高丹顧衛(wèi)

【摘 要】從3D打印學(xué)習(xí)到創(chuàng)意智造，是一個由學(xué)到用，由用到結(jié)合多學(xué)科知識開展創(chuàng)意智造的探究實(shí)踐過程。這對開發(fā)學(xué)生智力、挖掘創(chuàng)新潛能、促進(jìn)核心素養(yǎng)培育是一個值得嘗試的教育研究活動。筆者結(jié)合教學(xué)實(shí)例簡要介紹如何構(gòu)建情境，逐步引導(dǎo)學(xué)生成長。

【關(guān)鍵詞】3D打印;創(chuàng)新能力;核心素養(yǎng)培養(yǎng)

【中圖分類號】G434? 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】B

【論文編號】1671-7384（2019）02、03-0111-03

眾所周知，單純從學(xué)習(xí)3D打印角度來說，學(xué)生經(jīng)過規(guī)劃、建模、切片、打印這幾個環(huán)節(jié)的技能培訓(xùn)后，原則上說入門學(xué)習(xí)已告一個段落了。如果拋開教材例子，結(jié)合多學(xué)科知識開展運(yùn)用，解決生活中實(shí)際問題，自行設(shè)計(jì)并制作有創(chuàng)意的3D作品，這就不是件容易的事了。

筆者所在江蘇省蘇州市振吳實(shí)驗(yàn)學(xué)校是蘇州市一所體育特色學(xué)校，自2015年開始，我們將3D打印納入學(xué)校體育特長生的學(xué)習(xí)計(jì)劃。這些學(xué)生學(xué)得怎樣，會用所學(xué)到的3D打印技術(shù)創(chuàng)作出新的作品嗎？為此，筆者進(jìn)行了嘗試，通過組織學(xué)生開展多學(xué)科知識的融合運(yùn)用，引導(dǎo)學(xué)生在打印方法、建模構(gòu)思和智能化應(yīng)用等方面開展實(shí)踐研究，取得了較好的效果，基本達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)。

2017年5月，在參加蘇州市首屆青少年科技節(jié)系列活動之蘇州市中小學(xué)3D打印創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽中，我校初、高中兩個組別的參賽選手，不畏強(qiáng)手奮力拼搏，從參賽的67所學(xué)校113支隊(duì)伍中脫穎而出，攬獲了初、高中組團(tuán)體一、二等獎。其中，由高中組學(xué)生（蘇州市跆拳道運(yùn)動員）創(chuàng)設(shè)的“憩”主題作品，因在造型中引入了跆拳道踢腿動作元素，使設(shè)有頂棚的多功能長椅休息區(qū)、太陽能路燈箱、分類垃圾箱等構(gòu)圖內(nèi)容與周邊環(huán)境融于一體，贏得了現(xiàn)場評委和觀賽師生、家長們的贊賞，獲得了市教育局、市科協(xié)等主辦單位的表彰。

在此，筆者以在教學(xué)中通過構(gòu)建不同情境來激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新潛能為例，簡述學(xué)生核心素養(yǎng)培育獲得較快提升的過程。

巧設(shè)問：3D打印能制造多彩的體育運(yùn)動模型嗎

我們知道，一般的3D打印機(jī)，通常都只能打印單一色彩的模型，如MBot Grid II+ 3D 打印機(jī)，要制作出多彩的3D運(yùn)動員動作造型，該如何做呢？

帶著疑問，筆者把學(xué)生們帶到了學(xué)校美術(shù)作品陳列室，詳聽美術(shù)老師對各類作品制作過程的介紹，啟發(fā)學(xué)生創(chuàng)作多彩3D作品的思路。

有學(xué)生問，可否用著色法來解決呢？也有學(xué)生提出用粘貼法、嵌套法來試試。學(xué)生們你一言我一語，漸漸地，四五個解決問題的方案被匯集起來。

方案一：著色法

著色法是對3D打印出的運(yùn)動員整體模型，采用類似于美術(shù)作品上色的操作，對各部分區(qū)域依照設(shè)計(jì)的人物與動作造型涂上相應(yīng)的色彩，達(dá)到問題解決的目的。

這種方法的特點(diǎn)是色彩豐富、方便直觀、易于操作。缺點(diǎn)是3D打印耗材固有色彩沒有得到較好發(fā)揮。

方案二：粘貼法

此方法是對構(gòu)建的運(yùn)動員整體造型在建模時根據(jù)需要進(jìn)行分割處理，3D打印輸出時再依據(jù)不同部件需要換上相應(yīng)顏色的PLA線噴制。對制作出的各個部件再用膠水依次粘貼起來，最終搭建完成一個多彩的3D運(yùn)動員模型。

經(jīng)反復(fù)多次實(shí)踐后發(fā)現(xiàn)這種方法是可行的。缺點(diǎn)是操作過程繁雜，一些復(fù)雜部件造型，如運(yùn)動員的臉部表情等不如著色法直觀。

方案三：串線法

與粘貼法類同，將整體造型分割成各個小模塊處理后，對制作出的各個部件用線（或橡皮筋）連接。其優(yōu)點(diǎn)是搭建好的運(yùn)動員模型可根據(jù)不同需要做適當(dāng)變動，根據(jù)需要可擺出不同的狀態(tài)造型。關(guān)注點(diǎn)是串線的孔需事先設(shè)計(jì)好，如在建模時要先定好串孔位置，或打印輸出后借助小電鉆對相應(yīng)部件做適當(dāng)鉆孔處理。

方案四：換線法

換線法是在3D打印機(jī)工作的時候，打印到適當(dāng)位置時，把原本3D打印機(jī)上的打印材料PLA線剪斷，換上其他顏色的PLA線接上。這種方法可以讓作品的顏色層與層間有色彩變化，如一些學(xué)生制作的田徑運(yùn)動員模型，就用此方法，實(shí)現(xiàn)了運(yùn)動員與底座（跑道）色彩互相區(qū)分開來，增添了作品的藝術(shù)感染力，也體現(xiàn)了學(xué)生3D創(chuàng)作的智慧。

妙引導(dǎo)：蘇式核雕3D打印可來點(diǎn)“創(chuàng)新”嗎

進(jìn)入第二批國家級非物質(zhì)文化遺產(chǎn)推薦目錄的蘇式核雕，是一種果核上的雕刻藝術(shù)。其體量大不盈寸，其空間在指掌之間，被人喻為“雕蟲小技”。然而，正是因?yàn)椤靶　倍劽谑浪陌俣嗄辍?013年，在首屆全國民間核雕藝術(shù)大賽上，蘇式核雕一舉囊括了全部五項(xiàng)金獎，讓人刮目相看。

去年春天，我校開展社會實(shí)踐活動時，組織學(xué)生來到了郊外蘇式核雕發(fā)源地——“核雕村”，大家無不為這里各式各樣的核雕藝術(shù)品所吸引。看著核雕藝人“鬼斧神工”般的技能展示，聽著展區(qū)講解員的介紹，學(xué)生們激動地說：“老師，核雕真是太美了！我們要用3D打印做一個?！?/p>

“好啊！能否來點(diǎn)創(chuàng)新呢？發(fā)揮3D打印技術(shù)優(yōu)勢，制造出手工核雕也難做的新品來。”筆者借機(jī)引導(dǎo)學(xué)生向更深層次去思考。

這下學(xué)生們熱鬧了，各式各樣的建議都涌現(xiàn)出來。有的到店里仔細(xì)察看柜臺中陳列的核雕展品，也有的拿出相機(jī)、手機(jī)拍下自己鐘愛的核雕精品，更有一些心急的學(xué)生干脆坐在街頭石凳上勾畫起了草圖，根據(jù)3D打印機(jī)的功能與特點(diǎn)醞釀具體實(shí)施方案。

構(gòu)建一個鏤空的蛋狀3D作品成了當(dāng)時大家呼聲最高的方案。此方案具體要求是，做一個類似于鵝蛋大小的鏤空作品，在鏤空的“鵝蛋殼”中央放置一個運(yùn)動員的造型在其中。

回到學(xué)校后，學(xué)生們又是建模又是切片又是打印，忙得不亦樂乎。兩周之后，各學(xué)習(xí)小組的作品都紛紛展示出來。

在“鵝蛋殼”的鏤空處，有的學(xué)生用文字銜接，也有的是運(yùn)動器具、場館圖案?！皻ぁ眱?nèi)的運(yùn)動員模型更是花樣繁多，有跑步的、游泳的，還有踢足球、練武術(shù)的等等。學(xué)生們汲取蘇式文化底蘊(yùn)，感受到創(chuàng)制3D作品的樂趣。

助融合：3D打印與學(xué)科融合，開拓創(chuàng)新應(yīng)用新領(lǐng)域

與生活結(jié)合、與學(xué)科知識融合，是3D打印由學(xué)到用，由用到跨入創(chuàng)新發(fā)展、智慧創(chuàng)造新階段。住校生們有個夢，夢想用所學(xué)的信息技術(shù)物聯(lián)網(wǎng)知識給宿舍區(qū)樓道燈做點(diǎn)改造。除了要有智能開關(guān)功能外，每一樓區(qū)的燈罩還要有所居住學(xué)生的專業(yè)特色，即燈罩上含有相應(yīng)體育運(yùn)動員的造型，燈罩的色彩也要有變化等等。這真是個好創(chuàng)意！筆者知道后決定幫助學(xué)生來圓這個夢?？稍趺醋瞿兀繛榇?，師生們一起又開始了方案構(gòu)思。

燈罩：用3D打印來實(shí)現(xiàn)，借助創(chuàng)制鏤空“鵝蛋殼”運(yùn)動員造型經(jīng)驗(yàn)，參照一般普通燈罩外型樣式，把“鵝蛋殼”做得再大一點(diǎn)（可容得下一只燈泡安裝為宜）、壁做得再厚實(shí)一點(diǎn)（壁厚：2mm，填充密度50%）。

色彩：根據(jù)個人喜好，可選用不同3D打印耗材線原色或采用著色法來解決。而對喜歡色彩斑闌燈罩的同學(xué)，還可在打印前將不同色澤的PLA耗材線分段融接混合起來使用。

智能開關(guān)：直接選用市場上售賣的智能人體感應(yīng)開關(guān)或聲光控延時開關(guān)來實(shí)現(xiàn)。

在學(xué)校支持下，與學(xué)生平日生活密切相關(guān)的首個3D打印應(yīng)用創(chuàng)意很快得到了落實(shí)。當(dāng)學(xué)生們看到自己親手制作的樓道燈一盞一盞地亮起時，心中甭說多美了。大家真真切切地體會到3D打印與多學(xué)科知識融合運(yùn)用的甜蜜。

借助3D打印技術(shù)的學(xué)習(xí)與應(yīng)用，筆者構(gòu)建了一個又一個緊貼學(xué)生生活的情境，大大激發(fā)了學(xué)生求知創(chuàng)新的欲望。通過一次又一次提出問題、分析問題、解決問題的實(shí)踐，使得學(xué)生們的創(chuàng)造性思維能力與實(shí)踐水平獲得了提升和鍛煉。實(shí)踐證明，只要引導(dǎo)方法適當(dāng)，學(xué)生所蘊(yùn)藏的創(chuàng)新潛能定能被極大地釋放出來，而有深度有智慧的創(chuàng)意便會隨著知識學(xué)習(xí)的深度、廣度和應(yīng)用機(jī)會的增加變得越來越多，核心素養(yǎng)培育也在活動的實(shí)踐中得到落實(shí)?？梢韵嘈?，這種被培育出的有智慧的創(chuàng)新能力，不僅在3D打印學(xué)習(xí)實(shí)踐中獲得體現(xiàn)，也定能在其他學(xué)科知識的學(xué)習(xí)中、體育運(yùn)動訓(xùn)練和比賽場上獲得印證，甚至影響孩子們一生的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

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孫靜潔.基于“逆向思維學(xué)習(xí)過程模型”的3D打印教學(xué)研究[J].中國信息技術(shù)教育，2017（12）：43-44.