摘" 要：3D打印技術(shù)在教育中的應(yīng)用日益廣泛，成為創(chuàng)客教育和STEAM教育的重要支撐。在3D打印教學中往往過于強調(diào)模仿而忽視應(yīng)用，限制了對學生高階思維和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。借鑒陶行知生活教育理念，提出一種新的3D打印教學策略強調(diào)以真實問題為起點、以學生為主體、以實踐貫穿全過程三個關(guān)鍵要素，旨在通過項目式學習促進學生在設(shè)計領(lǐng)域的深度學習和創(chuàng)新能力發(fā)展。提出3D打印項目實施的五個階段，并以“創(chuàng)意書簽”案例進行說明。

關(guān)鍵詞：生活教育理念；3D打印；3D打印教學；項目式學習

文章編號：1671-489X（2025）03-00-04

DOI：10.3969/j.issn.1671-489X.2025.03.0

1" 3D打印教學現(xiàn)狀與對策分析

1.1" 3D打印教學現(xiàn)狀

近年來，3D打印在教育中得到推廣應(yīng)用，其教育價值也逐漸凸顯，它能夠?qū)W生的創(chuàng)意變成看得見、摸得著的作品，成為培養(yǎng)學生創(chuàng)新意識、設(shè)計思維和創(chuàng)新能力的重要載體。許多中小學校已經(jīng)組建3D打印社團，建設(shè)創(chuàng)客空間，開展3D打印實踐活動和比賽。

3D打印在教學中的應(yīng)用主要有兩種模式：1）作

為協(xié)助教學的工具，用于制作增強型的立體教具、學具；2）作為學習的對象，用于建模技能的學習，或者作為開展學科融合或STEAM教育的載體。本文所指的3D打印教學指的是后者，目的在于提升學生的知識整合和實踐能力。現(xiàn)階段很多3D打印教學實踐仍是教師教授一個模型制作步驟，學生通過模仿完成設(shè)計，僅停留在學習軟件、學會建模的層面。學生只是被動地接受知識和反復(fù)地強化訓練，對知識的掌握程度只達到了知道和理解層次，由于缺乏實踐運用，學生很難達到應(yīng)用、分析、綜合這些認知層次，更不用說創(chuàng)新能力、問題解決能力和跨學科能力的培養(yǎng)。

1.2" 對策分析

為解決3D打印教學中存在的問題，首先要認識3D打印的本質(zhì)，進而找到解決路徑。3D打印是創(chuàng)意物化、價值提升的過程，其核心環(huán)節(jié)是3D建模，而3D建模的前提和關(guān)鍵是創(chuàng)意。創(chuàng)意以設(shè)計思維為支撐，要求學生發(fā)現(xiàn)問題，在創(chuàng)意思考的基礎(chǔ)上將問題分解，主動學習學科知識，為解決問題設(shè)計產(chǎn)品和方案，最終制作出3D模型并展示給教師和同學。

由上可知，3D打印教學要實現(xiàn)高階能力的培養(yǎng)就要關(guān)注生活中的真實問題，讓學生在分析、設(shè)計和制作的過程中習得并整合運用建模知識，也就是強調(diào)“做中學”。這正與陶行知先生的生活教育理念相符，其中的“生活即教育”“社會即學?！焙汀敖虒W做合一”三大主張，為3D打印教學指出了實施途徑和方法。

1）“生活即教育”思想揭示了3D打印教學的起點，即解決的問題要與實際生活緊密相連，也就是要建立生活本位意識，讓學生在面對真實問題時運用生活經(jīng)驗，并通過學習知識加以解決，從而提升3D建模為生活服務(wù)的意識，激發(fā)學生的學習主動性。

2）“社會即學?！彼枷霐U大了3D打印教學的范圍和資源?！胺秶币环矫嬷竼栴}的來源可以是社會中的各類問題；另一方面指學生身份的多樣

性，既是問題的提出者，也是問題的調(diào)查者、解決者和評價者，以不同的身份參與學習過程，突出了學生的社會性和主體性，有助于提升學生的多項技能，為其終身學習打下基礎(chǔ)?！百Y源”一方面指學科資源，即在解決問題過程中涉及的其他學科的知識，這是由社會真實問題的復(fù)雜性和綜合性所決定的；另一方面指社會資源，學生可根據(jù)需求向?qū)W校之外的群體尋求幫助，如父母和專業(yè)人士，也可以進行實地考察，這有助于提升學生的社會參與度和批判性思維能力。

3）“教學做合一”思想為3D打印教學指明了教學方法，是“真知識”的源泉。強調(diào)“做”的重要性，正是對目前3D打印教學中的弊端的回應(yīng)，一方面可以消除傳統(tǒng)教學中脫離生活、脫離社會、脫離實際的弊端，另一方面可以把單純傳授書本知識的教學轉(zhuǎn)移到著重培養(yǎng)學生實踐能力和創(chuàng)造能力的軌道上來[1]。

2" 基于項目式學習的3D打印項目實施過程

2.1" 為何選擇項目式學習

綜合生活教育理念的三大主張，可以將解決現(xiàn)有3D打印教學中的問題的途徑總結(jié)為：“以真實的生活問題為起點”“活動以學生為主體，強調(diào)社會性和綜合性”“以實踐貫穿全過程，注重真知識和創(chuàng)新能力的習得”。3D打印是以設(shè)計為核心，以產(chǎn)品或者作品為產(chǎn)出的活動，也就是說其本身具有很強的實踐性。

要解決現(xiàn)有3D打印教學中的問題，一方面需要摒棄傳統(tǒng)灌輸方式，采用注重實踐的方式；另一方面教學活動要圍繞真實問題展開，不能以技術(shù)為本位，要以技術(shù)應(yīng)用為本位，讓知識落地，培養(yǎng)學生的應(yīng)用能力和創(chuàng)新能力。

筆者認為可以采用項目式學習，因為它是一套系統(tǒng)的教學方法，是對復(fù)雜、真實問題的探究過程，也是精心設(shè)計項目作品、規(guī)劃和實施項目任務(wù)的過程。同時，它更是一項鼓勵學生和教師深入挖掘?qū)W科知識、擺脫填鴨式教學、努力掌握學科和大綱基礎(chǔ)概念和認知的教學法[2]。其特點主要表現(xiàn)在以下三個方面。

1）真實性：從具有挑戰(zhàn)性的問題開始。在真實的項目背景下學習，學生的主動性被激發(fā)，用更開放的、有創(chuàng)造性的、創(chuàng)新的學習模式來替代死記硬背的學習[3]。

2）綜合能力培養(yǎng)：復(fù)雜但真實的問題來源于現(xiàn)實，就意味著問題是多學科交叉的。學生在完成每一個項目的過程中，需要自主學習并運用標準化的學科知識，培養(yǎng)自己的批判性思維能力、解決問題的能力、團隊協(xié)作能力和自我管理能力[4]。

3）以理解和應(yīng)用為目的：項目式學習的目標是深入學習，掌握知識和概念。做事和學習兩者相互貫通，但是重點必須最終落在學生掌握的內(nèi)容上。項目活動是手段，知識和理解是目標。此外，項目式學習不僅注重培養(yǎng)學生的理解力，更強調(diào)理解力的運用。學生需要能夠靈活運用所學知識來思考和分析當下的問題、解決新的問題。

2.2" 項目式學習實施過程

通常，一個項目會經(jīng)歷四個階段：啟動項目、調(diào)查研究、產(chǎn)品開發(fā)與評估反饋、產(chǎn)品展示[2]。

第一階段中要引入項目問題，讓學生明確有關(guān)課題的問題和他們的任務(wù)，并完成小組或團隊建設(shè)。

第二階段是調(diào)查探究，獲得知識和技能。教師的主要工作是幫助學生通過查找和使用資源盡可能獨立地解決問題；在必要情況下，為他們提供協(xié)助，包括直接指導；監(jiān)督學生團隊的工作，指導他們或進行必要的干預(yù)。

第三階段是開發(fā)、評論和修訂作品。該階段是項目的核心階段，學生往往會來回反復(fù)于第二階段和第三階段。由于學生在這一階段要創(chuàng)造和改進他們的作品，因此這一階段占用的時間比較多。

第四階段的產(chǎn)品展示是項目的重要結(jié)尾。這是學生展示自己的機會，他們將利用所學的知識、批判性思維和相關(guān)技能來解決問題。在項目最終演示結(jié)束和所有產(chǎn)品都上交后，要讓學生回顧項目，鞏固所學到的內(nèi)容，并將其與他們已經(jīng)知道的內(nèi)容以及其他主題和想法聯(lián)系到一起。

2.3" 3D打印項目實施過程

在3D打印教學中，兼顧其教學實施特點和教學對象、課時、場所的特殊性，需要對以上四個項目階段進行調(diào)整。同時，為了幫助學生理解項目學習過程，筆者將3D打印的過程分成五個階段，分別是確定項目主題、進行方案設(shè)計、3D模型制作、作品分享、評價與反思，如圖1所示。

2.3.1" 確定項目主題

在首次實施項目學習時，可先由教師提出情境問題，學生對問題進行獨立思考，然后教師將學生的思考在黑板上進行梳理，并引導學生進行頭腦風暴，以產(chǎn)生更多想法。在此基礎(chǔ)上，學生根據(jù)自身興趣進行分組，并確定小組的主題。在學生熟悉項目學習過程和小組成員穩(wěn)定后，小組在這一階段的研究問題和思考便形成了，也就是每個小組解決的問題會呈現(xiàn)多樣性，相應(yīng)的項目主題會產(chǎn)生異化。因此，每個小組都需要對各自的研究問題和討論結(jié)果進行匯報。這一階段會占用一課時，重點在于通過討論確定主題和初步的實現(xiàn)方式。

2.3.2" 進行方案設(shè)計

學生根據(jù)確定的主題進行調(diào)查研究，思考如何利用3D建模解決問題。小組成員分工完成問題梳理、分析過程記錄、平面草圖設(shè)計、3D建模關(guān)鍵操作分析等任務(wù)，這一過程中會用到多學科知識。教師要統(tǒng)計每個小組的方案，并提煉出每組在建模時會進行的細節(jié)操作和可能達到的效果，為下一階段的3D建模重點內(nèi)容進行備課；同時為避免方案過于復(fù)雜，要適時引導學生進行簡化。這一階段會占用一課時，學生要不斷對方案進行修改，甚至還需要利用課后時間進行。

2.3.3" 3D模型制作

學生需要對前一階段形成的草圖進行3D建模，將平面圖轉(zhuǎn)化成立體圖。因此，教師首先要對可能用到的重點建模知識進行講解和示范，并針對不同小組的方案進行個別指導。這一階段會占用一課時，學生需要根據(jù)小組的分工和設(shè)計方案獨立完成3D模型設(shè)計，有的小組可能還需要對草圖和方案進行調(diào)整。

2.3.4" 作品分享

每個小組將項目實施過程中的問題、解決思路、設(shè)計方案、3D模型等內(nèi)容通過一定的方式匯報給教師和同學，尤其要強調(diào)其創(chuàng)新點和獨特性。這一階段會占用0.5課時，在別的小組進行分享時，其他小組可以進行提問并作記錄，為后續(xù)的評價作準備。

2.3.5" 評價與反思

分享環(huán)節(jié)結(jié)束后，每個小組對其他所有小組分別進行評價，并最終評出最優(yōu)小組。接著，教師可以指導學生反思所學內(nèi)容，并仔細收集學習反饋，獲得的數(shù)據(jù)可以用于規(guī)劃再次教學。

3" “創(chuàng)意書簽”項目實施過程

該項目實施之前，學生已經(jīng)學習了立體圖形和平面圖形的設(shè)計、移動、抽殼、相減等命令，初步形成了3D建模思路。由于這是首次項目活動，所以提前向?qū)W生介紹項目開展過程和方式，整個項目的實施需要四個學時，此外學生還需要利用一些課后時間進行修改和完善。

3.1" 確定項目主題

3.1.1nbsp; 問題情境

學校的3D打印社團要推出一期以“書簽”為主題的展覽活動，現(xiàn)在向大家征集作品，書簽形式和內(nèi)容不限，創(chuàng)意作品將有機會入選并參加校內(nèi)

展示。

師：大家如果要入選，需要解決的問題是什么？

生：什么形式和內(nèi)容的書簽才有機會入選呢？

師：下面請大家根據(jù)自己的興趣進行獨立思考，并在紙上羅列。

生：各自進行思考，并表達自己的想法。

師：在黑板上整理學生提到的想法。

3.1.2" 形成小組，討論交流

學生根據(jù)黑板上的梳理初步組建小組，并交流呈現(xiàn)方式和內(nèi)容。例如，有的小組是“游戲”主題，那就要討論要呈現(xiàn)游戲的哪一方面，具體內(nèi)容是什么。這個階段需要十分鐘左右的時間，學生邊交流邊記錄。

3.1.3" 小組分享，形成初步設(shè)想

每個小組將討論后的結(jié)果進行分享，教師要進行記錄。有時會有幾個小組選擇同一個主題，要加以鼓勵，這樣方便后期進行比較。

3.2" 進行方案設(shè)計

3.2.1" 分組繪制草圖

每個小組根據(jù)前一階段的主題設(shè)計書簽的平面草圖。由于小組成員分工不同，可以是一個或兩個擅長繪畫的學生進行設(shè)計，一個學生將分析思路和想法整理成文字，而負責3D建模的學生則要根據(jù)草圖思考如何實現(xiàn)。

3.2.2" 注意事項說明

教師根據(jù)巡視過程中發(fā)現(xiàn)的問題，提示一些設(shè)計中的細節(jié)。比如，書簽的外形、尺寸、厚度要先確定好；書簽中哪些地方是實心的、哪些是鏤空的；線條最好能形成封閉效果；適當對草圖進行簡化，方便后期3D建模。部分小組作品草圖如圖2所示。

3.3" 3D模型制作

3.3.1" 重要建模知識講解

教師根據(jù)第二階段的草圖提前備課，主要內(nèi)容包括直線和曲線命令、繪圖平面的選擇、抽殼、相減、鏤空效果設(shè)計技巧、實心和空心的設(shè)計技巧等。

3.3.2" 學生制作3D模型

在理解重要建模知識后，負責3D建模的學生根據(jù)草圖進行設(shè)計。在設(shè)計過程中可根據(jù)實際情況修改草圖，也可以向教師求助。有的小組的草圖屬于“系列”，那就需要多人同時完成建模工作。部分小組建模作品如圖3所示，最終的作品已經(jīng)通過3D打印機打印出來。

3.4" 作品分享

為了更好地展示小組實踐過程，學生需要將整個過程中的設(shè)計思路、問題解決過程、草圖、3D模型進行呈現(xiàn)，可以采用PPT或者電子書的形式。最后以“拍賣會”的方式進行展示，所以需要提煉出亮點和創(chuàng)意。別的小組參與購買，價格從一角開始，最后的拍賣價格便是小組的展示環(huán)節(jié)得分。

3.5" 評價與反思

展示結(jié)束后，根據(jù)每個小組的得分進一步開展分析與評價，可以由教師或者學生進行優(yōu)缺點分析。每個小組結(jié)合他人評價進行反思，提出可以改進的地方。

4" 基于項目式學習的3D打印教學實踐效果

通過開展基于項目式學習的3D打印教學實踐，不僅解決了目前3D打印教學中的問題，還能看出兩個方面的變化。

4.1" 學生的綜合能力有所提升

在這個過程中，學生的小組合作、自主學習、知識應(yīng)用、創(chuàng)新設(shè)計、活動參與等能力都有提升。從小組作品可以看出，從確定主題到方案設(shè)計和建模，再到展示與評價，離不開成員的合理分工、高效溝通和勇于擔當。由于每個小組的主題不同，教師只是講解重點知識，學生要想出色地解決問題，離不開自主學習，同時也對學生的知識應(yīng)用能力和創(chuàng)新能力提出了更高的要求?；谡鎸崋栴}的活動讓學生的參與性更強，尤其最后學生還要作為評價者參與其他小組的項目，從而能更全面地認識自己項目的開展情況。

4.2" 知識針對性強，教學效果有提升

在這個過程中，教師對知識點的選擇有的放矢，重難點更加明確。其中的知識是為解決項目問題而產(chǎn)生的，其應(yīng)用性更強，便于學生掌握其應(yīng)用情境。在建模過程中，學生能準確感知難點，并通過思考或轉(zhuǎn)化加以解決。小組作品是整個項目的精華，以更加具體和直觀的方式代表著學生的付出和他們對知識的理解應(yīng)用。

5" 結(jié)束語

基于項目式學習的3D打印教學擺脫了知識學習與應(yīng)用脫節(jié)的問題，真實的問題情境讓學生的學習更加自主和高效，項目作品更具創(chuàng)意和綜合性。當然，還有需要改進和完善的地方，比如，教師的引導如何做到及時和準確、小組活動如何更高效。此外，在實施過程中筆者還發(fā)現(xiàn)，由于每個項目所涉及的知識不同，還需要對3D建模知識進行整合。

6" 參考文獻

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[2] 巴克教育研究所.項目學習教師指南：21世紀的中學教學法[M].任偉，譯.2版.北京：教育科學出版社，2008.

[3] 霍玉秀.基于“項目式學習”模式與學生綜合能力的培養(yǎng)[J].語文學刊（外語教育教學），2013（11）：96-97，105.

[4] 胡紅杏.項目式學習：培養(yǎng)學生核心素養(yǎng)的課堂教學活動[J].蘭州大學學報（社會科版），2017，45（6）：165-172.

*項目來源：本文系江蘇省教育科學“十四五”規(guī)劃重點立項課題“基于大概念的項目化學習九年融貫式設(shè)計與實施研究”（B/2021/02/60）、蘇州市陶行知研究會“十四五”一般課題“人工智能校本課程生活化開發(fā)的研究與實踐”（SZTY21-0246）的階段性研究成果。

作者簡介：閆妮，一級教師；李楠，二級教師。