基于PBL教学模式的3D打印课程开发与实践

摘 要：3D打印课程是学生创客教育中最为重要的分支，将学生的创造思维、创新思维融合到一起，并借助快速成型技术，以实体化的模型将学生的作品展示出来，是信息技术创客教育的革命。将PBL教学模式应用到3D打印课程实践中，有效提升了3D打印课程教学效果，提升了学生的实践动手能力、创新能力。文章以3D打印课程为研究切入点，对PBL教学模式在其教学中的具体应用进行了详细的研究和分析。

关键词：PBL;创客教育;3D打印课程;开发与实践

创客教育是近几年在美国兴起的一种创造性活动，鼓励学生充分借助生活中的各种常见材料、计算机设备和程序等，充分借助自主动手的形式，或者指导学生与他人进行合作，共同创造出产品，进而实现学生创新能力、实践操作能力的提升。3D打印课堂作为创客教育中的重要组成和分支，全面加强3D打印课程教育，不仅仅是提升信息技术教学质量的重要途径，也是实现创客教育的关键。

一、 PBL教学模式及应用优势

PBL教学模式是一种全新的课堂教学模式，是由美国学者所提出来，并在日后的课堂教育中得到了广泛的应用。与传统的课堂模式不同，PBL教学模式下突显了学生的主体，并且教师的角色转变为学生学习的引导者。具体来说，PBL教学模式中，教师按照小组合作的原则，将全班学生划分为几个学习小组，引导小组内成员结合所设置的问题，通过讨论、合作的形式，对其进行分析和探究，最终实现问题的有效解决。

新时代素质教育背景下，对人才的培养质量提出了更高的要求，要求教师在课堂教学中，不仅仅要重视基础知识教育，还要在此基础上关注学生的实践操作能力、创新能力等，培养出一批高质量的复合型人才。PBL教学模式与3D打印课程都旨在培养学生的实践操作能力、创新能力，是提升高质量复合型人才的必然选择。PBL教学模式相对于其他模式，更能够体现学生的主动性，彰显信息技术的学科价值。PBL教学模式与3D打印技术融合则是在具体的3D打印课程教学中，教师结合教学内容，以学生的实际需求作为切入点，结合学生已有的知识和经验，精心设计项目任务，引导学生在项目完成中，举一反三，提升自身的综合素养和创新能力，最终实现创客教育。

二、 基于PBL教学模式的3D打印课程开发与实践

基于PBL教学模式的3D打印课程中，笔者将3D打印课程基于PBL这一全新的课堂教学模式中，立足于教学内容，学生的实际情况，围绕学生实际生活中的真实需求，精心设计了一个教学情境，学生在这一情境中，结合自己已有的经验，通过网络探究、社会调查等，搜集相关的资料，并经过共同分析，最终完成问题的解决。对此，笔者结合梳子的微创意这一3D打印课程内容作为切入点，对基于PBL教学模式的具体设计和开展进行了详细地研究和分析。

（一）结合生活创设情境，确定项目

在PBL上课初始阶段，由于课程刚刚开始，多数学生都不能以最好的状态进行到学习中，在上課之前教师可以结合教学内容，学生的实际情况，精心设计一个教学小视频或者小故事，将其作为课堂的开始，进而引领学生进入到特定的情境中，使得学生明确自己所要研究的问题，进而保证3D打印课程的教学质量。就本节内容而言，由于梳子是学生日常生活中最为常见的生活用品，教师就以此作为出发点，引导学生回想自己见过的梳子有什么特点，你喜欢什么样的梳子？通过这一生活情境的设计，最大限度激发了学生的创作欲望，促使学生积极主动参与到创作中。

具体来说，在这一情景中，教师通过“你的梳子有什么共同点”这一问题，引导学生对自己以前的梳子、正在使用的梳子进行回想，或者对教师所带的梳子进行观察，并据此将梳子的结构、功能和实现方法得出来。之后，引导学生积极参与到其中。学生会根据自己的生活经验，构建初步设想，将自己需要打印的梳子样式、颜色确定下来，并通过3D打印技术将自己的想法付诸现实。

（二）头脑风暴，激发思维

在借助PBL对3D打印课程进行教学的时候，在确定完教学项目之后，教师必须要充分借助头脑风暴这一形式，引导学生紧紧围绕项目进行思考，并构思自己的创作方向，最终培养学生的创新思维。以本次教学为例，笔者在确定好项目之后，就给学生准备了一些调查渠道，引导学生借助网络这一载体，对梳子相关的文化、功能等进行了解和研究，并借助淘宝这一网络途径，对梳子的品牌、造型进行感知，进而引导学生对生活中各种各样的模样进行仔细地观察。如在材质上，梳子可以分为木质梳子、塑料梳子、角质梳子、多功能梳子等;在颜色上，梳子几乎涵盖了各种颜色，还有的梳子为木质、角质等自然纹理和颜色;在造型上，除了常见的条形、月形、柄性外，还有花鸟、人物、镶嵌等形态各异的造型等等。在掌握梳子的基本信息后，接着，教师组织学生紧紧围绕这一项目，开始头脑风暴式的引导，引导学生自己思考，明确自己的创作方向，引导学生在梳子实用功能的基础上，对梳子的造型进行创新设计：有的学生在月形的基础上设计雕花的造型，体现出梳子古朴、醇厚的内涵;有的学生在条形梳子上加入现代简洁元素，将自己对梳子轻柔、典雅的样子描绘出来;还有的学生设计异形梳子，彰显独特的个性等等，通过这样的引导，可以提高学生的主动性，进而实现学生设计思维的培养。

（三）小组合作，制订计划

在制订计划的时候，教师在对学生进行分组的时候，应立足于班级中多数学生的特点，按照“同组异质、异族同质”的原则，全班学生进行科学、合理划分，确保每一个小组中学生成绩有好有坏，积极鼓励小组中每一个学生都能积极参与其中，并结合某一问题共同研究等，最终实现这一项目的完成。教师应该引导学生在合作的过程中，完成以下的内容，小组探究合作的时间进度，各个小组成员之间的分工内容等等，并填入下表。

同时，各个组员在模型设计的过程中，应该将模型设计的依据，具有的特点，运用的元素进行简要分析，并画出草图，这样更有利于学生之间进行交流和改进，制订出合理的项目计划，将自己的设想通过3D打印机实现。

（四）活动探究，实施项目

PBL教学模式在课堂教学中的应用，彻底改变了传统“灌输式”教学模式下的弊端，并彰显出极大的应用价值，真正实现了学生问题解决能力、思考能力、实践操作能力的提升，同时也促使小组成员在讨论的过程中，实现了思维的碰撞，激发了学生创新意识的培养。教师在学生制订计划的基础上，指导学生实施项目，分析和解决实施过程中的一系列问题，进行探讨和研究，以顺利完成计划目标，打印出作品。以本项目研究为例，教师指导学习小组的学生，结合创作的主题，引导小组成员利用主题头脑风暴的原则，并利用3D one 软件进行建模。在这一过程中，小组中的每一个人都可以将自己的想法提出来，共同对构思进行梳理，并紧紧围绕3D打印技术的难题形成解决的方案，最终对其进行有效地解决，如下图中学生构建的模型。而在这一过程中，教师还可以准备足够量的微课，供小组学生在学习时的需求。

（五）项目完成，展示成果

3D打印课程最大的优势就是学生将自己的作品创作出来之后，可以借助实体化的模型将所创作的作品展示出来。在这一过程中，学生看着自己的作品慢慢成形，针对3D打印的原理就会自然明确，并且在这一过程中，学生还会形成强烈的成就感，而这份成就感恰恰是激发学生进行学习的源动力。

具体来说，小组成员在制订好完成计划之后，就充分借助小组合作的形式，引导每一個成员在明确任务的基础上，共同协作完成这一项目。当学生将自己的作品设计、打印出来之后，将成品展示在小组成员面前，并由小组成员共同对其进行评价、提出问题、修改。如此一来，通过不断地修正，不仅使得作品越来越完善，也使得学生在思考、修改的过程中，完善了自己的思维。

（六）TED演讲，分享评价

创作完成之后，教师可以指导小组成员对自己的创作过程进行提炼，并将自己小组的设计成果展示出来，分享和交流自己的经验，引导其他小组成员对自己的作品进行观赏，还可以对其他小组的产品进行评价。组织学生对TED对自己的作品进行演讲，如此一来，引导学生在演讲的过程中，对整个项目进行了重新的梳理，并将设计思维展提炼出来，有助于其他学生和教师对整个作品表的内容进行了深刻地了解。

三、 结语

综上所述，3D打印课程作为创客教育的一个重要分支，是培养学生实践操作能力、创新能力的重要途径。通过PBL教学模式在3D打印课程教学中的应用，结合学生的社会和生活需求，引领学生将技术与设计进行有效地结合，在项目完成中解决方案，最终促使学生在项目完成的过程中，实现自身多种能力的培养，最终实现创客教育的目的。

参考文献：

[1]司玲，孟建文.基于PBL+DBL融合的“3D打印技术”教学模式研究与实践[J].文化创新比较研究，2019，3（1）：113-114.

[2]郅赞，裘国永.PBL模式在中学信息技术教学中的应用研究[J].中国教育技术装备，2016（2）：96-98.

[3]王海新.PBL（基于问题的学习）模式：PBL模式在初中信息技术教学中的运用研究[J].广东教育：综合版，2016（3）：27-29.

[4]王海新.PBL模式在初中信息技术教学中的运用研究[J].广东教育：综合版，2016（3）：27-29.

作者简介：侯春元，甘肃省嘉峪关市，甘肃省嘉峪关市第四中学。