郭景志
(山東省濱州北海經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)馬山子鎮(zhèn)大梁王小學(xué),山東 濱州 251907)
新課標(biāo)下的信息技術(shù)課堂教師要注重STEAM 教育理念與3D打印技術(shù)教學(xué)有效對(duì)接,需要我們做好相關(guān)探研。首先要探索STEAM 教育理念與3D 打印技術(shù)教學(xué)的共通性,不妨從具體要求、基本作用、實(shí)施過程做分析。其次要從3D 打印教學(xué)實(shí)踐過程展開研究,語文、數(shù)學(xué)、美術(shù)、科學(xué)、信息等學(xué)科教學(xué)中,都能夠找到3D 打印技術(shù)實(shí)踐內(nèi)容。最后從STEAM 教育理念與3D 打印技術(shù)教學(xué)融合效果方面做分析,形成完善的教學(xué)體系。素養(yǎng)導(dǎo)向下的信息技術(shù)課堂,教師要敢于跳出課堂,創(chuàng)新教學(xué)設(shè)計(jì),STEAM 教育理念下的3D 打印技術(shù)教學(xué),能夠滿足學(xué)生學(xué)習(xí)基本要求,其實(shí)踐應(yīng)用價(jià)值極為豐富,值得我們做深入探索。
STEAM 教育理念將科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)等學(xué)科做統(tǒng)合關(guān)聯(lián),形成綜合教學(xué)理論,與3D 打印技術(shù)教學(xué)有太多共通性,對(duì)小學(xué)學(xué)科教學(xué)有重要輔佐和支持作用,為學(xué)科教學(xué)提供支撐平臺(tái),不僅能夠?yàn)榻處煂W(xué)科教學(xué)帶來助力支持,還能夠培養(yǎng)學(xué)生的綜合實(shí)踐能力。
小學(xué)學(xué)科教學(xué)包括諸多內(nèi)容,STEAM 教育理念在學(xué)科教學(xué)中有廣泛應(yīng)用,而3D 打印技術(shù)為學(xué)科教學(xué)帶來更多新鮮體驗(yàn),也為STEAM 教育理念落實(shí)創(chuàng)造物質(zhì)條件。STEAM 教育理念與3D 打印技術(shù)基本要求高度契合,運(yùn)用真實(shí)問題做引導(dǎo),強(qiáng)調(diào)教學(xué)實(shí)踐和反思,對(duì)各種學(xué)科知識(shí)做統(tǒng)合處理,倡導(dǎo)實(shí)踐與理論相結(jié)合,形成嶄新教學(xué)實(shí)踐模式。STEAM 教育理念與3D 打印技術(shù)教學(xué)帶有跨學(xué)科特點(diǎn),教師需要與時(shí)俱進(jìn),不斷強(qiáng)化自身業(yè)務(wù)能力的培養(yǎng),為3D 打印技術(shù)的順利滲透做好知識(shí)儲(chǔ)備,引導(dǎo)學(xué)生在實(shí)踐操作過程中落實(shí)STEAM 教育理念基本要求和目標(biāo)。學(xué)科教學(xué)需要科學(xué)理論的支持,教師不僅要具備學(xué)科操控能力,還需要建立科學(xué)的教育理念和意識(shí),將跨學(xué)科教學(xué)進(jìn)行到底。
STEAM 教育理念追求跨學(xué)科融合,為學(xué)生創(chuàng)造更多實(shí)踐機(jī)會(huì),讓學(xué)生在融合、合作、探索、歸結(jié)等學(xué)習(xí)過程中成長(zhǎng)學(xué)科綜合能力。特別是跨學(xué)科學(xué)習(xí)和實(shí)踐,已經(jīng)成為信息時(shí)代的最重要追求,教師不僅要培養(yǎng)學(xué)生綜合實(shí)踐能力,還要注意培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思想觀念,以便應(yīng)對(duì)日新月異的發(fā)展形勢(shì)。3D 打印技術(shù)是新型教育資源,學(xué)生感覺新鮮,自然有主動(dòng)學(xué)習(xí)實(shí)踐的熱情,教師要做好教學(xué)研究,借助多種輔助手段,對(duì)3D 打印技術(shù)做全面推介,讓學(xué)生在觀察、操作、討論、分享、歸結(jié)等學(xué)習(xí)探索中成長(zhǎng)綜合學(xué)習(xí)能力。3D 打印技術(shù)本身帶有綜合性,融合了多種學(xué)科技術(shù),與STEAM 教育理念高度契合,為教師展開學(xué)科融合設(shè)計(jì)創(chuàng)造機(jī)會(huì)。
STEAM 教育理念不僅追求學(xué)科融合,還帶有創(chuàng)新實(shí)踐的屬性,讓學(xué)生在創(chuàng)造性學(xué)習(xí)實(shí)踐中成長(zhǎng)綜合能力。學(xué)科學(xué)習(xí)要面對(duì)諸多復(fù)雜性問題,教師借助先進(jìn)的教育理念展開教學(xué)引導(dǎo),為學(xué)生展開融合性學(xué)習(xí)和實(shí)踐創(chuàng)造條件。3D 打印技術(shù)課程注重問題解決和實(shí)踐體驗(yàn),要求學(xué)生以團(tuán)隊(duì)小組形式展開具體研究和操作,對(duì)激發(fā)學(xué)生學(xué)科創(chuàng)造力有重要促進(jìn)作用,與STEAM 教育理念有更多對(duì)接點(diǎn),教師要做好對(duì)接處理,為學(xué)生準(zhǔn)備更多實(shí)踐探索的機(jī)會(huì),以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造力。
1.與教學(xué)設(shè)計(jì)融合
小學(xué)生對(duì)3D 打印技術(shù)學(xué)科應(yīng)用充滿好奇,教師要根據(jù)學(xué)生的年齡特點(diǎn)適時(shí)做出推介,與學(xué)科教學(xué)相對(duì)接,無疑能夠帶來轟動(dòng)效應(yīng)。如教學(xué)三維趣味設(shè)計(jì)《各色花瓶傳文明》時(shí),教師組織學(xué)生先觀看3D 打印技術(shù)的實(shí)踐應(yīng)用,推出花瓶成品,讓學(xué)生親手摸一摸、看一看,觀察作品的特點(diǎn),思考如何由面到體,分析其構(gòu)建規(guī)律。經(jīng)過觀察分析,學(xué)生大多能夠從不同學(xué)科角度展開思考和分析,懂得思考、分析問題。要想制作自己心儀的花瓶可以由點(diǎn)到線、由線到面、由面到體進(jìn)行全方面思考,提升學(xué)生的思維能力;有學(xué)生關(guān)注美術(shù)角度,從色彩搭配進(jìn)行貼圖、形狀方向等審美方面做解讀,在教師的引導(dǎo)下,學(xué)生通過發(fā)現(xiàn)美、設(shè)計(jì)美、創(chuàng)造美;也有學(xué)生運(yùn)用形象語言展開描述,體現(xiàn)語文學(xué)科學(xué)習(xí);還有學(xué)生從數(shù)學(xué)角度借助數(shù)據(jù)做介紹,如花瓶大小、半徑、對(duì)稱規(guī)律達(dá)到學(xué)科有效融合,有效提升學(xué)生的綜合素養(yǎng)能力。
2.與教學(xué)執(zhí)行融合
學(xué)生對(duì)直觀信息比較敏感,而3D 打印技術(shù)的實(shí)踐應(yīng)用,能夠?yàn)閷W(xué)科教學(xué)提供更多立體的作品,對(duì)學(xué)生多種感官帶來一定沖擊,為學(xué)科教學(xué)執(zhí)行提供信息支持。如美術(shù)課程中,教師讓學(xué)生觀看由3D 打印技術(shù)制作的“漂亮的燈”,這些畫面和造型都帶有鮮明的立體感,學(xué)生觀察更有興趣,對(duì)其豐富的學(xué)科內(nèi)涵展開深入研究。為激發(fā)學(xué)生探索潛力,教師推出了設(shè)計(jì)任務(wù):我們生活中見過很多燈,如果讓你來設(shè)計(jì)一種新穎樣式的燈,你會(huì)做出怎樣的設(shè)計(jì)?我們將挑選最佳設(shè)計(jì)方案,然后借助3D 打印技術(shù)做實(shí)踐操作。學(xué)生拿到這個(gè)任務(wù)后,都表現(xiàn)出極高的參與熱情,紛紛展開觀察、分析、討論,準(zhǔn)備推出最精彩的設(shè)計(jì)方案。在這個(gè)教學(xué)案例中,教師抓住學(xué)生興趣取向,推出3D 打印技術(shù)制作出來的作品做引導(dǎo),給學(xué)生提供觀察契機(jī),成功激發(fā)學(xué)生參與實(shí)踐創(chuàng)造的主動(dòng)性。
3.與教學(xué)訓(xùn)練融合
學(xué)科教學(xué)訓(xùn)練設(shè)計(jì)環(huán)節(jié),教師需要有創(chuàng)新意識(shí),擺脫書面作業(yè)單一模式的束縛,為學(xué)生帶來更多新穎的實(shí)踐性活動(dòng),這樣可以有效促進(jìn)學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)的成長(zhǎng)。特別是跨學(xué)科教學(xué)設(shè)計(jì),如STEAM 教育理念與3D 打印技術(shù)教學(xué)的有機(jī)結(jié)合,無疑是最為明智的選擇。如關(guān)于房屋建筑設(shè)計(jì)問題,學(xué)生生活中有一定認(rèn)知積累,對(duì)生活中各式房屋做過觀察,教師要求學(xué)生借助網(wǎng)絡(luò)搜集相關(guān)信息,然后自行成立合作團(tuán)隊(duì),設(shè)計(jì)一份房屋建筑方案,準(zhǔn)備參與班級(jí)展示交流活動(dòng)。學(xué)生接受任務(wù)后,開始組建團(tuán)隊(duì),教師做出具體安排,要求學(xué)生借助3D 打印技術(shù)制作出“真正”的房屋,追求設(shè)計(jì)的合理性和新穎性。學(xué)生對(duì)3D 打印技術(shù)應(yīng)用還不成熟,教師給予必要的輔助,讓學(xué)生團(tuán)隊(duì)順利展開行動(dòng)。3D 打印技術(shù)應(yīng)用于學(xué)科教學(xué),與學(xué)科內(nèi)容對(duì)接,不僅給學(xué)生提供更多新鮮的學(xué)習(xí)信息,還能夠激發(fā)學(xué)生創(chuàng)造力。教師組織學(xué)生組建合作團(tuán)隊(duì),為學(xué)生提供更多學(xué)習(xí)實(shí)踐的機(jī)會(huì),讓學(xué)生接受了新技術(shù),建立了新觀念,這對(duì)培養(yǎng)學(xué)生綜合實(shí)踐能力有現(xiàn)實(shí)意義。
1.拓展學(xué)生知識(shí)學(xué)習(xí)視野
STEAM 教育理念與3D 打印技術(shù)教學(xué)相融合,不僅給學(xué)生創(chuàng)造更多接觸新技術(shù)的機(jī)會(huì),還能夠延伸學(xué)生學(xué)習(xí)視野,滿足學(xué)生實(shí)踐探索的要求。3D 打印技術(shù)與小學(xué)語文、數(shù)學(xué)、美術(shù)、信息、科學(xué)等學(xué)科聯(lián)系緊密,教師適時(shí)設(shè)計(jì)和組織,能夠?yàn)閷W(xué)生帶來更多學(xué)習(xí)啟迪,讓學(xué)生自然進(jìn)入到實(shí)踐探索環(huán)節(jié),在知識(shí)拓展過程中成長(zhǎng)學(xué)科核心綜合能力。
2.激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)創(chuàng)造能力
STEAM 教育理念與3D 打印技術(shù)教學(xué)對(duì)接,學(xué)生有了更多實(shí)踐參與機(jī)會(huì),雖然很多情況下的3D 打印技術(shù)應(yīng)用都帶有虛擬色彩,但對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)思維帶來的沖擊是顯著的,對(duì)激發(fā)學(xué)生創(chuàng)造力是有助力作用的,學(xué)生學(xué)習(xí)思維被成功激活,其調(diào)度作用會(huì)更突出,讓學(xué)生自然進(jìn)入到想象、聯(lián)想、探索的自由空間,對(duì)有效培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)思維有具體幫助。
3.促進(jìn)學(xué)生實(shí)踐體驗(yàn)成長(zhǎng)
STEAM 教育理念與3D 打印技術(shù)教學(xué)結(jié)合,給學(xué)生提供體驗(yàn)機(jī)會(huì),豐富學(xué)科教學(xué)輔助手段,教師教學(xué)設(shè)計(jì)和執(zhí)行有了更多輔學(xué)選擇,這對(duì)全面提升學(xué)科教學(xué)品質(zhì)有積極促進(jìn)作用[4]。學(xué)生學(xué)科學(xué)習(xí)大多帶有局限性,只能在有限教學(xué)時(shí)空下展開學(xué)習(xí),難免產(chǎn)生學(xué)習(xí)厭倦情緒。如果教師引入3D 打印技術(shù)進(jìn)入學(xué)科課堂,學(xué)生眼界大開,也會(huì)產(chǎn)生更多學(xué)習(xí)體驗(yàn),對(duì)培養(yǎng)學(xué)生抽象思維和空間思維都會(huì)產(chǎn)生積極影響。
1.課程設(shè)置
STEAM 教育理念倡導(dǎo)實(shí)踐,在3D 課程設(shè)置時(shí),學(xué)生對(duì)實(shí)物設(shè)計(jì)比較有興趣,如水杯、木梳、雪人等,在主題選擇時(shí)與學(xué)生學(xué)習(xí)興趣取向高度吻合,隨著年齡的增長(zhǎng),學(xué)生關(guān)注區(qū)位更加寬廣,我們課程設(shè)計(jì)也隨之有調(diào)整,對(duì)課程內(nèi)容進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì),項(xiàng)目課程細(xì)化為開啟課、主體課、綜合設(shè)計(jì),課程內(nèi)容也增加更多生活實(shí)物和繪圖、草圖陣列和拉伸,課程學(xué)習(xí)方式也有調(diào)整,增加了微課合作學(xué)習(xí)方式,學(xué)科知識(shí)也關(guān)涉到諸多學(xué)科,數(shù)學(xué)、科學(xué)、美術(shù)、信息等學(xué)科關(guān)涉更為密切。
2.案例解析
學(xué)生進(jìn)入到課程執(zhí)行環(huán)節(jié),教師要根據(jù)教學(xué)需要做出必要的設(shè)計(jì)和調(diào)整,讓更多學(xué)生能夠順利進(jìn)入到實(shí)踐探索環(huán)節(jié),在實(shí)踐探索過程中建立3D 操作技巧,感受3D 打印技術(shù)與生活的關(guān)聯(lián)和實(shí)踐應(yīng)用。如“草圖的陣列和拉伸”課程,教學(xué)內(nèi)容是利用草圖繪制基本圖形,然后圍繞基本圖形的一個(gè)點(diǎn)為中心進(jìn)行環(huán)形陣列,最終用草圖拉伸成為立體圖形,完成基本草圖的設(shè)計(jì)。教學(xué)執(zhí)行過程中,教師細(xì)化教學(xué)過程,設(shè)計(jì)出基本教學(xué)環(huán)節(jié)。
第一個(gè)環(huán)節(jié):吸收學(xué)生參與意見,研究基本操作方案。學(xué)生是學(xué)習(xí)主體,教師在制定3D 打印操作方案時(shí),要重視學(xué)生的訴求,唯有有效吸納學(xué)生的參與意見,才能確保操作方案設(shè)計(jì)的科學(xué)性和針對(duì)性。教師鼓勵(lì)學(xué)生充分發(fā)言,不僅能夠?yàn)轫樌归_實(shí)踐操作奠定基礎(chǔ),還能夠先期理順基本工序,這本身就是一種學(xué)術(shù)研究。教師引導(dǎo)學(xué)生找到知識(shí)的關(guān)聯(lián)性,讓學(xué)生主動(dòng)猜一猜,這些圖案由哪些基本圖形組成,可以確保實(shí)踐操作過程順利展開。
第二個(gè)環(huán)節(jié):教師演示操作步驟,師生達(dá)成教學(xué)默契。這個(gè)環(huán)節(jié)是教師的示范操作環(huán)節(jié),教師詳細(xì)介紹草圖的陣列和拉伸方法,為學(xué)生順利進(jìn)入到實(shí)踐操作環(huán)節(jié)奠定基礎(chǔ)。學(xué)生剛剛接觸3D 打印技術(shù)的相關(guān)內(nèi)容,其感知體驗(yàn)存在不少短板,教師需要詳細(xì)介紹其操作原理,還要親自示范講解,引導(dǎo)學(xué)生自然進(jìn)入到操作環(huán)節(jié),讓學(xué)生充分掌握草圖的拉伸技巧和方法。必要時(shí),教師可引入“草圖的陣列和拉伸”主題相關(guān)的微課視頻教輔資源,利用微課視頻展示更多示范教學(xué)素材,強(qiáng)化學(xué)生直觀認(rèn)知體驗(yàn),培養(yǎng)學(xué)生規(guī)范化操作意識(shí)。
第三個(gè)環(huán)節(jié):學(xué)生在教師指導(dǎo)下開始操作,歸結(jié)出操作存在問題。學(xué)生進(jìn)入草圖的拉伸操作環(huán)節(jié),教師跟進(jìn)指導(dǎo)學(xué)生操作,對(duì)草圖的陣列特點(diǎn)和拉伸要領(lǐng)有清晰把握。比如陣列超過一定數(shù)量,需要增加草圖線條的密度、線條增加美學(xué)問題等,教師組織學(xué)生展開具體的討論,逐漸找到適合的解決方案,確保實(shí)踐操作順利進(jìn)行。在這個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié),教師充分放手,讓學(xué)生發(fā)揮自己的聰明才智,調(diào)動(dòng)學(xué)生參與熱情,這對(duì)有效提升學(xué)生學(xué)科能力有一定幫助。
第四個(gè)環(huán)節(jié):學(xué)生矯正修改,教師及時(shí)給出建議。學(xué)生展開實(shí)踐操作學(xué)習(xí),很容易出現(xiàn)一些操作問題,教師及時(shí)跟進(jìn)學(xué)生實(shí)踐操作學(xué)習(xí)過程,把學(xué)生出現(xiàn)的操作失誤、學(xué)習(xí)疑惑、認(rèn)知錯(cuò)誤作為信息技術(shù)課堂新的教學(xué)契機(jī),從中挑選一些有代表性的失敗案例,引導(dǎo)學(xué)生詳細(xì)觀察,找到造成失誤的原因。糾錯(cuò)修正的教學(xué)方式較為多元,教師基于學(xué)生動(dòng)態(tài)學(xué)習(xí)情況,靈活選擇直接指出問題,指導(dǎo)操作;組織學(xué)生反思學(xué)習(xí),自主糾錯(cuò);設(shè)置集體會(huì)診,合作糾錯(cuò)等不同教學(xué)組織方式,發(fā)散學(xué)生信息技術(shù)課堂學(xué)習(xí)思維,幫助學(xué)生找到準(zhǔn)確的解決問題方法,促使學(xué)生在不斷糾偏操作中形成操作能力。在這個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié),教師結(jié)合操作案例進(jìn)行具體的引導(dǎo),讓學(xué)生對(duì)3D 打印技術(shù)應(yīng)用有了更多實(shí)踐體驗(yàn),并在糾偏改造中形成操作能力。
第五個(gè)環(huán)節(jié):學(xué)生自主創(chuàng)作,展示總結(jié)操作成果。學(xué)生都有主動(dòng)創(chuàng)造的要求,教師給學(xué)生留出機(jī)會(huì),要求學(xué)生根據(jù)操作體驗(yàn)經(jīng)歷,自行設(shè)計(jì)草圖陣列,并通過拉伸設(shè)計(jì)和操作,進(jìn)而全面掌握3D 打印方案的構(gòu)思、設(shè)計(jì)、制作,最終形成完整美觀的模型設(shè)計(jì)、切片和打印。教師放手讓學(xué)生創(chuàng)作、設(shè)計(jì)、實(shí)踐、操作,符合STEAM 教育理念基本要求,與主體教學(xué)也有更多契合,學(xué)生在主體實(shí)踐過程中成長(zhǎng)學(xué)科基礎(chǔ)能力。
3.教學(xué)反思
教學(xué)活動(dòng)貫穿始終,學(xué)生參與熱情很高,并在實(shí)踐體驗(yàn)中形成學(xué)科認(rèn)知,這是STEAM 教育理念極力倡導(dǎo)的,教師執(zhí)行教學(xué)方案時(shí),有意識(shí)對(duì)接STEAM 教育理念,為學(xué)生創(chuàng)造更多實(shí)踐操作的機(jī)會(huì),這對(duì)全面形塑學(xué)生綜合能力有一定幫助。3D 打印技術(shù)自身帶有實(shí)踐屬性,唯有通過反復(fù)操作,才能促進(jìn)認(rèn)知的轉(zhuǎn)化。在實(shí)踐操作中,學(xué)生對(duì)草圖陣列、圖案拉伸、草圖線條交叉等特點(diǎn)有了深刻認(rèn)識(shí),對(duì)模型的長(zhǎng)、寬、高等技術(shù)參數(shù)有了全新了解,這些都體現(xiàn)了STEAM 教育理念落實(shí)的特點(diǎn)。3D 打印讓學(xué)生對(duì)模型構(gòu)建有了全新體驗(yàn),從虛擬變成實(shí)體中獲得學(xué)科認(rèn)知,增長(zhǎng)了知識(shí),培養(yǎng)了實(shí)踐能力,其學(xué)科核心素養(yǎng)有了質(zhì)的提升,教師全面落實(shí)STEAM 教育理念和精神,對(duì)促進(jìn)學(xué)生終生發(fā)展有重要意義。
3D 打印技術(shù)在學(xué)科教學(xué)中有廣闊應(yīng)用空間,學(xué)校教育及時(shí)滲透這項(xiàng)技術(shù),與各種學(xué)科形成對(duì)接和融合,能夠?yàn)閷W(xué)科教學(xué)注入更多活力。特別是STEAM 教育理念與3D 打印技術(shù)教學(xué)的有效對(duì)接,為學(xué)科教學(xué)帶來更多啟迪和選擇,為學(xué)生提供思考和參與的機(jī)會(huì),對(duì)全面提升學(xué)生學(xué)科綜合素養(yǎng)有積極促進(jìn)作用。