盛 芳

（蘇州市平江新城實(shí)驗(yàn)小學(xué)，江蘇 蘇州 215000）

對于小學(xué)信息技術(shù)教學(xué)來說，做好3D 打印創(chuàng)客教育必須注重信息技術(shù)課程與創(chuàng)客思維的融合，基于實(shí)踐的基礎(chǔ)上不斷豐富3D 教學(xué)模式，提升課堂教學(xué)效率，不斷優(yōu)化和完善教學(xué)內(nèi)容，從而滿足新時(shí)期小學(xué)信息技術(shù)教學(xué)的全面需要。借助3D 打印立體化教程實(shí)現(xiàn)創(chuàng)客教育，旨在創(chuàng)建主題式教學(xué)模式的課堂教學(xué)新秩序，為學(xué)生構(gòu)建生動、形象的知識模塊，加深學(xué)生對信息技術(shù)的理解和運(yùn)用，從而培養(yǎng)他們的動手能力、空間想象能力。

一、3D 打印技術(shù)的概況

3D 打印技術(shù)作為快速成型技術(shù)方案，以數(shù)字模型作為技術(shù)前提，將粉末金屬、塑料作為主要原材料，利用逐層打印，完成目標(biāo)的構(gòu)建。針對這種技術(shù)原理，目前主要采用熔融沉積成型技術(shù)方案，在較短的時(shí)間內(nèi)快速形成目標(biāo)對象，整個(gè)成本支出體量較小，生產(chǎn)周期相對較短，具有無毒害、安全性高的特性，適用于小學(xué)信息技術(shù)的課堂教學(xué)環(huán)境。

二、創(chuàng)客教育

雖然目前沒有明確創(chuàng)客教育的基本定義，但是一般情況下，創(chuàng)客教育被認(rèn)為是創(chuàng)客文化與教育的結(jié)合產(chǎn)物，它將動手實(shí)踐能力和對基本知識的學(xué)習(xí)進(jìn)行了融合，很大程度上激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，利用信息技術(shù)這種先進(jìn)的工具激活了學(xué)生的自主探究能力和創(chuàng)造力，鼓勵(lì)學(xué)生在分享與交流中進(jìn)行團(tuán)隊(duì)合作。不僅使得學(xué)生逐漸形成了團(tuán)隊(duì)意識，其解決實(shí)際問題的能力與水平也得到提高。創(chuàng)客教育作為一種新興的教育形式，它注重信息技術(shù)課程與創(chuàng)客思維的融合，對小學(xué)生綜合素質(zhì)的培養(yǎng)有著積極意義，為學(xué)生將來的全面發(fā)展打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

三、3D 打印技術(shù)在小學(xué)創(chuàng)客教育中的應(yīng)用要點(diǎn)

（一）設(shè)置具備3D 打印技術(shù)的創(chuàng)客空間

若想將3D 打印技術(shù)在小學(xué)創(chuàng)客教育中加以應(yīng)用，第一步便要建立硬件設(shè)施齊備的創(chuàng)客空間。所謂創(chuàng)客空間是給學(xué)生和教師提供的教學(xué)活動場所，在這樣的空間中，學(xué)生可以進(jìn)行自主探究，并通過親手實(shí)踐的形式獲取學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)，還可以在此與教師和同學(xué)進(jìn)行交流和溝通。學(xué)校在設(shè)置空間時(shí)，首先要制定出明確的教學(xué)目標(biāo)，根據(jù)學(xué)校校本課程開發(fā)的實(shí)際需要設(shè)置符合條件的創(chuàng)客空間。一般情況需要有最基本的3D 打印機(jī)設(shè)備、電腦、建模軟件、操作工具和打印材料等，并布設(shè)課桌椅和基本的多媒體教學(xué)平臺。

（二）做好創(chuàng)客教育教師的基本培訓(xùn)

為了實(shí)現(xiàn)3D 打印技術(shù)在創(chuàng)客教育課堂中的實(shí)施，相關(guān)教學(xué)人員的技術(shù)水平是不容忽視的實(shí)施條件。若要開展相關(guān)課程，僅憑校內(nèi)的信息技術(shù)教師是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，因?yàn)樵撜n程的教師還需要具備數(shù)控知識和材料學(xué)知識，因此要做好教師的專業(yè)化培訓(xùn)。培訓(xùn)內(nèi)容分為三個(gè)部分：第一，要讓教師掌握3D 打印教學(xué)的基礎(chǔ)知識，同時(shí)教師還要具備維護(hù)3D 打印機(jī)的基本技能。第二，教師需要具備設(shè)計(jì)能力，并不斷強(qiáng)化知識與技能的相互融合。第三，教師要將設(shè)計(jì)能力升級為開發(fā)能力。唯有如此，才能成為符合要求的3D 打印創(chuàng)客教育教師。

（三）創(chuàng)客教育應(yīng)與生活實(shí)際相結(jié)合

小學(xué)生的創(chuàng)客教育內(nèi)容應(yīng)充分地與生活相結(jié)合，要讓小學(xué)生在一種游戲化和生活化的創(chuàng)客課程中進(jìn)行動手操作。只有小學(xué)生對創(chuàng)客課程產(chǎn)生了興趣，他們才會積極地參與到動手實(shí)踐的活動中。教師應(yīng)該有意識地挖掘?qū)W生的興趣點(diǎn)，并做到與生活實(shí)際相結(jié)合。例如，學(xué)生們喜歡游玩，那么教師就可以將其作為一個(gè)課程項(xiàng)目，并開發(fā)該項(xiàng)目。在課堂上，利用學(xué)生感興趣的旅游景點(diǎn)作為創(chuàng)客課程的內(nèi)容，解放學(xué)生的思想與天性，讓他們不斷地思考該如何動手將網(wǎng)絡(luò)虛擬的圖片和模型利用3D 打印技術(shù)打印出來，以此激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識。

（四）做好創(chuàng)客教育課堂的具體實(shí)施

創(chuàng)客空間的設(shè)置只需要提供相應(yīng)的資金支持和硬件支持，相對比較容易，而課堂的持續(xù)實(shí)施與運(yùn)營卻比較困難。因創(chuàng)客教育是多種學(xué)科的結(jié)合產(chǎn)物，其綜合性非常強(qiáng)，不僅需要重新對課程進(jìn)行統(tǒng)一編排與設(shè)計(jì)，對教師個(gè)人能力的要求也非常高。教師首先要熟悉課程，同時(shí)要制定相應(yīng)的教學(xué)計(jì)劃，讓學(xué)生能夠在時(shí)間充裕的前提條件下進(jìn)行動手實(shí)踐。此外，教師還要注意課程與其他學(xué)科的融合，充分體現(xiàn)出創(chuàng)客課程的綜合性特點(diǎn)。比如與信息技術(shù)的融合，學(xué)習(xí)“網(wǎng)絡(luò)資源共享”時(shí)，可以讓學(xué)生利用3D 打印技術(shù)將自己喜愛的卡通形象設(shè)計(jì)并打印出來隨后上傳至網(wǎng)絡(luò)，通過資源共享，學(xué)生們可以利用3D 打印機(jī)進(jìn)行打印，然后對所有學(xué)生的作品進(jìn)行評獎(jiǎng)，針對表現(xiàn)優(yōu)異的學(xué)生要予以獎(jiǎng)勵(lì)。又如與基礎(chǔ)學(xué)科的融合，語文內(nèi)容，可以利用3D 打印技術(shù)打印人物形象，使之更生動、立體；數(shù)學(xué)內(nèi)容，可以利用3D 打印技術(shù)打印立體圖形，讓數(shù)學(xué)模型更直觀、清晰。如此一來，不僅可以幫助學(xué)生理解學(xué)科知識，還豐富了小學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中的實(shí)踐體驗(yàn)，能夠提升教學(xué)效率。

（五）利用創(chuàng)客課程制作教具

當(dāng)小學(xué)生們初步掌握了3D 打印技術(shù)后，教師便能夠引導(dǎo)小學(xué)生進(jìn)行自主探究，利用所學(xué)知識自主制作各學(xué)科的教具。因小學(xué)階段學(xué)生們接觸到的教具都比較簡單，那么此時(shí)，教師只需要稍加引導(dǎo)，便足以令學(xué)生們自主地制作教具。一般來說，在數(shù)學(xué)學(xué)科中會運(yùn)用到較多的教具，那么學(xué)生們就能夠利用3D 打印技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)制作，做出一些數(shù)學(xué)圖形模具或者按比例縮小的生活模型。如此一來，在幫助學(xué)生加深理解數(shù)學(xué)知識的同時(shí)，也能夠鍛煉他們的動手能力。

四、3D 打印技術(shù)在本校應(yīng)用的基本現(xiàn)狀

（一）開展3D 打印課程的硬件環(huán)境

在2016 年，每周四筆者所在學(xué)校利用開展信息技術(shù)興趣班的時(shí)間，設(shè)置了3D 打印教育課程這一具有拓展性的課程研究與實(shí)踐。以課程教學(xué)需求，筆者所在學(xué)校設(shè)置3D 教育課程打印實(shí)驗(yàn)室，在打印室內(nèi)安裝了4臺相關(guān)打印機(jī)。在打印機(jī)使用過程中，按照以學(xué)生為本的原則，設(shè)置了相應(yīng)的課程實(shí)驗(yàn)，為學(xué)生營造出良好的課程實(shí)踐機(jī)制。

（二）師生的3D 打印知識水平分析

3D 打印作為新型課程，教師以及學(xué)生對于相關(guān)理論、技術(shù)的認(rèn)識不夠深刻。教學(xué)過程中，為了消除認(rèn)識誤區(qū)，教師可定期與相關(guān)技術(shù)團(tuán)隊(duì)進(jìn)行合作教學(xué)，向?qū)W生講解3D 打印技術(shù)的原理、操作技巧，通過理論教學(xué)與實(shí)踐訓(xùn)練相結(jié)合，激發(fā)起學(xué)生的學(xué)習(xí)探索熱情。學(xué)生們紛紛躍躍欲試，利用3D 打印技術(shù)快速打印教具、學(xué)習(xí)模型，很是實(shí)用。

五、創(chuàng)意“3D 打印”課程開發(fā)

從建構(gòu)主義、多元智力等理論出發(fā)，在教學(xué)過程中，突出了創(chuàng)意要素，結(jié)合學(xué)生的基本情況成立了“3D 打印創(chuàng)意工作室”，工作室在活動過程中采取主題式教學(xué)模式，設(shè)立相應(yīng)的主題，形成了藝術(shù)類、生活類和環(huán)保類三個(gè)主題設(shè)計(jì)。引導(dǎo)學(xué)生體驗(yàn)不同的課程主體，使得學(xué)生更好地感受到3D 打印技術(shù)的魅力，實(shí)現(xiàn)了想象力與實(shí)物的聯(lián)通。

（一）藝術(shù)類設(shè)計(jì)主題

藝術(shù)擺件中的新年桌面擺件、木制鐵質(zhì)工藝品、古箏沉香盒、琉璃水晶藝術(shù)擺件、扇子等；非遺傳承中的燈飾、3D 打印皮影、剪紙、快板、環(huán)保炭雕等。

案例1：荷花扇

謎語：天熱人人愛，天冷人人怪，春天不出世，秋天沒有賣。通過多媒體視頻資料，引導(dǎo)學(xué)生了解有關(guān)扇子的文化、種類及欣賞價(jià)值?！叭绾沃谱饕话褎?chuàng)意扇子（如圖1 所示）呢？”學(xué)生進(jìn)行3D 建模設(shè)計(jì)，加上后期的美工、裝飾，作品非常有美觀性。

圖1 荷花扇

（二）環(huán)保類設(shè)計(jì)主題

智能分類垃圾桶、智能花盆、智能水壺、植物研究、智能馬桶蓋、PM2.5 機(jī)器人、智能充電器等。

案例2：智能分類垃圾桶

從播放一段垃圾分類的視頻短片開始，嘗試設(shè)計(jì)一個(gè)智能分類垃圾桶（如圖2 所示），利用電腦的123D Design 軟件完成3D 建模。這類新型垃圾桶，可以根據(jù)垃圾的不同材質(zhì)進(jìn)行垃圾種類的初步篩選、對應(yīng)投放。同時(shí)垃圾桶使用太陽能電池，這種能源體系既可以減少使用成本，又提升了使用的綠色化水平，減少了對環(huán)境的污染以及破壞。

圖2 智能分類垃圾桶

（三）生活類設(shè)計(jì)主題：益智型玩具

案例3：創(chuàng)意肥皂盒

課堂以“生活中的肥皂盒是什么樣的”這一問題引入，學(xué)生通過觀察傳統(tǒng)肥皂盒的外形，明白其功能和特點(diǎn)。接著教師拋出問題：“如何設(shè)計(jì)一個(gè)創(chuàng)意肥皂盒”？激發(fā)學(xué)生思考，得出創(chuàng)意金點(diǎn)子。當(dāng)學(xué)生在建模時(shí)碰到困難時(shí)，教師給予指導(dǎo)，學(xué)生們打印出個(gè)性化的肥皂盒作品。作品完成后，由美術(shù)教師指導(dǎo)上色，學(xué)生將其作為禮物贈送給家長。這種主題活動，既增長了學(xué)生自身的見識水平，又開拓了學(xué)生的視野，豐富他們的創(chuàng)造力。

六、3D 打印課程實(shí)施后的成效

（一）激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，提升信息素養(yǎng)

3D 打印課程在開展的過程中，始終對于學(xué)生有著較強(qiáng)的吸引力，學(xué)生在學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)表現(xiàn)出高度的學(xué)習(xí)熱情。從不了解到獨(dú)立完成創(chuàng)意作品，整個(gè)課程過程中，學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、處理問題的能力得到強(qiáng)化提升，促進(jìn)了學(xué)生綜合素質(zhì)的全面增強(qiáng)。

（二）為學(xué)生的想象力、創(chuàng)造力插上騰飛的翅膀

加州理工大學(xué)多林·尼爾森教授認(rèn)為：基于設(shè)計(jì)的學(xué)習(xí)模式中，教師挑戰(zhàn)學(xué)生創(chuàng)建實(shí)物反映主題、概念和標(biāo)準(zhǔn)，有了這些實(shí)物，學(xué)生在互動中促進(jìn)信息的回憶和重用。3D 課程的設(shè)計(jì)，不僅提升了學(xué)生對于理論知識的理解能力，還為學(xué)生創(chuàng)造了接觸空間模型的路徑。學(xué)生在小學(xué)合作教學(xué)的過程中，可以持續(xù)地強(qiáng)化自身的能力，厚植創(chuàng)造思維能力。學(xué)生兩個(gè)作品，“創(chuàng)意肥皂盒”（如圖3所示）“環(huán)保地球”（如圖4所示）。

圖3 創(chuàng)意肥皂盒

圖4 環(huán)保地球

（三）加強(qiáng)對三維圖形的理解，培養(yǎng)圖形感知能力

3D 打印環(huán)節(jié)，學(xué)生根據(jù)教師公布的學(xué)習(xí)任務(wù)，將平面圖形轉(zhuǎn)化為三維圖形，真正感受到三維立體圖形的基本特點(diǎn)。這種抽象到具象的過程，可以全面強(qiáng)化學(xué)生的圖形感受能力。

七、本校3D 創(chuàng)客教育的未來發(fā)展方向

（一）培養(yǎng)跨學(xué)科知識的綜合應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)多元化學(xué)習(xí)

3D 打印技術(shù)作為整合性課程，以實(shí)踐教學(xué)作為基礎(chǔ)上，將不同的學(xué)習(xí)主題融入3D 課程之中，可以提供良好的學(xué)習(xí)氛圍，讓學(xué)生在課程教學(xué)中根據(jù)自身的特點(diǎn)和進(jìn)度靈活地調(diào)整狀態(tài)。同時(shí)，培養(yǎng)了學(xué)生良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣，積極進(jìn)行知識的探索。3D 打印課程是一門綜合性的可以啟發(fā)學(xué)生跨學(xué)科思維能力的教學(xué)活動。

（二）搭建創(chuàng)新能力培養(yǎng)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)資源平臺

3D 打印課程體系設(shè)置環(huán)節(jié)，需要構(gòu)建完善的資源平臺。資源平臺的形成，充分尊重學(xué)生的主動性，學(xué)生可以根據(jù)自身的興趣、愛好，開展個(gè)性化學(xué)習(xí)。同時(shí)做好教師資源庫建設(shè)，積極進(jìn)行專家型教師隊(duì)伍構(gòu)建，逐步提升教師的專業(yè)技術(shù)能力，為3D 課程教學(xué)活動的開展奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

（三）創(chuàng)設(shè)模擬情境，促進(jìn)創(chuàng)新能力的培養(yǎng)

學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)，教師需要做好相關(guān)情景的模擬，幫助學(xué)生更好地體會技術(shù)研發(fā)、推廣的相關(guān)場景，依托這種方式實(shí)現(xiàn)學(xué)生成就感的提升，使學(xué)生更好地感受到生活實(shí)踐，定向增強(qiáng)學(xué)生對于問題的分析能力。

3D 打印技術(shù)與信息課程教學(xué)的結(jié)合，是提升教學(xué)質(zhì)量的基礎(chǔ)與前提。在3D 打印技術(shù)的支持下，將虛擬的模型轉(zhuǎn)化為實(shí)物。在這種情況下，教師利用3D 創(chuàng)客課程為學(xué)生的學(xué)習(xí)營造出良好的氛圍。3D 打印技術(shù)作為技術(shù)媒介，學(xué)生可以將設(shè)計(jì)思路轉(zhuǎn)化為實(shí)物。在課程中，教師可以通過布置相關(guān)課程任務(wù)實(shí)現(xiàn)從學(xué)中做、做中學(xué)，引導(dǎo)學(xué)生形成正確的思維與認(rèn)知。