在完成建模作品之后可以直接進(jìn)行切片打印，簡(jiǎn)化操作流程。學(xué)生完成的作品通過云平臺(tái)進(jìn)行交流溝通協(xié)作，與其他人一同分享作品，云平臺(tái)同時(shí)也是一個(gè)資源豐富的模型庫(kù)。ABC3D建模軟件與專業(yè)的建模軟件邏輯思維、頁(yè)面布局以及制作原理十分相似，如SolidWorks、3DMAX、Zbrush等。學(xué)生學(xué)習(xí)完ABC3D建模軟件以后如果想深入學(xué)習(xí)建模，對(duì)于專業(yè)的建模軟件可以完美對(duì)接。

2.2 軟件界面介紹

ABC3D建模軟件的界面主要分為菜單欄、工具欄、基礎(chǔ)模型區(qū)、插件區(qū)、快捷鍵按鈕區(qū)以及建模區(qū)等區(qū)域，如圖1所示。建模中的一些基礎(chǔ)模型素材通過基礎(chǔ)模型區(qū)和插件區(qū)導(dǎo)入。對(duì)于模型的操作處理，主要在于工具欄中的移動(dòng)、旋轉(zhuǎn)、放縮、克隆、鏡像、參數(shù)對(duì)齊、布爾運(yùn)算等操作。建模區(qū)展現(xiàn)了模型的大小形狀，是整個(gè)軟件操作的平臺(tái)。設(shè)計(jì)完成后的切片模型可以進(jìn)行打印。

2.3 軟件功能介紹

ABC3D建模軟件主要支持骨架球建模、文字建模、3D浮雕建模、積木建模和曲面建模等多種建模方式。ABC3D建模軟件技術(shù)的開源性以及平臺(tái)功能的多樣性，為學(xué)生創(chuàng)造基于信息技術(shù)豐富化的3D模型創(chuàng)客作品提供技術(shù)與平臺(tái)支持。

3 基于ABC3D建模軟件創(chuàng)客課程的教學(xué)設(shè)計(jì)

從學(xué)習(xí)者特征的角度出發(fā)，3D建模的創(chuàng)客課程以跨學(xué)科知識(shí)以及應(yīng)用為基礎(chǔ)目標(biāo)，以解決現(xiàn)實(shí)問題的建模需求為核心目標(biāo)，展開設(shè)計(jì)創(chuàng)客課程目標(biāo)。通過設(shè)計(jì)生活中的創(chuàng)意原型活實(shí)現(xiàn)制造模型工具，設(shè)計(jì)創(chuàng)客課程內(nèi)容。在創(chuàng)客教學(xué)活動(dòng)設(shè)計(jì)方面，以項(xiàng)目式學(xué)習(xí)為核心，對(duì)構(gòu)建3D模型過程中的程背景知識(shí)導(dǎo)入、課程內(nèi)容、建模步驟與技巧進(jìn)行教學(xué)活動(dòng)的設(shè)計(jì)。從3D模型的作品評(píng)價(jià)、小組合作評(píng)價(jià)、建模過程中的過程性評(píng)價(jià)以及表現(xiàn)型評(píng)價(jià)等多個(gè)方面設(shè)計(jì)創(chuàng)客教育的課程評(píng)價(jià)?；贏BC3D 建模軟件的創(chuàng)客課程教學(xué)流程設(shè)計(jì)圖，如圖2所示。

3.1 學(xué)習(xí)者特征分析

學(xué)習(xí)者特征分析對(duì)于創(chuàng)客課程的設(shè)計(jì)至關(guān)重要，應(yīng)該根據(jù)不同階段的學(xué)生的學(xué)習(xí)特點(diǎn)，科學(xué)合理地設(shè)計(jì)制定課程。小學(xué)階段的創(chuàng)客課程應(yīng)該注重學(xué)生的動(dòng)手體驗(yàn)與趣味性，強(qiáng)調(diào)寓教于樂。初中階段的創(chuàng)客課程應(yīng)該注重實(shí)際應(yīng)用與問題探究，強(qiáng)調(diào)“做中學(xué)”。高中階段的創(chuàng)客課程應(yīng)該立足于生活中的實(shí)際問題，以技術(shù)為抓手解決問題，強(qiáng)調(diào)學(xué)以致用。

設(shè)計(jì)關(guān)于3D建模的創(chuàng)客課程應(yīng)該注重學(xué)生的學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)，并結(jié)合學(xué)生的生活實(shí)際展開[7]。在設(shè)計(jì)課程資源時(shí)，考慮到學(xué)生的學(xué)習(xí)特征，注重抽象思維的培養(yǎng)。一些較為復(fù)雜抽象而且工程量龐大的3D模型對(duì)于一般的中小學(xué)生來(lái)說(shuō)存在較大的難度，大部分中小學(xué)生對(duì)于自主構(gòu)建完備的3D模型還比較陌生。所以需要結(jié)合學(xué)習(xí)者特征選擇較為合適的難度來(lái)設(shè)計(jì)教學(xué)。

3.2 教學(xué)目標(biāo)設(shè)計(jì)

對(duì)于中小學(xué)生而言，學(xué)生通過學(xué)習(xí)基于ABC3D建模軟件的創(chuàng)客課程，了解3D技術(shù)的基本概念、應(yīng)用范圍[8]，學(xué)會(huì)運(yùn)用ABC3D建模軟件將想法變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合實(shí)際的生活情境自主設(shè)計(jì)模型，設(shè)計(jì)出自己獨(dú)特的作品。在模型設(shè)計(jì)過程中體驗(yàn)3D技術(shù)給學(xué)習(xí)帶來(lái)的樂趣，以3D技術(shù)與課外知識(shí)結(jié)合拓寬學(xué)生的視野。將學(xué)生培養(yǎng)能夠利用建模軟件與3D打印技術(shù)結(jié)合自身的創(chuàng)意想法將其變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)的創(chuàng)造者。

3.3 教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)

教學(xué)內(nèi)容是指在整個(gè)教學(xué)過程中教師與學(xué)生之間的相互作用交流，以完成教學(xué)目的動(dòng)態(tài)生成的相關(guān)素材以及信息?；贏BC3D建模軟件的創(chuàng)客課程以簡(jiǎn)單直觀的積木搭建引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)三維模型，以項(xiàng)目式教學(xué)為核心結(jié)合建模案例讓學(xué)生能夠制作豐富的三維模型、深入了解建模過程，融合了MAMIS的創(chuàng)客學(xué)習(xí)法，提升學(xué)生的綜合素質(zhì)，為后續(xù)學(xué)習(xí)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。創(chuàng)客課程的教學(xué)內(nèi)容通過教學(xué)PPT、微課視頻以及教學(xué)設(shè)計(jì)的形式展開，配置有課程附件、課程評(píng)價(jià)、平臺(tái)分享等多種服務(wù)引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行學(xué)習(xí)。為學(xué)生提供初級(jí)創(chuàng)客、中級(jí)創(chuàng)客與高級(jí)創(chuàng)客進(jìn)階式的學(xué)習(xí)體驗(yàn)，打造跨學(xué)科、軟硬件結(jié)合的創(chuàng)客課程。

3.4 學(xué)習(xí)環(huán)境設(shè)計(jì)

學(xué)習(xí)環(huán)境是提供給學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)的外部條件。ABC3D建模軟件支持的學(xué)習(xí)環(huán)境主要包括附帶有鼠標(biāo)和鍵盤的計(jì)算機(jī)、投影儀、網(wǎng)絡(luò)寬帶、音響、學(xué)習(xí)網(wǎng)站（http：//www.abc3d.cc/index.php？s=/Home/Index/index.html，提供3D建模的教學(xué)課程視頻以及云平臺(tái)交流分享3D模型作品）。

3.5 學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)設(shè)計(jì)

教師通過學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)引導(dǎo)學(xué)生反思自己在學(xué)習(xí)過程存在的問題和不足，為優(yōu)化學(xué)習(xí)過程提供參考和借鑒[9]。學(xué)生不光是被學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)的對(duì)象，也是學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)的參與者、組織者。教師應(yīng)該注重學(xué)生在構(gòu)建三維模型中個(gè)體的知識(shí)運(yùn)用情況，鼓勵(lì)采用嵌入式、伴隨式、隱形式評(píng)價(jià)方式對(duì)多元化、豐富化、多模態(tài)化的信息進(jìn)行評(píng)價(jià)，對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況給予客觀真實(shí)的反饋[10]。

4 基于ABC3D建模軟件的創(chuàng)客教學(xué)模式

根據(jù)董黎明在《基于課程融合的“創(chuàng)客”教學(xué)設(shè)計(jì)與應(yīng)用模型研究》一文中提出的基于課程融合的“創(chuàng)客”教學(xué)設(shè)計(jì)與應(yīng)用模型[11]，結(jié)合ABC3D建模軟件本身的功能特點(diǎn)，筆者嘗試設(shè)計(jì)基于ABC3D建模軟件的創(chuàng)客教學(xué)模式，如圖所示。

4.1 課前活動(dòng)設(shè)計(jì)

4.1.1 情景設(shè)計(jì)

教師通過構(gòu)建各個(gè)模型的使用情景，根據(jù)創(chuàng)客課程中的直觀教學(xué)原理、情知對(duì)稱原理、寓教于樂原理、因材施教原理，給予學(xué)生基于真實(shí)情景的學(xué)習(xí)體驗(yàn)。將生活實(shí)際與創(chuàng)客教育相融合，打造基于創(chuàng)客項(xiàng)目學(xué)習(xí)的創(chuàng)客課程。

4.1.2 任務(wù)設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)基于ABC3D建模軟件的學(xué)習(xí)任務(wù)，使得學(xué)生帶著任務(wù)學(xué)習(xí)建模知識(shí)與技巧，促使學(xué)生體驗(yàn)到完成學(xué)習(xí)任務(wù)的滿足感，并鞏固所學(xué)知識(shí)激發(fā)學(xué)習(xí)興趣。

4.2 課堂活動(dòng)設(shè)計(jì)

4.2.1 情景導(dǎo)入

構(gòu)建模型的選擇并不是空穴來(lái)風(fēng)的，創(chuàng)客課程內(nèi)容的選取必須具備一定的現(xiàn)實(shí)意義。教師以語(yǔ)言描述或者實(shí)際操作的方式創(chuàng)建建模的問題情景，通過展示實(shí)物或者圖片等方式，結(jié)合現(xiàn)實(shí)生活經(jīng)驗(yàn)，啟發(fā)學(xué)生從三維設(shè)計(jì)的角度思考模型。

4.2.2 學(xué)習(xí)目標(biāo)

教師通過向?qū)W生介紹每次課程的學(xué)習(xí)目標(biāo)，讓學(xué)生明確課程學(xué)習(xí)中需要掌握哪些核心內(nèi)容與技巧，為后續(xù)知識(shí)內(nèi)容的學(xué)習(xí)“拋錨”。學(xué)習(xí)目標(biāo)的設(shè)定是為了讓學(xué)生在“做中學(xué)”“玩中學(xué)”的過程中有的放矢，而不是漫無(wú)目的地探索嘗試。

4.2.3 設(shè)計(jì)分析

教師通過向?qū)W生提問三維模型的組成部分，引導(dǎo)學(xué)生分析該情景下的物體構(gòu)造并逐步模擬抽象出三維模型，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生積極思考。教師運(yùn)用三維軟件或者PPT等工具展示出該模型的結(jié)構(gòu)分析圖，對(duì)模型設(shè)計(jì)的重難點(diǎn)進(jìn)行詳細(xì)分析。

4.2.4 建模制作

教師通過講解對(duì)調(diào)整目標(biāo)對(duì)象的相對(duì)位置與大小尺寸，為學(xué)生構(gòu)建三維模型提供思路[12]。注重對(duì)三維建模中構(gòu)建對(duì)象的步驟分析，將構(gòu)建整個(gè)模型的大目標(biāo)逐步分解為若干個(gè)小目標(biāo)，分步驟完成各個(gè)部分的模型構(gòu)建最后組合模型。建模制作中強(qiáng)調(diào)引導(dǎo)學(xué)生逐步完成任務(wù)，有助于學(xué)生通過量化體系反映自身的學(xué)習(xí)進(jìn)度與學(xué)習(xí)質(zhì)量，使得整個(gè)建模過程能夠被固定的學(xué)習(xí)行為模式化，讓學(xué)生看見建模過程中進(jìn)步的可見。除了構(gòu)建模型具體步驟的講解分析以外，還需要注重對(duì)于一些特殊工具的使用講解，幫助學(xué)生熟練掌握ABC3D建模軟件中的各個(gè)工具。

4.2.5 保存分享

學(xué)生借助ABC3D建模軟件提供的分享交流的云平臺(tái)，通過上傳自己的3D模型作品，與其他同學(xué)分享思考創(chuàng)作的過程以及學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)、技巧。教師和家長(zhǎng)也可以借由云平臺(tái)提供的展示功能，觀察學(xué)生的作品并對(duì)作品給予一定的評(píng)價(jià)，加強(qiáng)與學(xué)生的互動(dòng)溝通。通過云平臺(tái)的分享評(píng)價(jià)模式，將學(xué)生、教師與家長(zhǎng)聯(lián)系起來(lái)，打造三方互動(dòng)的創(chuàng)客教育生態(tài)圈。

4.2.6 3D打印

根據(jù)學(xué)生設(shè)計(jì)完成的三維模型，以PLA聚乳酸和ABS工程塑料作為原材料，使用3D打印機(jī)將三維模型打印成實(shí)物。3D打印作為創(chuàng)客們“造物”的一種手段與方法，在創(chuàng)客教育中占有重要地位。

4.2.7 評(píng)價(jià)反思

教師采用創(chuàng)客課程中多元化的評(píng)價(jià)方式，綜合作品完成情況、情感、學(xué)習(xí)態(tài)度與價(jià)值觀等多方面對(duì)學(xué)生進(jìn)行評(píng)價(jià)，對(duì)于一些優(yōu)秀的作品給予表?yè)P(yáng)和鼓勵(lì)并適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行展示。教師還應(yīng)針對(duì)不同學(xué)生給予個(gè)性化的評(píng)價(jià)[13]，讓學(xué)生知道建模作品的不足以便繼續(xù)改進(jìn)。

4.3 課后活動(dòng)設(shè)計(jì)

4.3.1 課堂內(nèi)容總結(jié)

在課堂教學(xué)活動(dòng)結(jié)束后，教師針對(duì)課堂中學(xué)生的表現(xiàn)情況與課程自身的設(shè)計(jì)內(nèi)容，對(duì)教學(xué)過程中的不足之處進(jìn)行反思總結(jié)，不斷地優(yōu)化教學(xué)設(shè)計(jì)方案。

4.3.2 課后作業(yè)布置

結(jié)合課堂所講解的建模知識(shí)，布置相應(yīng)建模學(xué)習(xí)內(nèi)容的作業(yè)練習(xí)，鞏固學(xué)習(xí)效果。

5 將ABC3D建模軟件應(yīng)用創(chuàng)客教育的優(yōu)勢(shì)

5.1 3D打印技術(shù)的發(fā)展

3D打印技術(shù)具有在較短時(shí)間內(nèi)運(yùn)用較為簡(jiǎn)單的工序呈現(xiàn)出尺寸精細(xì)、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、性能特殊模型的優(yōu)勢(shì)，滿足各個(gè)學(xué)段學(xué)生進(jìn)行創(chuàng)客課程學(xué)習(xí)的需求。將3D打印技術(shù)融入創(chuàng)客教育之中，充分發(fā)揮學(xué)生的好奇心與求知欲，將學(xué)生的想法創(chuàng)意轉(zhuǎn)變成為模型實(shí)物，啟發(fā)學(xué)生在不斷的實(shí)踐中探索科學(xué)知識(shí)。

5.2 結(jié)合多種學(xué)科知識(shí)

以3D模型的構(gòu)建為核心結(jié)合各科的學(xué)科知識(shí)，比如融合數(shù)學(xué)、物理、藝術(shù)、生物、化學(xué)等學(xué)科知識(shí)[14]。注重跨學(xué)科綜合性課程的情境性、體驗(yàn)性、趣味性、實(shí)證性、協(xié)作性、設(shè)計(jì)性、藝術(shù)性和技術(shù)增強(qiáng)性的特點(diǎn)[15]，有效地?cái)U(kuò)充課程內(nèi)容的學(xué)習(xí)深度與廣度。將這些科學(xué)知識(shí)融入3D建模軟件的課程中的項(xiàng)目模型，讓學(xué)生在創(chuàng)新創(chuàng)造的過程之中“做中學(xué)”“玩中學(xué)”。

5.3 培養(yǎng)學(xué)生的多種能力

5.3.1 建立空間想象能力

學(xué)生在使用ABC3D建模軟件進(jìn)行構(gòu)建模型的過程中，通過立體幾何模型鍛煉空間想象能力，為后續(xù)學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)課程中的立體幾何知識(shí)奠定基礎(chǔ)。在ABC3D建模軟件中，學(xué)生可以通過建模區(qū)的模型的各個(gè)角度充分觀察模型的各個(gè)視圖。利用ABC3D建模軟件自主繪制各式各樣的立體圖形，使學(xué)生通過對(duì)3D模型多方位多角度地細(xì)致觀察，解決二維模型和三維模型在學(xué)生視覺中的差異。

5.3.2 跨學(xué)科知識(shí)的應(yīng)用能力

學(xué)生構(gòu)建三維模型需要用到很多數(shù)學(xué)知識(shí)，如對(duì)稱軸、空間坐標(biāo)系、中心對(duì)稱、旋轉(zhuǎn)平移、立體幾何等內(nèi)容。模型設(shè)計(jì)與構(gòu)建的過程就是學(xué)生在不斷地運(yùn)用這些數(shù)學(xué)知識(shí)的過程。學(xué)生在設(shè)計(jì)3D模型能夠結(jié)合已有的知識(shí)深入理解在設(shè)計(jì)之中的概念與原理，提升綜合運(yùn)用知識(shí)的能力。

5.3.3 自主學(xué)習(xí)能力

在創(chuàng)客課程中，學(xué)生利用ABC3D建模軟件設(shè)計(jì)開發(fā)三維模型，通過3D打印機(jī)將模型呈現(xiàn)出來(lái)，將創(chuàng)意實(shí)物化。引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合自身想法通過觀察現(xiàn)實(shí)生活，使用3D打印技術(shù)解決問題。學(xué)生從被動(dòng)學(xué)習(xí)知識(shí)逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃?dòng)學(xué)習(xí)知識(shí)，鍛煉探索能力與自主學(xué)習(xí)能力。

6 創(chuàng)客課程面臨的挑戰(zhàn)與總結(jié)

創(chuàng)客教育的興起源于國(guó)外，在借鑒外國(guó)創(chuàng)客經(jīng)驗(yàn)的同時(shí)，國(guó)內(nèi)的創(chuàng)客課程教學(xué)體系亟須完善，具體體現(xiàn)在本土化的創(chuàng)客課程教材的建設(shè)、創(chuàng)客課程網(wǎng)絡(luò)資源的豐富、創(chuàng)客課程設(shè)備的開發(fā)與創(chuàng)客教育系統(tǒng)生態(tài)體系的完善等方面。以創(chuàng)客課程為教學(xué)載體，以創(chuàng)客活動(dòng)為教學(xué)平臺(tái)，以創(chuàng)客實(shí)踐為教學(xué)基礎(chǔ)，以創(chuàng)新創(chuàng)造為教學(xué)原則，立足于創(chuàng)客教育教材、形式、認(rèn)證等多維度創(chuàng)新。

6.1 注重對(duì)創(chuàng)客課程的教材建設(shè)

按照創(chuàng)客的各年齡階段、創(chuàng)客基礎(chǔ)能力與創(chuàng)客教學(xué)需求的不同，選取小顆粒度的教學(xué)對(duì)象來(lái)編寫相應(yīng)的校本教材或通用教材。創(chuàng)客教材的建設(shè)應(yīng)注重學(xué)生創(chuàng)客精神與創(chuàng)客能力的發(fā)展以及在“創(chuàng)客”活動(dòng)過程中的學(xué)習(xí)體驗(yàn)，避免陷入了“技術(shù)本位”教學(xué)誤區(qū)[16]?；贏BC3D建模軟件的創(chuàng)客課程教材應(yīng)注重各個(gè)建模項(xiàng)目之間的邏輯銜接，設(shè)計(jì)跨學(xué)科的教學(xué)內(nèi)容與多元化的教學(xué)活動(dòng)，突出塑造學(xué)生的立體思維。

6.2 舉辦開展各類創(chuàng)客活動(dòng)

實(shí)現(xiàn)創(chuàng)客教育的可持續(xù)性發(fā)展就必須激發(fā)學(xué)生對(duì)創(chuàng)客的熱愛。不僅要把握創(chuàng)客課堂上對(duì)于創(chuàng)客知識(shí)的講解，還要注重積極開展各類的創(chuàng)客活動(dòng)。組織開展多元化的創(chuàng)客比賽、創(chuàng)客知識(shí)講座與創(chuàng)客節(jié)日，充分利用各類的少年宮、科技館、夏令營(yíng)等教育資源，創(chuàng)建多樣化創(chuàng)客教育實(shí)踐基地，組建各類創(chuàng)客社團(tuán)與興趣小組，開辦有關(guān)創(chuàng)客知識(shí)的線上線下講座。將學(xué)校的創(chuàng)客教育與校外的創(chuàng)客教育整合起來(lái)，培養(yǎng)激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)作欲望與創(chuàng)客熱情，提高學(xué)生的創(chuàng)客實(shí)踐能力。例如，基于ABC3D建模軟件創(chuàng)客比賽的主題來(lái)源于生活中的各種元素，如圖4所示。

6.3 善用游戲化思維做創(chuàng)客教育

通過游戲化思維與創(chuàng)客課程設(shè)計(jì)的融合，將游戲化思維與游戲化技巧應(yīng)用于課程教學(xué)之中。通過對(duì)學(xué)生建立的3D模型進(jìn)行點(diǎn)贊、收藏、評(píng)論、分享等活動(dòng)，以等級(jí)、積分、排行榜為呈現(xiàn)方式，將游戲化元素融入課程教學(xué)中，激勵(lì)學(xué)生不斷地創(chuàng)新創(chuàng)造，使得課程教學(xué)變得更加有趣。充分發(fā)揮游戲化中的適度獎(jiǎng)勵(lì)和即時(shí)性反饋的優(yōu)勢(shì)，讓學(xué)生在完成屬于自己的3D模型創(chuàng)客作品后能夠享受到學(xué)習(xí)創(chuàng)作的樂趣。

6.4 關(guān)注創(chuàng)客教師的師資建設(shè)

創(chuàng)客教育優(yōu)質(zhì)的師資力量是創(chuàng)客教育行業(yè)不斷發(fā)展壯大的立足之本。要想培養(yǎng)出敢于創(chuàng)新、勇于創(chuàng)造的“創(chuàng)客”，創(chuàng)客教師自身應(yīng)該熱愛創(chuàng)客、尊重創(chuàng)客，具有設(shè)計(jì)、組織、指導(dǎo)創(chuàng)客實(shí)踐活動(dòng)等教育教學(xué)能力。創(chuàng)客教師既是創(chuàng)客課程的主要實(shí)施者，也是將創(chuàng)客知識(shí)、創(chuàng)客思維應(yīng)用于實(shí)際生活、服務(wù)于生活的先行者。

積極組織創(chuàng)客教師討論溝通，提高創(chuàng)客教師可持續(xù)發(fā)展的專業(yè)素養(yǎng)與能力。對(duì)于創(chuàng)客教師，通過教學(xué)反思、合作交流、校本培訓(xùn)、校外支援與教學(xué)實(shí)踐等多種形式，以繼續(xù)教育、校本教研為載體，切實(shí)豐富創(chuàng)客教師的知識(shí)基礎(chǔ)，構(gòu)建創(chuàng)客教師的專業(yè)素養(yǎng)。《論創(chuàng)客教師的知識(shí)基礎(chǔ)》一文中分析了創(chuàng)客教師知識(shí)成分[17]，《創(chuàng)客教師專業(yè)素質(zhì)結(jié)構(gòu)研究》一文中構(gòu)建了創(chuàng)客教師專業(yè)素養(yǎng)結(jié)構(gòu)整體框架[18]。從事創(chuàng)客課程教學(xué)的教師需要緊跟創(chuàng)客行業(yè)的發(fā)展，掌握先進(jìn)的創(chuàng)客教學(xué)方法、積累創(chuàng)客課程教育經(jīng)驗(yàn)以及整合運(yùn)用信息技術(shù)能力。創(chuàng)客教師本身的創(chuàng)客素養(yǎng)、創(chuàng)客實(shí)踐能力、創(chuàng)客知識(shí)儲(chǔ)備，影響著創(chuàng)客課程的教學(xué)效果。

6.5 注重創(chuàng)客教師的教學(xué)評(píng)估

創(chuàng)客教師的教學(xué)評(píng)估是有效進(jìn)行創(chuàng)客教學(xué)的基礎(chǔ)。各中小學(xué)應(yīng)從自身實(shí)際出發(fā)，明確創(chuàng)客教師的教學(xué)評(píng)估原則，優(yōu)化創(chuàng)客教師的教學(xué)評(píng)估過程以及完善創(chuàng)客教師的評(píng)估監(jiān)控制度[19]。制定并完善適合本校創(chuàng)客教育教學(xué)實(shí)際的評(píng)估體系與監(jiān)察體系，并成立專門的組織、監(jiān)督、評(píng)估機(jī)構(gòu)，以評(píng)促教，以評(píng)促學(xué)，推進(jìn)創(chuàng)客教育的實(shí)施與建設(shè)。

7 結(jié)束語(yǔ)

隨著我國(guó)應(yīng)試教育改革的逐步深入，創(chuàng)客教育理念正與傳統(tǒng)的教育課程不斷融合。以3D打印技術(shù)為重要橋梁與手段推動(dòng)集創(chuàng)新教育、發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)、項(xiàng)目學(xué)習(xí)于一體的創(chuàng)客教育的發(fā)展，將課堂轉(zhuǎn)變?yōu)閯?chuàng)客們的創(chuàng)客空間。將適用于中小學(xué)生使用的ABC3D建模軟件與創(chuàng)客課程相融合，為各地中小學(xué)、教育機(jī)構(gòu)的創(chuàng)客教育提供了培養(yǎng)渠道。我國(guó)創(chuàng)客教育方興未艾，關(guān)于創(chuàng)客教育的探討需要更多學(xué)者不斷地研究分析，避免將創(chuàng)客教育異化成為中小學(xué)的“技術(shù)培訓(xùn)”“硬件銷售”，創(chuàng)造出一條符合國(guó)內(nèi)教育國(guó)情與發(fā)展?fàn)顩r的創(chuàng)新創(chuàng)客之路。

參考文獻(xiàn)：

[1] 潘士杰. STEM視角下的中小學(xué)3D打印區(qū)域課程開發(fā)研究[D].溫州：溫州大學(xué)，2017.

[2] 張陳燕. 小學(xué)3D打印校本課程的開發(fā)與實(shí)踐研究[D].桂林：廣西師范大學(xué)，2017.

[3] 商旭東.怎樣做好小學(xué)低年級(jí)班主任[J].中國(guó)校外教育，2014（17）：30.

[4] 丁焱.中小學(xué)開設(shè)3D打印課程的意義[J].中國(guó)現(xiàn)代教育裝備，2014（14）：84-85+88.

[5] 王莉. 中學(xué)3D打印校本課程開發(fā)研究[D].西安：陜西師范大學(xué)，2017.

[6] 葉宛沂，楊文正.基于STEAM的高中通用技術(shù)項(xiàng)目教學(xué)設(shè)計(jì)與實(shí)踐[J].電腦知識(shí)與技術(shù)，2019，15（26）：112-115.

[7] 蘇樂. STEAM視角下的小學(xué)《科學(xué)》教學(xué)設(shè)計(jì)研究[D].曲阜：曲阜師范大學(xué)，2017.

[8] 黃蓉. 技術(shù)哲學(xué)視野中的3D打印技術(shù)探析[D].武漢：武漢科技大學(xué)，2015.

[9] 陳瑩. 小學(xué)3D打印課程的學(xué)習(xí)適應(yīng)性研究[D].上海：上海師范大學(xué)，2016.

[10] 嵇丹丹. 基于促進(jìn)理解模式的“長(zhǎng)方體和正方體表面積”教學(xué)設(shè)計(jì)研究[D].揚(yáng)州：揚(yáng)州大學(xué)，2017.

[11] 董黎明，焦寶聰.基于課程融合的“創(chuàng)客”教學(xué)設(shè)計(jì)與應(yīng)用模型研究[J].中國(guó)電化教育，2018（3）：89-96.

[12] 張晶. 用3D打印手段培養(yǎng)創(chuàng)造性思維的教學(xué)設(shè)計(jì)研究[D].沈陽(yáng)：沈陽(yáng)師范大學(xué)，2016.

[13] 張?jiān)娧? 課堂有效學(xué)習(xí)的指導(dǎo)策略研究[D].上海：上海師范大學(xué)，2015.

[14] 臧珊珊. 面向創(chuàng)客教育的小學(xué)3D打印立體化教材的設(shè)計(jì)與開發(fā)研究[D].深圳：深圳大學(xué)，2017.

[15] 余勝泉，胡翔.STEM教育理念與跨學(xué)科整合模式[J].開放教育研究，2015，21（4）：13-22.

[16] 單俊豪，李帥帥，袁滟.國(guó)內(nèi)中小學(xué)創(chuàng)客教材編寫現(xiàn)狀研究[J].上海教育科研，2018（1）：84-87.

[17] 閆志明，孫承毅.論創(chuàng)客教師的知識(shí)基礎(chǔ)[J].教育研究，2018，39（6）：111-118，123.

[18] 李彤彤，王志軍，鄒蕊，李磊.創(chuàng)客教師專業(yè)素質(zhì)結(jié)構(gòu)研究[J].中國(guó)電化教育，2017（6）：80-86，142.

[19] 劉巧梅.中小學(xué)課程與教學(xué)評(píng)價(jià)體系的變革探析[J].教育現(xiàn)代化，2019，6（89）：197-198.

【通聯(lián)編輯：王力】

收稿日期：2021-05-24

基金項(xiàng)目：湖北師范大學(xué)本科生科研立項(xiàng)“基于ABC3D建模軟件的中小學(xué)創(chuàng)客課程研究”

作者簡(jiǎn)介：曹義志（1998—），男，湖北十堰人，在讀本科，主要研究方向?yàn)榻逃畔⒒?張勉（1999—），男，湖北黃石人，在讀本科，主要研究方向?yàn)榻逃畔⒒?王晴（2001—），女，河南許昌人，在讀本科，主要研究方向?yàn)榻逃畔⒒?徐鵬飛（2000—），性別男，湖北十堰人，在讀本科，主要研究方向?yàn)榻逃畔⒒?楊先鋒（1999—），男，湖北十堰人，在讀本科，主要研究方向?yàn)榻逃畔⒒?通訊作者：關(guān)衛(wèi)軍（1974—），男，講師，主要研究方向?yàn)橛?jì)算機(jī)應(yīng)用，數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)。