基于3D打印的小学创客教育课程的探究

文/深圳市宝安区桥头学校 邓丽娟

3D打印技术起源于美国，始于19世纪末形成的照相雕塑和地貌形成技术，是一种以数字模型文件为基础，运用PLA、ABS或粉末、金属、塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。随着创客教育的兴起以及3D打印技术的不断进步，这一技术在教育领域的应用得到大力推广，在教育教学中适当应用3D技术，可以激发学生的学习兴趣，带来实践与理论、知识与思维、现实与未来的相互结合，增强学生的实际操作能力。

一、3D打印的教育应用案例

(一)开设社团活动、兴趣班

各校通过开设社团活动的形式进行授课，每周二到周五下午四点半组织学生参加3D打印社团活动。老师的主要任务是不断探索使用方法，指导学生利用建模软件进行设计。

以设计“个性化笔筒”为例，在3D打印社团活动中，老师通过导入“开放性3D立体模型案例”，教学生使用3D建模软件，引导学生用不用的方式完成同类型的3D立体模型作品。以今年新冠状病毒疫情为创作背景，让学生制作新冠状病毒或者白衣天使的文具笔筒，制作“个性化疫情笔筒”前，应设计好草图，规划好笔筒的各个部分，利用简单的数学运算对笔筒各个层次的高度进行求和，计算好笔筒的各个部分叠加后的高度，以保证草图设计的精准性；草图绘制完成后，在3D One建模软件中，分别设计各个部分，将草图建模成立体模型；建模完成后，进行师生点评，学生间互评的方式，继续完善模型的构建。

在社团活动、课后兴趣班中，教师通过导入有趣的3D打印教学主题，让学生发现生活中或者其他学科的模型，使学生能够独立设计作品，激发学生的学习兴趣，培养学生的创新思维与能力。

(二)由公司到校开展课程培训

由专门的培训公司到校内对学生开设3D打印课程，为学生提供专业的指导。课程的目标是培养学生对立体设计及打印的兴趣，启发创作思维发挥创意，建立对3D设计软件操作的基础，培养学生实践操作能力，这种以公司到校进行培训的形式，可以给学生更加专业的技术指导。

(三)3D打印技术与学科课程相融合

有学者提出3D打印与学科教学相融合。比如在语文课上充分运用3D建模软件建立兵马俑三维模型并插入到课件中，让学生能够自己动手360°观察兵马俑的各方位形态，真正体现了互动课堂自主探究的实质意义；在数学课上，利用3D打印技术打印相关的数学几何体进行教学，利用3D建模的“环绕观察、移动、透视”等基本功能，不重复、不遗漏地数出拼搭出的复杂立体图形所用的正方体个数；在美术课上，学生可以将平面设计的作品或不易保存的创作作品，制作成三维立体的艺术品，比如版画的制作和泥土作品的制作。

二、对3D打印创客教育课程的问题与挑战

(一)创客教育理念与我国的应试教育

我国传统的应试教育仍然以高考成绩为主，家长担心学生参加创客教育活动会影响孩子的考试成绩，进而会阻挠学生参加。因此学校要先处理好创客教育与考试成绩的关系，消除家长的担忧，用事实证明创客教育不但不会影响学生的学习成绩，还会帮助学生全面健康发展。

(二)缺乏专业的3D打印教师

随着创客教育的普及，学校缺乏专业教师的问题也日益凸显。学校基本设备不健全，工具、教材参差不齐，教师大部分没有接受过专业的培训，开展创客教育取得效果也不显著。没有教材，没有配套的设备，教师一边网上学习，一边给学生进行授课，大大降低了教学的质量。而且大部分教师还有繁重的工作任务，第一次接触3D打印技术，普遍接受度低，3D打印课程还需要教师重新探索设计新的课程计划，这对于教师来说也是一大困难。

(三)创客教育课程开设处于初期

创客教育课程开设仍然处于萌芽期，3D打印创客教育课程暂时只是学校的社团活动，还没有成为一门正式的课程，缺乏系统的教学设计与教学文本，这种状态下的教学，会随着时间的推移慢慢被忽略，从而影响课程质量。因此，转变课程的形式，让课程规范化，定期将学生设计的3D设计图打印出来进行展示，收集学生制作的作品，做成一门课程，而不仅仅只是一门社团活动。

教师要积极参与构建包含3D智能学习、交互式学习的新型教育体系，建立以学习者为中心的教育环境，实现传统教育和创新教育的融合，提高学生的创新能力，培养学生的创客思维，让学生得到全面发展。