浅谈3D打印课程的纵横拓展

摘 要：3D打印作为一门20世纪以来的新科技，近年来在教育、建筑、考古、医学、服装、制造等领域融合运用与发展。本文3D打印作为一门劳动与技术课程，为适合目前学生和教者，从教育教学实践角度，着眼已有教材，对3D打印课程的纵横拓展谈了一些想法和尝试，并对此进行了分析，希望给相关工作的实践者与研究者提供借鉴。

关键词：3D打印; 课程; 纵横拓展

中图分类号：G623.58            文献标识码：A   文章编号：1006-3315（2019）9-023-002

国家的兴旺发达，要有符合国情的政策体系;社会每个人的成长和发展也要有量身定制的引导方法。中小学生作为一个社会新生力特殊群体，是未来的主力军，他们对自己的未来充满了幻想和期待，这时候需要引导他们向正面积极方向发展。中华美德教育故事比比皆是，如孟母三迁、头悬梁锥刺骨等，对学生起到了正面积极的思想教育引导。现如今笔者作为一名普通的劳动和通用技术课程的实训教者，如何将自己教的3D打印课程真正适合学生，真正激发调动学生兴趣爱好，引导好学生了解新科技，最大程度挖掘出3D打印课程的魅力和学生的潜能，从而使学生获得成就感和自豪感呢？这是一个需要笔者漫长而持久思考的问题。

经过近3年的一线课程实施，目前有23所直属初中劳动技术课程和7所高中通用技术课程在笔者工作的中心开展运行，笔者认为3D打印课程现如今可以有一个纵向横向拓展，改变以往单一学校教育，以此来适合目前的学生和教者。近年笔者和同事们外出参观相关3D打印企业，发现3D打印现实发展面越来越广，发人深思，由此深刻感觉到课程其实可以有更多尝试，更加确定了自己的拓展方向。在此笔者浅谈一下课程方面的纵横拓展思路，也算是对教学课程一段时间下来的总结和思考，希望和大家一起分享，可以给大家提供一些借鉴。具体如下：

一、3D打印课程纵向拓展

纵向拓展顾名思义就是根据每个学校具体情况有选择性地设置不同难度的主题任务，之后讲解关键点，接着让学生围绕主题查资料、自由发挥，最终完成某个学校集体制作任务。这种拓展主要联结了学生个体、小组和学校，这种方式比较适合初中学生。去年8月初中课程修改方案已将类似这样的主题元素加入到教案中，目前正处于实施阶段。

不同主题的设置是对学生和教者的考验。主题要有现实性，最好又要高于现实，丰富而又充满想象力和创造力。这就要求在基础内容不变的前提下，在创新难点的地方对内容作补充，随之就要花费较多的时间和精力，这是新时代对学生和教者的要求，知识永无止境，唯求日新月异，不断更新自己，有所进步。

去年9月某初中劳动技术课程以教师节为主题进行集体创作，实施效果明显。将本来单独的学生个体或小组，通过集体选择，集体创作，将所有人都融合进来，充分发挥了每个人的特长，也增强了组内合作和班级团队合作意识，同时也引发了对主题内容的深层思考，最终作品可能略显稚嫩，但却是整个班级学生们挥洒汗水和集体智慧的结晶，难能可贵。

再比如，学校同学组与组之间联合创作的“五福临门灯”立体创作，加入了电子电路LED小灯。作品将3D打印与物理课上的串联电路相结合。通过制作，同学们一方面了解了3D打印的基本手绘立体模型的技法，另一方面也实践运用了物理课上学习的串联电路，学会了电焊简单电路。最后学生发出由衷的感叹，原来“生活中一些场景和事物其实可以用3D打印这种新的科技手法去还原它，并且美化和调整它”，这样做更加形象逼真;学习3D打印还可以和很多技能结合，这样创作的东西更有灵动性，有时也更具实用性;理论与实践相结合，让学生们对相关课程内容有了更多的理解和领悟。

3D打印是一种工具，它并不是孤立的，从课程内容本身上可以有很多延伸，也可以和其他课程相融合延伸，这样从实践入手，让学生去理解掌握更多的知识，真正印证了理论家杜威的“从做中学”的教育教学理念。3D创作不应有过多的限制和约束，而需要将限制和约束打破，天马行空，自由发挥，这样可以让课程向纵向发展，也可以让学生通过课程本身找到自身的潜力，让每个学生都有切实的收获，由此产生喜悦感、成就感，对未来充满信心和力量。

二、3D打印课程横向拓展

横向拓展就是希望在某个任务要求趋动下，将学校与学校之间联系起来，而不是孤立脱节，通过对作品的完整性和延续性的集体诠释，最终完成任务。

目前每个学校有18个课时，从学校数量和课時总量来看，已远比试运行期间多了，在不影响教学、遵从教学目标的前提下，怎么样将这些学校归整？充分利用时间，完成相应任务，是可以值得好好思考的。

3D打印现状是打印时间比较长，比如打印一个1立方厘米的正方体需要5分钟左右，如果打印较大模型时则需要更长时间。除去上课分配任务、讲解软件建模过程、演示打印机器操作等时间，实际上每个学校学生真正使用机器打印时间不多，而如果单纯一味只讲上述内容，是体会不到3D打印带来的刺激和兴奋感的，（下转第8页）

（上接第23页）也体会不到3D智造带来的现实感和延续性。如果3D打印时间过短，作品太迷你，也无法真正体现出作品的呈现感，缺乏视觉冲击力，就会感觉3D打印就只能打小件，无法体会到3D制作的巨大潜力。为此笔者做过很多尝试。

1.通过直接打印大件来拓展

此种方法想象是可以的，但现实是受到机器、外界因素牵制太多，最终导致无法正常实现。尝试这种方法的状况是这样的：

（1）打印机打印1-2小时，往往无法正常打印下去，或停了或打印跑偏。造成这种情况的原因是多方面的，有时突然停电，或者长期的运动会导致数据的读取没有到位，或者没有材料需要补足等等。而如果使用不间断电源或高性能机器来改善的话代价又过高，升级更新换代机器需要一个时间过程。

（2）打印过程需要关注，而有时长期的关注会给人带来疲劳感。如果不关注吧，可能会出现没有材料或打印异常。如果这些异常没有正确及时处理到位，就会造成打印停滞或材料浪费。

所以此种方法操作目前实现有些困难。

2.通过切割大模型来分批打印

此种方法是可行的，但是切割后分批打印操作过于简单，只要查错软件简单设置即可，而如果这样做，学生就缺乏去真正建模的过程，如果不建模，就无法增强他们的空间感和操作性。知识性不强，可以偶尔尝试。所以此种方法不适合整合创作。

3.借鉴拼装原理分别打印

用此种方法一方面和去年课程修改增加的平面设计知识点相融合，另外一方面又可以完成一个共同的主题，分时分段，最终整合，这种方法更可以体现出3D打印的连续性和长期性。

教师首先规划主题内容，将拼装项目编好号，确定好整体内容的尺寸和口径，统一设计理念，确保今后整合的模型是一个完整的相互协调的作品。之后每个学校每个组在上课期间通过随机抽号的方式选定各自的拼装部分，公平公正，接下来根据统一的设计理念创作并完成打印。最后将所有学校的作品整合在一起，就构成一件完整的作品。比如中国地图、公鸡模型、“我从春天来”、小狗模型、机械手臂等，这些创作无不体现这一思路。而中国象棋、Q版国际象棋也是横向拓展的典型案例。

从实践操作情况和结果来看，横向拓展连接了学生个体、小组、众多学校，融合的人更多，需要兼顾的也更多，最终呈现的作品显而易见会倍感珍惜，爱不释手。目前此拓展在高中课程中已实施了一段时间，效果显著。

三、结束语

课程的纵横拓展不是一成不变的，在课程实施过程中可以根据情况灵活运用。它是单一项目教学的一种有力的补充和拓展;它保留了课程本来有的知识点和任务趋动;它选择了贴合现实又高于现实的各种难易不同的主题任务，因材施教，纵横巧妙拓展，更有利于调动学生的积极性，尽可能让更多的学生参与其中，让学生真切感受到3D打印之美，从而发现自身的闪光点，增强自信心，获得满足感和成就感。

以上就是笔者对3D打印课程纵横拓展的思考和尝试，课程实践过程中还有很多不足的地方，希望通过后期的不断改进和探索能得到优化提高，也欢迎各位阅读者能来看一看，相互交流。