由“思”至“造”——3D 打印教育助力小学生创新能力的培养

计金弟 江苏省昆山市千灯中心小学校

3D 打印技术在教育领域得到越来越多的关注，《地平线报告》更是提出3D 打印能够为教学、学习带来创新，也是未来教育的方向，是能够实现“设计即生产”的创想，有助于小学生创想能力的培养。

一、3D 打印教育基础理念

(1）3D 打印教育项目学习

项目学习即PBL，是一套能够帮助学生深入研究真实世界主题的课程活动，具体内容包括构想、验证、完善以及制造出某个东西。在小学3D 打印教育中应用项目学习，能够使学生灵活应用3D 打印技术来制作某个作品，然后将作品进行展示，以此为目的来借助多种资源在真实世界中开展探究活动，从而帮助学生主动学习研究完成项目所需要的多个学科领域原理与概念，同时使得学生能够在一定时间内解决一系列与之相关的问题，这种学习模式有着最大程度的激发学生的探究精神，从而培养学生创新能力。

(2）3D 打印教育设计思维

所谓的设计思维，其思维形式是以解决方案为导向，从目标或者要达成的成果着手，而不是从某个问题入手，以此来探索问题解决方案，是属于在行动过程中进行创意思考的独特模式。随着我国素质教育的不断深入，设计思维的影响也在逐渐扩大，而3D 打印教育所提倡的便是设计思维。学生在发现生活中的问题后，以解决问题作为要达成的成果，通过独立思考与合作分享，利用3D 打印技术来解决问题。相比于传统教学模式中的教师教、学生做，3D 打印教育更能够落实由“思”至“造”的完整过程，在这过程中，所有任务的问题解决都需要学生通过思考、合作、创新来进行设计与执行，3D 打印技术为学生解决问题提供了有效途径，同时也为学生创新能力的提升提供了新的平台。

二、3D 打印教育教学实践

在3D 打印教育中，为了能够促进学生创新能力的提升，教师不仅需要灵活运用技术工具，同时还要不断创新学习模式。

(1）制作立体剪影

小学五年级是学生建立立体概念的重要阶段，而制作立体剪影则是能够帮助学生挑战空间想象力，学生需要从观察、测量以及绘制入手，之后通过数据的计算来增加多立体剪影的认知。在该教学活动中，学生通过3D 打印教学，不仅能够提高对立体图形的感知，同时能够通过实际操作来掌握原型图、三视图，这个由具体到抽象再到具体的过程，有助于学生空间想象力的提升。除此之外，学生还能够在亲自动手制作的过程中更熟练的掌握信息技术。

(2）生活中的3D

在学生初步认识3D 打印技术后，教师便可以让学生通过3D 建模软件（DSM）来设计制作出三维模式，从而实现自己的创意，再通过3D 打印机将实物打印出来，以此解决生活中的实际问题。例如，为了能够让学生更好的感受所学知识与实践应用有着密切联系，教师可以组织学生开展“我的校园”的3D 打印实践主题活动。学校是学生每天上学都能够接触到的日常事物，也是学生生活中必不可少的存在，目前许多学校外形都带着浓厚的现代气息，和板式建筑有着极大的差别，因此对学生的3D 建模能力有着非常大的挑战。学生进行学校3D 建模时，需要按照先部分、再整体的设计流程进行操作，首先绘制小的区域，然后再逐渐构建起整体概念，通过掌握完整数据后，再慢慢的提高绘制难度，进而实现学校3D 建模的完成。在实践操作过程中，学生需要独立解决平面图识图、校园丈量、等比例缩放等相关问题，之后还要了解模型涂色的相关技术与知识。在整个操作过程中，相关信息技术知识能够悄无声息的渗透进去，让从而提高教学效率与质量，同时学生能够感受到所学知识与实践应用关系密切，从而提高学生自主探究学习意识，在拓展学生学习领域的同时，还能够促进学生创新能力的提升。

(3）创客挑战赛

在学生能够轻松设计出3D 模型后，教师便可以为学生布置一个“创客24 小时”的信息技术主题项目，要求学生利用DSM 建模软件在规定的时间内完成作品制作，这种活动的设计能够帮助学生巩固和复习所学知识，同时能够提高学生的创新能力。例如，教师可以提出“能与人交互的灯光装置”的主题让学生通过小组合作的方式来进行制作，学生首先要做的便是确定设计的方向，通过小组之间的不断讨论来完善设计方案。之后再测量Arduino 模块，为了避灯具的打印出现过大或过小的情况，学生必须要不断的进行调整与检查，如果中间出现一个小的疏忽也很有可能毁掉大的作品。学生通过自主设计、建模、打印、编程以及组织后，便能够设计出“能与人交互的灯光装置”，比如能够在光线较暗时闪烁，或者能够响起音乐等。教师最后将各个小组制作的作品进行全部分享与展示，然后挑选出最优的作品给予表扬与支持，对于其它作品给予鼓励与肯定。通过这种3D 打印教育形式的设计，能够帮助学生自由转换抽象概念与直观经验，同时能够不断纠错，在满足学生成就感的同时，还极大程度的培养了学生的创新精神与创新行动力。

三、结束语

简而言之，3D 打印能够融入到多个学科，该教育模式能够为学生创新能力的培养提供新平台，使学生能够根据自身的需求来进行个性化和多元化学习，在增强学生成就感的同时，也能够促进学生创新能力的不断提升。