張婷婷

2018年山東省初中信息技術(shù)教材（泰山版）修訂，參照了高中信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)的核心素養(yǎng)，即信息意識(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。我撰寫了初三上冊(cè)第三單元《3D創(chuàng)意設(shè)計(jì)與呈現(xiàn)》的內(nèi)容，在反復(fù)修正的過程中，對(duì)課程標(biāo)準(zhǔn)中所指出的核心素養(yǎng)有了更進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)，現(xiàn)將課程編寫過程中關(guān)于核心素養(yǎng)落實(shí)的一些思考在此分享與交流。

信息意識(shí)——培養(yǎng)3D設(shè)計(jì)的思維習(xí)慣

核心素養(yǎng)中的信息意識(shí)，是指?jìng)€(gè)體對(duì)信息的敏感度和對(duì)信息價(jià)值的判斷力。將信息意識(shí)落實(shí)到3D設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)中，就是要讓學(xué)生在生活中處處留心，養(yǎng)成一種3D設(shè)計(jì)的思維和習(xí)慣，讓學(xué)生帶著設(shè)計(jì)的意識(shí)重新審視周圍這個(gè)熟悉又陌生的世界，并把這種意識(shí)、思維和習(xí)慣帶入到今后的學(xué)習(xí)和工作中去。

信息意識(shí)的培養(yǎng)放在實(shí)際生活、生產(chǎn)中才更有意義。我在與學(xué)生學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)“花瓶”案例時(shí)，為體驗(yàn)3D打印這種快速成型技術(shù)，進(jìn)行了如下課程設(shè)計(jì)：課前，先給學(xué)生提供了一張傳統(tǒng)工藝制作的陶瓷花瓶照片，請(qǐng)學(xué)生調(diào)查做這個(gè)花瓶的工序、時(shí)間、成本。學(xué)生通過調(diào)查了解到，傳統(tǒng)陶瓷注漿工藝需要經(jīng)過配料、加水、坯泥、注漿成型、干燥、燒制等一系列復(fù)雜過程，且建模時(shí)間長(zhǎng)，建模成本高。學(xué)生回到課堂匯報(bào)交流后，我再和學(xué)生探討使用3D設(shè)計(jì)軟件打造花瓶模型的方法，學(xué)生通過學(xué)習(xí)，知曉軟件建模的步驟只有兩步：第一步，使用草圖繪制的方法繪出平面草圖；第二步，使用旋轉(zhuǎn)成體的方法形成花瓶實(shí)體模型。課堂實(shí)施過程中，通過小組合作學(xué)習(xí)、分享交流，部分小組還拓展了特殊造型功能，制作出了形態(tài)各異、各有特色的花瓶模型。隨后，我又借助Moodle平臺(tái)，使用投票的方法，與學(xué)生一起評(píng)選出優(yōu)勝作品。課后，我與優(yōu)勝小組的學(xué)生一起，使用陶泥3D打印機(jī)將作品打印成型，并贈(zèng)予該組學(xué)生作為獎(jiǎng)勵(lì)。

學(xué)生通過親歷一次數(shù)字化創(chuàng)造花瓶的過程，切身感受到了基于信息時(shí)代下的3D建模的優(yōu)勢(shì)：過程簡(jiǎn)化、成本小、時(shí)間短，且模型的設(shè)計(jì)更具個(gè)性化。學(xué)生領(lǐng)略到了3D快速成型技術(shù)的魅力，從小培養(yǎng)和造就了觀察能力和3D設(shè)計(jì)意識(shí)等非常優(yōu)秀的品質(zhì)和習(xí)慣，也使得教育真正實(shí)現(xiàn)了“為孩子未來而教”的育人功能。

計(jì)算思維——用算法構(gòu)建實(shí)體

計(jì)算思維是計(jì)算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域的思想方法，是學(xué)科本質(zhì)的體現(xiàn)，是形成問題解決方案的過程中產(chǎn)生的一系列思維活動(dòng)。要培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維，需要學(xué)生有利用學(xué)科思想方法解決問題的經(jīng)歷。Scratch 3D利用面向青少年編程工具Scratch的交互方式來設(shè)計(jì)3D模型，以Scratch圖形化積木編程方式，結(jié)合數(shù)學(xué)運(yùn)算、直角坐標(biāo)系與極坐標(biāo)系、函數(shù)與方程等數(shù)學(xué)知識(shí)，融入邏輯控制、循環(huán)控制、變量和模塊定義等主要編程思想，建立起數(shù)學(xué)知識(shí)、編程思想與3D設(shè)計(jì)之間的橋梁。

在實(shí)際教學(xué)中，當(dāng)學(xué)生學(xué)會(huì)了使用一般3D設(shè)計(jì)軟件制作“花瓶”模型后，教師可以借助Scratch 3D軟件，讓學(xué)生分析花瓶模型設(shè)計(jì)的內(nèi)部成型原理，讓學(xué)生理解“花瓶”模型的整個(gè)表面實(shí)際由兩部分組成：花瓶的側(cè)表面和花瓶的底面?；ㄆ繉?shí)體其實(shí)是由處于不同維度的“面”圍繞而成的“體”?；ㄆ康膫?cè)表面是由在xy平面內(nèi)的三角函數(shù)y=3+sin（0.5x）（x取值范圍0～4π），圍繞x軸旋轉(zhuǎn)而形成；花瓶的底面是由xy平面內(nèi)一定大小的矩形，圍繞x軸旋轉(zhuǎn)而形成。

通過從算法、數(shù)學(xué)歸納的角度體會(huì)建模過程，讓學(xué)生“知其然”并“知其所以然”，從而培養(yǎng)了學(xué)生的計(jì)算思維、編程能力以及空間設(shè)計(jì)能力。

數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新——軟件工具的選擇使用

數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新，是指?jìng)€(gè)體通過評(píng)估并選用常見的數(shù)字化資源與工具，有效地管理學(xué)習(xí)過程與學(xué)習(xí)資源，創(chuàng)造性地解決問題，從而完成學(xué)習(xí)任務(wù)、形成創(chuàng)新作品的能力。如何做到讓3D設(shè)計(jì)課程成為大班普適教學(xué)，讓沒有3D打印機(jī)的學(xué)校能開課，讓3D設(shè)計(jì)零基礎(chǔ)的教師邊學(xué)邊教，讓所有的學(xué)生都能經(jīng)歷從無(wú)到有的數(shù)字化創(chuàng)造過程，并在此過程中提高互助、分享和創(chuàng)新意識(shí)，是3D設(shè)計(jì)課程在核心素養(yǎng)“數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新”中的落腳點(diǎn)。因此，3D設(shè)計(jì)軟件的選擇使用，應(yīng)包含以下三點(diǎn)：

第一，課程的架構(gòu)必須建立在核心知識(shí)之上。3D建模軟件種類繁多，開設(shè)3D課程的教師往往不知道選用哪個(gè)軟件教學(xué)，使得教師對(duì)3D設(shè)計(jì)課程產(chǎn)生畏難情緒，課程資源少且得不到交流分享。解決課程的瓶頸問題，應(yīng)歸納3D設(shè)計(jì)技術(shù)操作的共性，降低3D設(shè)計(jì)的技術(shù)門檻。3D設(shè)計(jì)的核心知識(shí)包含三點(diǎn)：一是基本實(shí)體的構(gòu)造與搭建，二是基本實(shí)體分割與組合演算，三是草圖的繪制與草圖成型方式。讓學(xué)生通過掌握這三個(gè)基本概念和規(guī)律，體會(huì)建模的通用操作，學(xué)習(xí)一般設(shè)計(jì)建模問題的方法，解決實(shí)際問題。

第二，模型的呈現(xiàn)方式多樣化。3D設(shè)計(jì)不能拘泥于某款設(shè)計(jì)軟件，同樣，模型的呈現(xiàn)方式也不能拘泥于3D打印機(jī)打印這一種成體方法。我們提出了3D作品的另外兩種呈現(xiàn)方式：一是利用軟件將模型進(jìn)行拆分，再通過激光切割機(jī)在板材上切割，最后拼插成型；二是利用軟件將3D模型進(jìn)行平面展開，再用普通紙張打印機(jī)打印到紙上，最后通過裁剪、折疊等手工操作，成為一件現(xiàn)實(shí)物品。多種作品呈現(xiàn)方式，使學(xué)生可以自主選擇合適的設(shè)備呈現(xiàn)自己的3D創(chuàng)意作品，親歷二維和三維之間的靈活轉(zhuǎn)換，真正體會(huì)“從無(wú)到有”的數(shù)字化“創(chuàng)造”過程。

第三，體現(xiàn)與多學(xué)科融合的STEM教育特點(diǎn)。當(dāng)學(xué)生已掌握了3D設(shè)計(jì)的核心知識(shí)后，教師可以從拓寬設(shè)計(jì)思路入手，從學(xué)生的個(gè)性和興趣引領(lǐng)，因材施教，融合數(shù)學(xué)、人文、藝術(shù)等多學(xué)科知識(shí)，激發(fā)更多的創(chuàng)新設(shè)計(jì)。例如，“打造一個(gè)虛擬3D的自己”所要達(dá)成的目標(biāo)是，通過使用“六角大王”的3D人體建模方法，創(chuàng)建一個(gè)虛擬3D的自己，增強(qiáng)對(duì)3D設(shè)計(jì)的興趣和向往，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。

信息社會(huì)責(zé)任——3D作品下載與分享的版權(quán)意識(shí)

判斷一個(gè)人的信息社會(huì)責(zé)任，要看他在現(xiàn)實(shí)空間和虛擬空間的一系列信息活動(dòng)中，是否遵守公共規(guī)范，是否能夠有效維護(hù)個(gè)人和他人的合法權(quán)益等。

學(xué)習(xí)3D設(shè)計(jì)過程中，需要借鑒或引用他人作品時(shí)，教師應(yīng)提醒學(xué)生尊重他人的設(shè)計(jì)成果，培養(yǎng)學(xué)生的知識(shí)產(chǎn)權(quán)意識(shí)。CC協(xié)議（Creative Commons，知識(shí)共享協(xié)議）也是一種知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)方式，從教育的角度來說，應(yīng)該多鼓勵(lì)學(xué)生使用CC協(xié)議。例如，小李同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)3D風(fēng)車筆筒，將其發(fā)布在3D模型網(wǎng)站自己的主頁(yè)下，并按照CC協(xié)議的標(biāo)準(zhǔn)形式，引用了CC協(xié)議的“署名”協(xié)議。小王同學(xué)在網(wǎng)站上搜索模型時(shí)，發(fā)現(xiàn)了這個(gè)作品，想下載后打印出來，用于豐富自己的3D主題公園項(xiàng)目，那么小王同學(xué)在看見這一協(xié)議標(biāo)示后，便可以放心下載使用小李同學(xué)的模型，并且無(wú)須專門與小李同學(xué)取得聯(lián)系。而他也恪守約定，在模型的角落將小李同學(xué)的名字標(biāo)出，并注明通過CC BY 4.0協(xié)議授權(quán)。假如當(dāng)初小李同學(xué)簽署的是付費(fèi)協(xié)議，那么小王同學(xué)就應(yīng)該遵從作者意愿，支付一定費(fèi)用后才能下載使用。

總之，指向核心素養(yǎng)的3D教學(xué)，就是要避免單純的知識(shí)傳授和軟件操作，而要將知識(shí)的產(chǎn)生和發(fā)展嵌入教學(xué)過程之中，幫助學(xué)生經(jīng)歷一個(gè)觀察、發(fā)現(xiàn)、思考、繪制、建模、呈現(xiàn)、展示、分享的完整3D“造物”過程，使學(xué)生親歷一件作品“從無(wú)到有”的創(chuàng)作體驗(yàn)，在學(xué)生的思維中，搭建起一座從虛擬到現(xiàn)實(shí)的橋梁。

蒼山點(diǎn)題

核心素養(yǎng)是繼信息素養(yǎng)之后又一個(gè)具有旗幟意義的目標(biāo)，是一種理想方向，也是一種實(shí)踐指引，如何做到在時(shí)時(shí)處處培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)是每一個(gè)學(xué)科的共同教育責(zé)任。單就信息技術(shù)學(xué)科來講，學(xué)科核心素養(yǎng)的培育也是需要在各領(lǐng)域進(jìn)行落實(shí)的。

第一篇文章，從一線教研的角度審視核心素養(yǎng)的重要性，并結(jié)合了中國(guó)智慧去解讀時(shí)代的變化與要求。其實(shí)，不論是新生代還是老傳統(tǒng)，教育都是需要不斷反思、總結(jié)和發(fā)展的，人才也是需要具備綜合素養(yǎng)的。本文提出有大局觀、真學(xué)問、好習(xí)慣是作為教研員面對(duì)新技術(shù)、新理念應(yīng)具有的良好的教研素養(yǎng)，這對(duì)一線教師的研究又何嘗不是一種金玉良言？

第二篇文章，從教材設(shè)計(jì)與教學(xué)實(shí)施的角度，從3D設(shè)計(jì)內(nèi)容的總體設(shè)計(jì)、教學(xué)過程等角度對(duì)核心素養(yǎng)的落實(shí)進(jìn)行詳細(xì)地解讀，雖然相應(yīng)的學(xué)科核心素養(yǎng)目標(biāo)并非都很完備，但是針對(duì)一個(gè)領(lǐng)域的學(xué)科核心素養(yǎng)的思考卻一目了然，給我們很多在學(xué)科核心素養(yǎng)的實(shí)踐上有困惑的教師一種啟迪。

從這兩篇文章中，我們還能夠體會(huì)到一種精神，那就是要胸懷教育的未來，立足教學(xué)行動(dòng)實(shí)踐。希望一線教育工作者能夠涌現(xiàn)更多的思考與行動(dòng)，激勵(lì)我們不斷前行。