國(guó)家工業(yè)和信息化部等部門印發(fā)的《增材制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展行動(dòng)計(jì)劃(2017—2020年)》,提出“3D打印+創(chuàng)新教育”。3D打印是通過逐層堆疊方式,將數(shù)字模型轉(zhuǎn)化為實(shí)體零件的先進(jìn)制造技術(shù),具有高度的靈活性和個(gè)性化等特點(diǎn)。目前,盲校多用平面圖形或者實(shí)物作為教具,其空間局限性導(dǎo)致學(xué)生感知結(jié)構(gòu)復(fù)雜或體積較大的物體受限。因此,把三維模型打印出來,對(duì)視障學(xué)生觸摸、感知物體的形狀、空間會(huì)有很大的幫助。
一、3D打印技術(shù)對(duì)視障學(xué)生的意義
當(dāng)前國(guó)內(nèi)3D打印的教學(xué)應(yīng)用正在普遍開展,但不可否認(rèn)的是,3D打印在盲校教學(xué)中的實(shí)踐探索還相對(duì)較少?!睹ばAx務(wù)教育語文課程標(biāo)準(zhǔn)》指出,盲校語文課程應(yīng)特別關(guān)注學(xué)生的個(gè)體差異,科學(xué)評(píng)估學(xué)生的特殊需要;應(yīng)重視學(xué)生視覺缺陷的補(bǔ)償,充分利用輔助技術(shù),支持其更好地學(xué)習(xí)語文,促進(jìn)其語文素養(yǎng)的提高。
借助3D打印技術(shù)的三維優(yōu)勢(shì),遵循課標(biāo)要求,我們?cè)诮虒W(xué)中積極開展實(shí)踐,深入分析學(xué)生的認(rèn)知模式、學(xué)習(xí)水平等,以精準(zhǔn)匹配教學(xué)設(shè)計(jì)與學(xué)生實(shí)際需求,促進(jìn)學(xué)生高效學(xué)習(xí)。
二、3D打印技術(shù)在語文教學(xué)中的應(yīng)用案例
本課題研究中,參與3D打印制作模型的學(xué)生為鄭州市盲聾啞學(xué)校盲三年級(jí)的14名學(xué)生。為全面把握學(xué)生特點(diǎn),我們通過問卷進(jìn)行了調(diào)查?;厥盏膯柧盹@示:所有學(xué)生皆為“經(jīng)驗(yàn)型”學(xué)習(xí)者,對(duì)3D打印雖有所聞但缺乏認(rèn)知;93%的學(xué)生表示非常感興趣,其余7%的學(xué)生較感興趣;學(xué)生一致傾向于教師指導(dǎo)與同伴合作的學(xué)習(xí)模式。此外,學(xué)生對(duì)參與3D打印制作模型有所擔(dān)心,主要原因是認(rèn)為3D打印技術(shù)復(fù)雜,對(duì)掌握這門新技術(shù)沒有信心。
為確保制作活動(dòng)安全高效,我們遵循組間同質(zhì)性與組內(nèi)異質(zhì)性原則,把14名學(xué)生(低視力生3人、全盲生10人、1名盲且自閉生)均衡分成三組。同時(shí),邀請(qǐng)本校熟悉3D打印的高中學(xué)段的聽障學(xué)生協(xié)助視障學(xué)生,形成以學(xué)生為主體,教師為主導(dǎo),聽障輔助全盲、低視力與全盲共同合作的教學(xué)方式。
根據(jù)學(xué)生的認(rèn)知發(fā)展特點(diǎn)及實(shí)踐主題,我們選取了模型設(shè)計(jì)與拼裝部分作為實(shí)踐重點(diǎn),采取適當(dāng)?shù)闹笇?dǎo)方法,引導(dǎo)學(xué)生通過參與設(shè)計(jì)3D打印認(rèn)識(shí)客觀事物,發(fā)展自身能力。具體教學(xué)實(shí)踐以三年級(jí)課文《趙州橋》中的“趙州橋”為打印對(duì)象,具體實(shí)踐過程如下。
創(chuàng)設(shè)情境。教師創(chuàng)設(shè)與學(xué)科相關(guān)的知識(shí)情境,激發(fā)學(xué)生興趣,使學(xué)生快速進(jìn)入學(xué)習(xí)狀態(tài)。低視力學(xué)生可以查閱3D打印以及趙州橋相關(guān)知識(shí)。教師播放相關(guān)視頻,并展示已有的趙州橋模型,帶學(xué)生進(jìn)行模型數(shù)據(jù)測(cè)量。
教師引導(dǎo)。全盲學(xué)生通過預(yù)習(xí)課文,低視力學(xué)生通過視頻與文字相結(jié)合的方式,初步認(rèn)識(shí)趙州橋。在此基礎(chǔ)上,教師借助已有模型,引導(dǎo)學(xué)生感受橋的形狀、大小、結(jié)構(gòu)等。教師將趙州橋的堅(jiān)固和巧妙之處,如“圓弧拱”和“敞肩拱”等對(duì)應(yīng)在橋身的具體位置介紹給學(xué)生,讓學(xué)生理解從“半圓形拱”到“圓弧拱”的創(chuàng)新不僅使橋身更加美觀,也讓坡度變緩,便于人們通行。低視力學(xué)生借助殘余視力近距離觀察感知模型,能較清晰地勾勒出趙州橋模型全貌。在教師的引導(dǎo)下,低視力學(xué)生幫助組內(nèi)全盲同學(xué)觸摸細(xì)節(jié),共同探討,加深對(duì)趙州橋的理解。
合作實(shí)踐。因3D打印的復(fù)雜性,教師要對(duì)CAD軟件、打印機(jī)、打印材料及常用工具進(jìn)行介紹,聽障學(xué)生協(xié)助所在小組的視障學(xué)生熟悉相關(guān)軟件和工具,并協(xié)助所在小組成員完成模型測(cè)量。在教師確認(rèn)后,再進(jìn)行合適的模型參數(shù)設(shè)計(jì)。
在進(jìn)行3D打印之前,教師與聽障學(xué)生共同輔助視障學(xué)生認(rèn)識(shí)3D打印機(jī),了解打印材料、逐層打印工作原理等。在教師的幫助下,低視力學(xué)生嘗試進(jìn)行送入打印材料等相關(guān)簡(jiǎn)單操作。組件打印完成后,由聽障學(xué)生輔助視障學(xué)生完成后期處理,如去除支撐材料、表面打磨及局部修復(fù)等,確保模型的質(zhì)量和完整性。
各零部件處理完后,教師提出問題,學(xué)生結(jié)合問題進(jìn)行組裝。在學(xué)生合作組裝趙州橋模型過程中,教師巡視指導(dǎo),及時(shí)答疑,確保操作安全。小組展示作品時(shí),讓大家以“在設(shè)計(jì)和建模過程中你最感興趣的部分”“你認(rèn)為最難的是哪部分”和“你有哪些收獲”為主題,講述體驗(yàn)過程,教師進(jìn)行記錄。
實(shí)踐過程與結(jié)果顯示,表現(xiàn)最好的是一名全盲學(xué)生,其閱讀能力和生活知識(shí)儲(chǔ)備能力較強(qiáng);低視力學(xué)生,尤其是生活知識(shí)儲(chǔ)備較豐富的學(xué)生,對(duì)模型的興趣度略低于全盲學(xué)生。對(duì)比傳統(tǒng)課堂,案例中的學(xué)生參與設(shè)計(jì)3D打印,并使用自己參與打印出的趙州橋模型開展直觀教學(xué),學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性、知識(shí)理解力以及對(duì)趙州橋的認(rèn)知能力顯著提高,紛紛表示認(rèn)可這樣的課堂形式。
三、總結(jié)與展望
通過視障學(xué)生參與3D打印制作模型案例的研究,我們初步探索出聽障學(xué)生與視障學(xué)生合作完成3D打印制作模型的基本方法、基本技術(shù)、實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)及基本能力。整個(gè)過程中,學(xué)生親自動(dòng)手更容易發(fā)現(xiàn)已有經(jīng)驗(yàn)的不足,獲得的直接經(jīng)驗(yàn)印象更加深刻。從案例中可以發(fā)現(xiàn)3D打印在創(chuàng)新教學(xué)中發(fā)揮著重要作用,有利于提高學(xué)生學(xué)習(xí)效率,培養(yǎng)其主動(dòng)探究和團(tuán)隊(duì)精神。
案例研究受條件限制,也存在不足之處。第一,模型較小,無法呈現(xiàn)石板上的浮雕,今后我們將嘗試用局部精細(xì)化的方式單獨(dú)打印出石板模型。第二,視障學(xué)生由于信息技術(shù)能力及生活知識(shí)不足,即使在老師的輔導(dǎo)下,經(jīng)驗(yàn)較少的學(xué)生也需多次觸摸才能正確認(rèn)識(shí)趙州橋的局部。第三,本次實(shí)踐僅在盲小學(xué)三年級(jí)14名學(xué)生中開展,樣本量較小,得出的規(guī)律和方法不具有普遍性,有待進(jìn)一步推廣完善,以提高所得經(jīng)驗(yàn)的適用性。
盡管本次實(shí)踐存在著許多不足之處,也有一定的局限性,但開辟了一條以3D打印技術(shù)賦能視障學(xué)生認(rèn)知發(fā)展的新路徑。我們堅(jiān)信,隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和教育理念的不斷更新,將為視障學(xué)生開啟更多的學(xué)習(xí)與成功的可能性,鼓勵(lì)他們?cè)趯W(xué)習(xí)與成長(zhǎng)的道路上自信前行。
(本文系2023年度河南省基礎(chǔ)教育教學(xué)研究項(xiàng)目“運(yùn)用3D技術(shù)提升低年級(jí)視障學(xué)生認(rèn)知能力研究”的研究成果之一,課題編號(hào):JCJYB2338010099)
(責(zé)編佳琪)