3D打印创客教育与学科融合的实践与探索

温胜冬

在基础教育阶段中，3D打印课程的核心是利用易于学生学习的三维设计软件和3D打印技术及将学生头脑中的创意、创新思想更加规范、科学、严谨地表现出来。其中，普及型3D打印机发展至今已经日渐成熟和智能化，学生对打印机的使用已经不存在太大的障碍，而利用三维软件对作品进行尝试设计的能力及创新思维才是“3D打印课程”的核心。除此以外，设计结束后从结构力学、材料力学的角度对设计作品进行不同角度试验并加以改进的过程，也是3D打印课程在基础教育阶段中开设的核心所在。

深圳市大鹏中心小学为加强创客特色建设，深化课程改革，促进学校可持续发展，特制定“3D打印创客教育与学科融合整体实施方案”，力争在2017年成为全市3D打印创客教育示范学校。

在2015年的时候，大鹏中心小学虽然购买了3D打印设计的校外课程服务，利用云计算室和配套的3D打印机、3D扫描仪开展3D打印创客教育，但缺乏将3D打印技术与学科教学有机融合，未能发挥3D打印促进学科教与学的功能优势。为此，我校探索实施“3D打印创客教育与学科融合”方案，促进3D打印与学科课程的整合，逐步实现学生的学习方式、教师的教学方式的变革，从而形成我校的特色之一。

一、2016年的实践与探索

（一）建设3D打印创意工作室

1.创意设计区可容纳50人同时授课，配置50台计算机，主要开展三维软件学习及创意设计、信息技术等课程；

2.创新讨论及加工区可容纳15同时授课，配置3D打印机和各种加工工具，主要是开展3D打印创新讨论及物品打印加工等课程；

3.作品展示区主要是展示学生作品，其中开设一个“交易”区，可供全校师生通过“交易”获得3D打印作品或定制3D打印服务。

（二）整合课程

以学年为单位，对现有的信息技术课课程、综合实践课进行整合，抽出部分课时在3-6年级开设3D打印创客教育课程。

（三）建立学生自治管理3D打印社团

3D打印创意工作室由一名指导教师和一群具有3D打印基础知识和兴趣爱好的学生组成。这些对3D打印具有特长和兴趣爱好的孩子在这里学习软件使用，交流创新想法，并利用打印机为有需求的老师设计和打印作品。另外，社员还对其他学科老师进行培训，让他们了解3D打印的基本原理和作用。

（四）学科融合

3D打印与语文、数学、科学、美术等学科融合尝试。

二、主要案例

案例一：

小学语文中有《赵州桥》一课，语文老师请3D打印社团将缩小版的赵州桥打印出来，另外，还打印了几种不同结构的桥。在上《赵州桥》这一篇课文时，学生就可以捧着赵州桥进行观察，更好地体会所学课文。但授课并没有到此结束，语文老师让学生观察不同的3D打印橋梁的桥墩、桥洞结构，然后指导学生在一条模拟“河流”中进行实验，观察、记录河水从桥下流过的情况，另外还让学生把桥梁放在沙池当中，学生收集各种材料进行布景，营造各种意境。最后指导各小组展开讨论，让学生从不同的角度去把这次的活动写成一篇文章。

案例二：

英语学习的单词记忆一直都是孩子们头疼的事情。自从有了3D打印之后，聪明的老师把许许多多不容易记忆的英文单词在3D软件中建模，然后打印出来做成了一个个立体的小钥匙扣，然后用来奖励给同学，不爱记单词的同学也对精美的钥匙扣爱不释手，挂在书包上，挂在书房里……耳濡目染，单词自然就记住了。这样孩子课间少了追逐打闹，在潜移默化中掌握了单词，提高了学习效率。

案例三：

在现阶段小学科学教学中，实验教学的效果是课堂学习效果的主要体现，课本中的一些实验设计操作难度大，设计也不够科学，致使不少科学实验课耗时费力，而实验效果不佳。为了更好地实验，教师往往会制作一些教具，提高实验效果。例如，在教《风向风速》一课时，教师和几个学生设计了一个风向风速演示仪，但是在制作过程中发现仪器的支架比较复杂，自己不太好加工，后来老师把加工任务交给了本班会使用三维建模的学生，这学生不到一小时就把支架模型在电脑中设计出来，经过一晚上的打印，支架出来了，最后这个风向风速演示仪制作成功，并且作为创客作品参加了深圳市第二届学生创客节的创客作品评选，获得了一等奖。

案例四：

美术科组负责学校的文化装饰，他们就利用3D打印技术，把很多自己想法通过打印技术把它变成现实物品。例如，校园里挂在墙面的创意相架就是老师和学生设计，植物上挂着的3D打印二维码也是学校自己制作的，各种提示语也有不少是3D打印的作品。另外，美术科组在教师节前还举行了全校性的一次美术设计比赛，设计的内容就是创新生活用品，让孩子设计一款生活用品送给自己的老师。美术老师要求学生三人为一组，各自发挥所长，不但要画出外观草图，还要利用123DESIGN软件设计物品的模型，另外文字说明也不能少。

三、结语

总而言之，3D打印是一门课程，而非一个设备。面向小学生开设“3D打印创意工作室”，并非想把孩子们培养成技术高手，而只是想让孩子们通过接触3D打印技术，并在学习过程中运用这一新兴技术，来促进他们各学科融会贯通，提升学习效率。同时，促进他们计算思维、空间思维、设计思维和创新思维的发展，从而形成虚拟世界、实体世界以及学生内心世界的联通，激发孩子们的创造力和想象力。虽然我校特色课程取得了一些成效，在一定程度上提高了学生的动手和参与能力，也获得了家长、学生的一致认可，但如何在未来使创客课程与其他课程更好地融合，是需要继续探讨的重要话题。

【作者单位：深圳市大鹏新区大鹏中心小学 广东】