小学“3D打印技术”进校园的实践与探索

雷玲

3D打印技术（3D Printing）即快速成型技术的一种，它以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可黏合材料，通过逐层打印的方式来构造物体。该技术在珠宝、鞋类、工业设计、建筑、工程和施工（AEC）、汽车，航空航天、牙科和医疗产业、教育、地理信息系统、土木工程、枪支以及其他领域都有所应用。

近年来，在小学部分学科教学中，3D打印技术在校园进活动、进课堂，已成为小学教师非常关注的热点研究课题。在《中国学生发展核心素养》（征求意见稿）中提出科学精神的素养，即个体在学习、理解、运用科学知识和技能等方面表现的价值标准、思维方式和行为规范。一是崇尚真知。重点是学习科学技术知识和成果；掌握基本的科学方法；有真理面前人人平等的意识等。二是理性思维。重点是尊重事实和证据，有实证意识和严谨的求知态度；理性务实，逻辑清晰，能运用科学的思维方式认识事物、解决问题、规范行为等。

国内外教育研究经验表明，3D打印技术在学校教育教学中的应用是培养学生创新意识、科学素养的有效途径之一。2015年西安市教育局发文，将西安交通大学附属小学作为西安市首批3D打印试点学校之一。为了更好地开展此项工作，我校通过文献调研和问卷调查，分析了当前小学生对3D打印技术的认知和接受程度，并尝试一系列有效的教育教学活动来实施3D打印技术进校园。

一、学生3D打印技术的认知现状

为了探索当前小学生对3D打印技术的认识及接受程度和学生的空间观念水平，本项研究设计了调查问卷。针对3-6年级学生，共发出问卷500份，收回484份。从问卷调查数据分析得知，有94%的学生知道或知道一点3D打印技术，认知程度很高。学生知识来源多元化，有46.9%的学生通过看电视或电影了解3D打印技术，通过网络、看书了解的分别占31%和28.5%，此外就是通过教师和家长等渠道获知。

从问卷分析还可知，不同年级学生对3D打印技术的认知程度不同，小学中年级（三、四年级）的学生认知度超过90%；高年级（五、六年级）认知度又有较大的提高，超过95%。这就表明在小学开展3D打印技术科技活动有很好的知识基础和学生认可度。

另外，从问卷调查中还发现了一个非常有趣的现象，即男、女生对3D打印技术的认知程度存在明显差异。对3D打印技术知道的比较多的选项，各年级的男生都超过女生；在回答对3D打印技术知道一点的选项时，各年级的女生都超过男生，这表明男生在知道3D打印技术后容易产生兴趣，喜欢多了解一些知识；而女生更倾向于泛泛了解，没有兴趣繼续深究。这个结论对我们开展3D打印科技活动具有非常重要的指导意义，即除了组织男女生开展参观、观看3D电影外，男生可以开展自主或团队动手创新活动，女生开展一些讲座和教师指导下的团队动手创新活动。

二、3D打印技术校本课程开发及创客工作坊建设

由问卷调查可知，学生已经从看电视、网络和书籍等渠道获得了一些3D打印技术知识，而且绝大多数学生喜欢3D打印技术。这为学校开发3D打印技术校本课程和建设创客工作坊奠定了基础。校本课程开发的目的是通过整合教学内容，培养学生创新意识，教学手段是通过建设3D打印技术实验室设计和制作模型。成立的西安交通大学附属小学创客工坊专门负责附小3D打印技术教育教学试点工作。目前学校已基本建成了学生“创客工坊“，并开始开发3D打印技术和相关学科整合的课程，目前已经开发的教学模型主要有数学函数、科学LOGO设计、乘法口诀表等。

三、开展丰富多彩的3D打印技术系列科技活动

开展内容丰富的学生3D打印技术活动，通过学生自主实践体验、校外参观学习和写参观日记、3D打印技术科技月、学生3D打印技术成果评比和成果展等形式多样的活动，丰富了学生3D打印技术的认识和体验，培养了学生创新意识和实践能力。从2014年开始，学校就开发了3D打印技术创新实践校本课程，每学期采用“请进来、走出去”的体验教育、教学方式。开展学生3D打印技术相关活动，参与学生涵盖全校各年级。

1.让科技走进校园。走进课堂。学校联合蒜泥创客空间共同举办了“3D打印技术进课堂”系列活动。活动中让学生们积极参与讨论3D打印技术，开动脑筋构想自己对3D打印技术的应用。通过这类活动的开展，学生们不但了解了最新最前沿的科学技术，也能亲自参与其中体验创新的乐趣。.邀请西安交通大学机械工程学院、国家快速制造中心实验室邱志惠副教授为同学们进行3D打印技术相关知识的普及与讲解。一至三年级的学生参与了此次活动。

2.组织学生到西安交通大学参观机械制造系统工程国家重点实验室。该重点实验室在3D打印技术快速成型技术方面处于国际先进水平，学生们开展“参观3D打印实验室”主题观摩和体验活动，学习3D打印技术相关知识。同时，该实验室老师还安排学生进行尝试设计3D作品，旨在让学生通过体验，体会到科技可以改变生活，科技可以创造未来，科技其实就在我们身边。

四、加强教师培训做好师资保障

要开展好3D打印技术进校园活动，将3D打印技术融入学校的教育教学活动中，丰富学生科学素养的体验和培养，关键在于学校要有一支善学习、懂技术、勤思考、敢创新的教师队伍。为此，学校非常重视教师培训工作，邀请陕西东望科技发展有限公司总经理陈卫及其团队为全体教师揭秘来自未来的科技——3D打印技术。通过专家讲座、参观交大3D打印技术实验室、主题论坛等形式多样的培训活动引领教师将3D打进技术融入教育活动、进人课堂教学中，让学生充分感知3D打印技术就在我们的生活中，正在各个领域得到广泛的运用，造福人类、推进社会的发展与进步。

为推动3D打印技术进校园活动的开展，学校注重建立健全组织机构，形成了校领导牵头，各部门配合，分管副校长主抓，全校全员参与的格局。设立学校资产委员会负责方案筛选，后勤部门负责采购，教导处负责学生课程与活动管理，创客工坊负责人进行活动设计和活动实施以及课程开发，有力地保障了3D打印技术进校园的有效开展。