近年來(lái)，3D打印技術(shù)悄然走進(jìn)教育領(lǐng)域，并廣泛應(yīng)用于創(chuàng)客教育中，很多中小學(xué)開設(shè)了與3D打印有關(guān)的創(chuàng)客教育課程。如何高效實(shí)施3D打印課程是一個(gè)亟待解決的問(wèn)題。傳統(tǒng)的講授式3D打印教學(xué)模式下，學(xué)生往往是模仿操作，自主參與度不高，作品形式較單一，缺乏創(chuàng)新性且思維能力、創(chuàng)新潛力得不到發(fā)展。為解決以上問(wèn)題，筆者嘗試用黎加厚教授提出的“五步創(chuàng)客教學(xué)法（IDMSE）”指導(dǎo)3D打印教學(xué)設(shè)計(jì)與實(shí)踐。創(chuàng)客教學(xué)法應(yīng)用最廣泛的是信息技術(shù)與通用技術(shù)領(lǐng)域，涉及三維制作、平面設(shè)計(jì)與產(chǎn)品設(shè)計(jì)等^[1]。教師關(guān)注學(xué)科整合，應(yīng)用創(chuàng)客教學(xué)法，喚醒學(xué)生的主體意識(shí)和探究精神，增強(qiáng)學(xué)生對(duì)3D打印技術(shù)的理解與體驗(yàn)，可有效推動(dòng)創(chuàng)客教育發(fā)展。

筆者所在的學(xué)校有一間創(chuàng)客教室，配有兩臺(tái)3D打印機(jī)、一臺(tái)激光雕刻機(jī)、20支3D打印筆等設(shè)備。依托這些基礎(chǔ)條件，筆者開展了一系列3D打印創(chuàng)客教學(xué)實(shí)踐研究。

一、創(chuàng)客教學(xué)法與3D打印教學(xué)融合

黎加厚教授構(gòu)建了創(chuàng)客教學(xué)法——鼓勵(lì)學(xué)生在探索、發(fā)明和創(chuàng)造中主動(dòng)學(xué)習(xí)與協(xié)作學(xué)習(xí)。這種教學(xué)方法是對(duì)“做中學(xué)”的進(jìn)一步發(fā)展^[2]。創(chuàng)客教學(xué)法的核心理念是“學(xué)習(xí)即智造”，特點(diǎn)是“有創(chuàng)意、能設(shè)計(jì)、敢動(dòng)手、樂(lè)分享”。創(chuàng)客教學(xué)有五個(gè)環(huán)節(jié)——?jiǎng)?chuàng)意（Idea）、設(shè)計(jì)（Design）、制作（Maker）、分享（Share）、評(píng)價(jià)（Evaluation），簡(jiǎn)寫為IDMSE。

筆者將創(chuàng)客教學(xué)法應(yīng)用于3D打印課程，構(gòu)建了一種新型的3D打印教學(xué)模式（如圖1）。

教學(xué)分如下三個(gè)階段實(shí)施。第一階段（創(chuàng)意環(huán)節(jié)）：明確創(chuàng)作主題，引導(dǎo)學(xué)生從生活中挖掘創(chuàng)意設(shè)計(jì)的主題，讓學(xué)生對(duì)實(shí)物或模型進(jìn)行一系列的分析、解構(gòu)，生發(fā)創(chuàng)意靈感。第二階段為操作實(shí)踐階段，包括設(shè)計(jì)、制作兩個(gè)環(huán)節(jié)。學(xué)生圍繞主題在小組內(nèi)交流商討，編制規(guī)劃與設(shè)計(jì)方案，隨后利用3D建模軟件設(shè)計(jì)與制作。在此過(guò)程中，學(xué)生學(xué)會(huì)處理信息素材或資源，進(jìn)一步掌握建模方法，完成3D模型作品。第三階段為評(píng)估作品階段，也是分享和評(píng)價(jià)環(huán)節(jié)。學(xué)生展示3D作品，交流評(píng)價(jià)，肯定優(yōu)點(diǎn)并尋找不足，提出改進(jìn)建議。教師采用多元的評(píng)價(jià)方式，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性。師生、生生之間互動(dòng)評(píng)價(jià)有利于學(xué)生接受建議，學(xué)會(huì)辯證地看待自己的作品。筆者認(rèn)為，創(chuàng)意是前提，設(shè)計(jì)與制作是核心，分享與評(píng)價(jià)是保證，三者相互關(guān)聯(lián)，密不可分。

二、3D打印教學(xué)案例

下面，以一節(jié)市級(jí)公開課“3D創(chuàng)意花盆秀”為例，具體說(shuō)明創(chuàng)客教學(xué)法在小學(xué)3D打印課程中的實(shí)施方法與步驟。

（一）教學(xué)內(nèi)容分析

學(xué)生圍繞創(chuàng)意花盆主題結(jié)合美術(shù)、科學(xué)等知識(shí)進(jìn)行了深入的探究學(xué)習(xí)。學(xué)生將利用3D one建模軟件制作3D花盆模型，后期教師會(huì)評(píng)選優(yōu)秀模型，進(jìn)行實(shí)物打印并展示。3D打印不同于傳統(tǒng)制造工藝，學(xué)生應(yīng)用新技術(shù)可設(shè)計(jì)出造型百變、形式多樣的個(gè)性化花盆。學(xué)生體驗(yàn)三維設(shè)計(jì)和產(chǎn)品物化的過(guò)程，應(yīng)用生活中習(xí)得的各種知識(shí)與技能，提升花盆的美觀性、功能性，最終解決實(shí)際問(wèn)題。

（二）教學(xué)過(guò)程實(shí)施

1.創(chuàng)意——明確主題

創(chuàng)意是創(chuàng)新思維的起點(diǎn)，教師應(yīng)注重培養(yǎng)學(xué)生發(fā)散性、創(chuàng)新性思維。所有的學(xué)生只有對(duì)已有知識(shí)充分掌握，結(jié)合生活與學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)一步聯(lián)系、想象、創(chuàng)新而獲得創(chuàng)意。教師要提供豐富多樣的實(shí)物樣例或3D打印模型作品，調(diào)動(dòng)學(xué)生的熱情，充分地激發(fā)好奇心和創(chuàng)意靈感。明確主題之后，學(xué)生通過(guò)觀察模型進(jìn)一步解構(gòu)、分析結(jié)構(gòu)特征，掌握3D建模設(shè)計(jì)的一般方法。

【案例呈現(xiàn)】

活動(dòng)一：欣賞花盆，激發(fā)創(chuàng)意。

知識(shí)技能：網(wǎng)上展示作品，激發(fā)學(xué)生靈感。

活動(dòng)要求：學(xué)生觀看學(xué)?？萍脊?jié)活動(dòng)視頻集錦，同時(shí)欣賞每個(gè)小組中不同造型的花盆實(shí)物。教師展示3D one社區(qū)主頁(yè)上的花盆模型（如圖2）。

2.設(shè)計(jì)、制作——操作實(shí)踐

設(shè)計(jì)、制作是將創(chuàng)意轉(zhuǎn)化為計(jì)算機(jī)模型的過(guò)程。學(xué)生學(xué)習(xí)掌握3D建模軟件的操作方法，熟練運(yùn)用建模工具進(jìn)行創(chuàng)作，可提高空間想象力和三維設(shè)計(jì)能力。教師給學(xué)生營(yíng)造自主探究、討論的空間，引導(dǎo)學(xué)生構(gòu)思設(shè)計(jì)方案，從尺寸、結(jié)構(gòu)、美觀、建模工具等方面綜合考慮。在此基礎(chǔ)上，學(xué)生再用軟件進(jìn)行知識(shí)遷移，綜合運(yùn)用各種建模工具實(shí)現(xiàn)創(chuàng)意作品的制作。在具體的設(shè)計(jì)制作過(guò)程中，教師引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)新的工具，反復(fù)練習(xí)操作，掌握建模設(shè)計(jì)技巧，同時(shí)發(fā)展他們的計(jì)算思維和設(shè)計(jì)思維能力。

由于課堂時(shí)間有限，大部分學(xué)生參與3D打印學(xué)習(xí)活動(dòng)很長(zhǎng)時(shí)間處于建模設(shè)計(jì)階段。學(xué)生要將計(jì)算機(jī)中的模型轉(zhuǎn)化為看得見(jiàn)、摸得著的產(chǎn)品，必須利用3D打印機(jī)將其轉(zhuǎn)為實(shí)物，以此驗(yàn)證前期的設(shè)計(jì)方案。這也是設(shè)計(jì)、制作階段的重要環(huán)節(jié)，教師可根據(jù)實(shí)際情況作適當(dāng)調(diào)整。

【案例呈現(xiàn)】

活動(dòng)二：分析結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)花盆。

知識(shí)技能：對(duì)花盆實(shí)物進(jìn)行解構(gòu)，設(shè)計(jì)作品，確定模型設(shè)計(jì)思路。

活動(dòng)要求：學(xué)生分小組觀察3D花盆模型或真實(shí)花盆，測(cè)量尺寸，分析結(jié)構(gòu)。學(xué)生在小組內(nèi)討論模型的設(shè)計(jì)思路以及可能用到的建模工具，在學(xué)習(xí)單上繪制簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)圖樣。教師參與其中，幫助學(xué)生梳理設(shè)計(jì)思路。

活動(dòng)三：范例學(xué)習(xí)，制作花盆。

知識(shí)技能：運(yùn)用草圖繪制、拉伸、抽殼等工具（按鈕）設(shè)計(jì)盆體、盆足、盆口。

活動(dòng)要求：學(xué)會(huì)使用草圖繪制中的正多邊形工具，繪制盆體的平面圖形并拉伸出高度，隨后進(jìn)行抽殼處理，制作花盆主體部分。學(xué)生觀察模型，在學(xué)習(xí)單上簡(jiǎn)單繪制盆足的樣式，確定設(shè)計(jì)方案。學(xué)生運(yùn)用建模工具，如草圖繪制、偏移曲線、陣列等綜合制作盆足、盆口造型。

3.分享、評(píng)價(jià)——評(píng)估作品

評(píng)估作品是創(chuàng)客教學(xué)的必要環(huán)節(jié)。分享是學(xué)生呈現(xiàn)3D作品供人欣賞，評(píng)價(jià)是對(duì)分享的作品進(jìn)行重新認(rèn)知和反思。課堂上，師生主要針對(duì)3D設(shè)計(jì)模型進(jìn)行評(píng)估。學(xué)生互相觀摩、欣賞作品、交流啟發(fā)，提出改進(jìn)作品的方案。在學(xué)生完成每個(gè)主題學(xué)習(xí)之后，教師精選一部分學(xué)生的優(yōu)秀作品，輸出STL文件格式，放到學(xué)校3D打印機(jī)器中打印。教師會(huì)在后續(xù)的課堂上展示筆筒、杯子、花盆、小掛件等模型或者獎(jiǎng)勵(lì)給學(xué)生。

創(chuàng)客教學(xué)法提倡“注重過(guò)程性評(píng)價(jià)，關(guān)注學(xué)習(xí)過(guò)程、創(chuàng)新精神和科學(xué)方法論”。筆者在活動(dòng)中提供了多樣化的分享平臺(tái)和多維度的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。除了在課堂上鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)行作品分享與評(píng)價(jià)，筆者還利用“3D one青少年三維創(chuàng)意社區(qū)”網(wǎng)站拓展學(xué)生的學(xué)習(xí)空間，打破課堂的局限。

【案例呈現(xiàn)】

活動(dòng)四：奇思妙想，修飾花盆。

知識(shí)技能：借助3D主題學(xué)習(xí)網(wǎng)站，學(xué)會(huì)分享作品，利用網(wǎng)絡(luò)資源對(duì)花盆再次創(chuàng)新。

活動(dòng)要求：展示學(xué)生作品，師生、生生交流評(píng)價(jià)。學(xué)生小組討論選定創(chuàng)新方案，如渲染顏色、設(shè)計(jì)裝飾、設(shè)計(jì)浮雕等效果，綜合運(yùn)用建模工具實(shí)現(xiàn)對(duì)花盆的美化修飾。學(xué)生將作品上傳到主題學(xué)習(xí)網(wǎng)站，參與線上、線下分享交流活動(dòng)。

三、創(chuàng)客教學(xué)法應(yīng)用的體會(huì)

經(jīng)過(guò)近兩年的實(shí)踐，筆者認(rèn)為將創(chuàng)客教學(xué)法應(yīng)用于3D打印教學(xué)中，操作性強(qiáng)，教學(xué)效果顯著。學(xué)生在3D打印學(xué)習(xí)過(guò)程中，學(xué)會(huì)調(diào)用各種資源，在真實(shí)情境中自主探究學(xué)習(xí)，解決實(shí)際問(wèn)題，提高了想象力和創(chuàng)新思維能力。

（一）增強(qiáng)計(jì)算思維意識(shí)，提升思維品質(zhì)

計(jì)算思維是運(yùn)用計(jì)算機(jī)科學(xué)的基礎(chǔ)概念去求解問(wèn)題、設(shè)計(jì)系統(tǒng)和理解人類的行為，涵蓋計(jì)算機(jī)科學(xué)之廣度的一系列思維活動(dòng)。筆者在3D打印教學(xué)的過(guò)程中，創(chuàng)設(shè)真實(shí)性的情境，鼓勵(lì)學(xué)生參與小組協(xié)作式學(xué)習(xí)，充分地交流討論，提出模型設(shè)計(jì)方案，最后通過(guò)實(shí)施方案解決問(wèn)題，并在此基礎(chǔ)上引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行思維發(fā)散，將習(xí)得的經(jīng)驗(yàn)或方案等推廣移植。學(xué)生慢慢地經(jīng)歷從模仿學(xué)習(xí)到思考學(xué)習(xí)，進(jìn)而再創(chuàng)新性學(xué)習(xí)的過(guò)程，計(jì)算思維能力得到了充分培養(yǎng)和發(fā)展。學(xué)生明確學(xué)習(xí)主題后，不再盲目地等著教師去一步步地教授操作步驟，而是在小組內(nèi)觀察、分析、解構(gòu)模型，討論后初步確定設(shè)計(jì)方案。

（二）喚醒設(shè)計(jì)思維靈感，培養(yǎng)創(chuàng)新能力

在3D打印教學(xué)中，學(xué)生的設(shè)計(jì)思維主要體現(xiàn)在創(chuàng)造性的思維活動(dòng)、多元能力的發(fā)展和豐富多樣的3D模型作品和實(shí)物呈現(xiàn)，以及綜合運(yùn)用各種工具實(shí)現(xiàn)問(wèn)題解決和創(chuàng)意產(chǎn)生。

3D打印課程不僅讓學(xué)生學(xué)習(xí)到先進(jìn)的3D打印技術(shù)，而且喚醒學(xué)生的設(shè)計(jì)思維，培養(yǎng)創(chuàng)新能力。3D打印在教育領(lǐng)域的應(yīng)用具有跨學(xué)科特性，這有助于師生在設(shè)計(jì)中融入創(chuàng)客理念，將創(chuàng)意、想象、創(chuàng)造力轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實(shí)。學(xué)生通過(guò)調(diào)研分析，制訂產(chǎn)品設(shè)計(jì)方案，設(shè)計(jì)3D模型并物化來(lái)驗(yàn)證自己的設(shè)計(jì)是否符合要求，在實(shí)踐中不斷地思考、改進(jìn)，完善作品，體驗(yàn)創(chuàng)意變實(shí)物的成就感。

綜上，3D打印課程教學(xué)充分地體現(xiàn)了創(chuàng)客教育思想，為學(xué)生開辟了創(chuàng)意立體化的新途徑。創(chuàng)客教學(xué)法也為3D打印教學(xué)提供了一種可借鑒的模式。它能激發(fā)學(xué)生對(duì)3D打印的興趣，鍛煉和提升學(xué)生的思維品質(zhì)。教師只要潛心研究，不斷探索發(fā)現(xiàn)，踏著時(shí)代的節(jié)奏與信息技術(shù)一起成長(zhǎng)，必能點(diǎn)亮3D打印課堂。

參考文獻(xiàn)

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[2] 王蕾.五步創(chuàng)客教學(xué)法上好Scratch課[J].中國(guó)信息技術(shù)教育，2015（17）：41-42

（作者系江蘇省南京市棲霞區(qū)實(shí)驗(yàn)小學(xué)教師）