☆徐欽

（南京市棲霞區(qū)實(shí)驗(yàn)小學(xué)，江蘇南京　210046）

3D 打印讓創(chuàng)意立體化

☆徐欽

（南京市棲霞區(qū)實(shí)驗(yàn)小學(xué)，江蘇南京210046）

被喻為第三次工業(yè)革命的重要標(biāo)志之一的3D打印技術(shù)，正聲勢(shì)浩大地進(jìn)入人們的視野。3D打印技術(shù)雖已廣泛應(yīng)用于建筑、工業(yè)、醫(yī)學(xué)等諸多領(lǐng)域，但在基礎(chǔ)教育應(yīng)用領(lǐng)域還處于起步、探索的初級(jí)階段。本文從文獻(xiàn)研究與教學(xué)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)入手，介紹了3D打印在小學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用探索；進(jìn)一步分析了3D打印對(duì)培養(yǎng)學(xué)生空間思維、創(chuàng)新能力的重要意義；最后討論了目前3D打印應(yīng)用于教學(xué)的前景、困惑與思考。

3D打??；教學(xué)應(yīng)用；教育創(chuàng)新

近年來，3D打印逐漸成為人們關(guān)注的熱點(diǎn)，2013年5月30日北京召開首屆世界3D打印技術(shù)產(chǎn)業(yè)大會(huì)，并同期成立了世界3D打印技術(shù)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟，標(biāo)志著3D打印技術(shù)真正進(jìn)入了大規(guī)模應(yīng)用和研究的階段［1］。盡管3D打印技術(shù)的應(yīng)用在教育界還處于嶄新的探索期，但同樣也由此掀起了一番學(xué)習(xí)的熱潮。

隨著3D打印技術(shù)的發(fā)展，它在教育教學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用日益受到一線教師的關(guān)注，新媒體聯(lián)盟（New Media Consortium，NMC）在2013年地平線報(bào)告中提出［2］，3D打印是未來四到五年值得關(guān)注的新技術(shù)，將帶來教學(xué)、學(xué)習(xí)和研究領(lǐng)域的創(chuàng)新。如何將其有效應(yīng)用到學(xué)習(xí)領(lǐng)域，為學(xué)生的發(fā)展提供技術(shù)支持與創(chuàng)新發(fā)展，無疑是需要我們共同思考的問題。

一、教學(xué)創(chuàng)意的無限延伸

3D打印作為一種全新的媒體形式，創(chuàng)新了現(xiàn)有的教學(xué)活動(dòng)方式。自學(xué)校配備兩臺(tái)3D打印機(jī)后，筆者在“邊學(xué)邊做邊思考”的狀態(tài)下開始了3D打印教學(xué)的探索。學(xué)校以興趣社團(tuán)的方式組織學(xué)生參加每周一課的3D打印學(xué)習(xí)。3D教學(xué)的實(shí)質(zhì)更多是指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行建模的學(xué)習(xí)，利用建模的技術(shù)與打印出的實(shí)物來指導(dǎo)實(shí)踐活動(dòng)，實(shí)現(xiàn)創(chuàng)造性思維的拓展與提升。

（一）“半成品加工”策略提高教學(xué)效率

在3D打印教學(xué)之初，學(xué)生面對(duì)功能復(fù)雜的建模軟件會(huì)有一定畏難情緒。此時(shí)，我們從學(xué)生的具體經(jīng)驗(yàn)出發(fā)，不要求原創(chuàng)設(shè)計(jì)出自己的作品，而是給他們提供一些半成品的例子，運(yùn)用學(xué)習(xí)到的簡(jiǎn)單工具進(jìn)行修改與完善。通過“半成品加工”策略的應(yīng)用讓學(xué)生在短時(shí)間內(nèi)體會(huì)到3D建模技術(shù)的操作方法和信息素養(yǎng)的內(nèi)涵，提高教師講解和學(xué)生實(shí)踐的效率。

（二）聯(lián)系生活激發(fā)創(chuàng)意源泉

當(dāng)學(xué)生掌握了建模軟件基礎(chǔ)的操作技巧后，往往會(huì)在作品設(shè)計(jì)的創(chuàng)新方面遇到瓶頸。其實(shí)，豐富多彩的生活世界是創(chuàng)新取之不盡用之不竭的源泉。我們鼓勵(lì)學(xué)生善于從生活的細(xì)節(jié)中發(fā)現(xiàn)靈感，也經(jīng)常用生活中的小物件來舉例。

二、課程意義的深遠(yuǎn)影響

3D打印課程的開設(shè)極大地激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的好奇心和積極性，給學(xué)生的“思維方式”也帶來了新的變化與挑戰(zhàn)。3D打印在理論與實(shí)踐、知識(shí)與技能之間架起了一座橋梁，極大地豐富學(xué)生真實(shí)的學(xué)習(xí)體驗(yàn)。具體表現(xiàn)為以下方面。

（一） 3D打印作為虛擬化設(shè)計(jì)的現(xiàn)實(shí)延伸，增強(qiáng)了學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐熱情和能力

3D打印從模型設(shè)計(jì)到打印出實(shí)物，都需要學(xué)生的參與。學(xué)生的想法、構(gòu)思、創(chuàng)意能夠通過3D打印機(jī)轉(zhuǎn)變?yōu)榱Ⅲw彩色的模型，這種可視化的實(shí)踐環(huán)境充分激發(fā)了學(xué)生DIY創(chuàng)作的樂趣，提高實(shí)踐操作的熱情度，開辟了學(xué)習(xí)活動(dòng)的新空間。

（二）有效地發(fā)展立體空間思維和創(chuàng)新能力

學(xué)生通過簡(jiǎn)易軟件的學(xué)習(xí)掌握3D設(shè)計(jì)操作技巧，形成一定的建模思想，開發(fā)了其設(shè)計(jì)能力、思維能力和創(chuàng)造能力。這些都是激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力的重要因素，對(duì)創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)具有積極的作用。

（三）充分發(fā)揮小組協(xié)作性學(xué)習(xí)，培養(yǎng)合作精神

在組織3D教學(xué)過程中，筆者注重以小組為學(xué)習(xí)單位進(jìn)行主題式項(xiàng)目學(xué)習(xí)，讓學(xué)生真正成為學(xué)習(xí)的主人。通常，當(dāng)確定項(xiàng)目主題后，小組成員將共同展開課題任務(wù)，收集設(shè)計(jì)想法、確定尺寸與耗材、創(chuàng)建模型、打印成品、交流展示等。每個(gè)環(huán)節(jié)中學(xué)生自主參與其中，創(chuàng)意靈感大家一起分享，困難問題大家協(xié)同解決。這樣民主、和諧、智慧的課堂氛圍充分發(fā)揮了小組的團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)，有效地拓展了學(xué)生的思維寬度、提升了思維深度。

（四）培養(yǎng)學(xué)生善于觀察生活，提高解決實(shí)際問題的能力

在3D打印社團(tuán)活動(dòng)開展以來，學(xué)生面對(duì)層出不窮的各類3D作品熱情高漲，驚喜不已。很多小巧、精致的作品就是來源于生活實(shí)際，如手機(jī)座、杯托、口哨。教師鼓勵(lì)學(xué)生從生活中尋找創(chuàng)意設(shè)計(jì)的靈感，將想法通過3D打印來實(shí)現(xiàn)。只有將在課堂中獲得的技能和創(chuàng)造性構(gòu)思應(yīng)用到現(xiàn)實(shí)生活中去才是真正的學(xué)以致用。

三、應(yīng)用實(shí)踐的研究思考

將3D打印這項(xiàng)新興技術(shù)引入中小學(xué)課堂，在教與學(xué)的諸多方面有著創(chuàng)新之處，能為學(xué)生提供更加廣闊的創(chuàng)新實(shí)踐平臺(tái)，但就其目前在教育領(lǐng)域的起步階段研究來看，3D打印要想實(shí)實(shí)在在地融入中小學(xué)的學(xué)科教學(xué)，助力學(xué)生發(fā)展，還有許多值得深入思考與探索的地方。

（一）有效的學(xué)科整合應(yīng)用

3D打印作為一種通用的技術(shù)，可以應(yīng)用到大部分的學(xué)科中去，尤其是國(guó)外較早開展的一些3D打印研究項(xiàng)目，值得大家借鑒和學(xué)習(xí)。就中小學(xué)基礎(chǔ)教育而言，我們要切合實(shí)際地考慮3D打印與學(xué)科整合的應(yīng)用研究。

1.作為教具、學(xué)具，輔助課堂教學(xué)

根據(jù)教學(xué)需求，可利用3D打印制作出教學(xué)用具，供師生觀察與使用。例如：語文學(xué)科中的說明文教學(xué)，打印出“真實(shí)”的橋梁建筑等模型給學(xué)生觀察研究討論，調(diào)動(dòng)課堂氛圍，提高教學(xué)效率。

2.作為學(xué)習(xí)內(nèi)容，促進(jìn)設(shè)計(jì)創(chuàng)新

在中小學(xué)，將3D打印作為學(xué)習(xí)內(nèi)容指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行學(xué)習(xí)與設(shè)計(jì)，培養(yǎng)學(xué)生建模的思維。例如：南京市馬府街小學(xué)開展的3D打印課堂，學(xué)生通過建模軟件的學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)航模飛機(jī)、八音盒等創(chuàng)意作品，再打印出立體模型進(jìn)行展示。

（二）適合學(xué)生的課程設(shè)計(jì)

課程的設(shè)計(jì)需要考慮到學(xué)生的年齡特點(diǎn)和認(rèn)知思維，同時(shí)，也需考慮創(chuàng)新性的教學(xué)模式。在教學(xué)中如何促進(jìn)學(xué)生創(chuàng)意思維的發(fā)展，如何提高學(xué)生創(chuàng)新的層次，如何設(shè)計(jì)符合學(xué)生的3D課程等多方面內(nèi)容，是值得思考與研究的課題。筆者期望能有越來越多的3D研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)行資源共享，組織教師開展學(xué)習(xí)培訓(xùn)，助推這項(xiàng)新技術(shù)在中小學(xué)的推廣普及。

（三）硬件設(shè)施的配備需求

相對(duì)來說，現(xiàn)在3D打印機(jī)的價(jià)格比較昂貴。打印精度越高的，價(jià)格也會(huì)更高，一臺(tái)具備3D掃描功能的設(shè)備價(jià)格也要在三、四萬元以上，打印耗材的種類、安全性也值得考慮。大部分學(xué)校配備的入門級(jí)3D打印機(jī)的打印精度、良品率、工作效率不太高。一個(gè)小物件的打印都要數(shù)小時(shí)時(shí)間，這對(duì)于常規(guī)班級(jí)的教學(xué)會(huì)帶來一定的影響，也會(huì)在一定程度上挫敗教師、學(xué)生的積極性。筆者建議可先結(jié)合學(xué)校實(shí)情以興趣小組社團(tuán)的形式開展3D課程教學(xué)，重在培養(yǎng)學(xué)生建模的設(shè)計(jì)思維和創(chuàng)新實(shí)踐能力，優(yōu)選出精品設(shè)計(jì)模型進(jìn)行打印與展示。

3D打印技術(shù)對(duì)教育的重要價(jià)值之一，在于它能夠創(chuàng)造對(duì)事物真實(shí)、直觀的探索機(jī)會(huì)。同時(shí)，也對(duì)教師在技術(shù)應(yīng)用與教學(xué)能力等方面提出更高的要求。教師要參與到3D打印課程應(yīng)用的教學(xué)研究中去，引導(dǎo)學(xué)生開展有效的學(xué)習(xí)活動(dòng)，促進(jìn)學(xué)生思維創(chuàng)新，推動(dòng)在創(chuàng)新技術(shù)支持下的教育教學(xué)發(fā)展。作為教育工作者，我們一同探索挖掘3D打印技術(shù)在教育中的應(yīng)用價(jià)值，迎接教育大變革時(shí)代的到來。

［1］首屆世界3D打印技術(shù)產(chǎn)業(yè)大會(huì)：世界3D打印技術(shù)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟［EB/OL］.http：//news.cntv.cn/2013/05/31/VIDE13699578465762 27.shtml.

［2］NMCHorizonReport：2013HigherEducationEdition［EB/OL］.http：//www.nmc.org/publications/2013-horizon-report -higher-ed.

［編輯：陳鉞］

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