产品项目研发模式下小学3D打印课程的教学策略

林椿

[摘 要] 在小学阶段，由于成本和时间的限制，3D打印教学的开展不甚理想。小学信息技术教师应从新颖的教育视角出发，突破传统3D打印教学模式，模拟商业化的产品项目研发的活动流程，将学生带入特定的需求情境中探索、思考、创造，在研发产品过程中提高小学生的综合能力。

[关键词] 产品项目研发;3D打印课程;创生;实践

2017年，教育部印发的《中小学综合实践活动课程指导纲要》首次将3D打印列为中小学综合实践活动课程的设计制作活动，并提出明确要求：“了解3D打印技术原理，学习三维建模的方法和使用3D打印机的方法，了解3D打印的限制条件，学习产品设计应考虑的基本原则及设计中的人机关系，运用3D打印技术提高创新设计能力。”由于成本和时间的限制（一个5cm×5cm×5cm的立体模型需要打印3个小时左右），小学阶段的3D打印教学不甚理想。鉴于此，笔者在教学中模拟商业化的产品项目研发的活动流程，对3D打印课程进行了创生与实践。

一、三层推进，落实“打印什么”

（一）教师给定的项目

在3D打印课程的起步阶段，学生对具体打印的内容没有概念，这时候，教师可以通过“扶一扶”的方式帮助学生确定项目。教师给定的项目，既要立足课本，又要高于课本。例如，苏教版《信息技术》五年级下册“制作立体剪影”一课提供了做厚度为1厘米的人物剪影的课例，在此基础上，教师给学生确定“打造立体人物”的项目。由于有了课例的知识储备，学生在已有经验上“抽枝发芽”，不难找到解决方法。此时，教师可以增加难度：通过“猜一猜我打印的是谁”和“比一比谁打印得更像”，让学生完成制作同学、卡通人物、历史名人等立体剪影的任务。

（二）学生自己的项目

在教学的过程中，班上会涌现一批学习小先锋，他们脑子活、掌握快、想法多，除了书本和教师提供的例子外，还有自己想要打印的模型。教师要鼓励他们大胆创作，并提供技术支持帮助学生将心中的想法“美丽绽放”。由于想象力、创造力有了发挥的舞台，学生构想出许多有趣、有意义的项目，如帮助低年级小学生随时随地背诵英文字母的“26个英文字母围成的手镯”项目，让城市里的鸟也有家可归的“可以挂在高楼大厦上的小鸟的家”项目，以及给打架不小心缺失喙的鹦鹉制作替代品的“人造鹦鹉喙”项目等。

（三）来自用户的项目

在以上两类项目的制作中，学生累积了相关经验，这时，课堂就可以进入项目确立的高阶阶段——量身定制：项目全部来源于用户需求。为了征询“产品”需求，学生要为身边的用户（同学、教师、父母、亲朋等）设计个性化调查问卷。学生收集到的定制产品琳琅满目，如“钓鱼竿收纳扣”“可以放手表的文具盒”，玩具的破损异形小零件，因为小部件丢失或损坏而不能正常工作的家中物品……这些多样化的项目需求，让学生明白了3D打印可以帮助我们解决生活中的“小麻烦”。要做出这些“产品”，学生除了要具备娴熟的打印技术外，还要有整体分析能力及灵活应对不可预见困难的能力。

二、四大步骤，规范“如何打印”

（一）需求文档：收集原始资料

任何一个产品，在研发的前期都需要进行产品的需求分析。这就要求学生养成建立需求文档的好习惯。此外，在建立需求文档的过程中，学生需要有较好的沟通能力，能详细地了解用户的需求，以纸质的形式进行记载，作为产品开发前期宝贵的第一手资料，并以此为依据分析产品的构思、创意的合理性及3D打印技术实现的可行性，为后面的数字建模提供有力的支持。需求文档不仅记录用户的需求，还记录学生的思维过程，更见证着产品从无到有的过程。当产品的数量增加时，学生可按照艺术类、生活类、环保类等将需求文档进行整理，使文档既方便寻找，又能作为大数据分析用戶需求异同点的原始依据。

（二）产品策划：融通经验认知

在根据需求文档提炼产品视觉草图后，学生需要融通经验认知，通过与多方的合作完成产品的策划建模。具体而言，学生要与同伴合作，分工协作共同完成产品策划;与教师合作，在教师的帮助下突破技术难点;与家长合作，获得家长对产品的使用建议;与外界联通，尝试使用不同的建模软件，如教材推荐的Design Spark Mechanical（DSM），以及市场上的123D Design、3DOne等，了解它们的优缺点，并为产品需求选择合适的软件。有合作就有竞争，团队之间的良性竞争，一方面可以激发团队的斗志，提高学生对产品质量把控的重视程度;另一方面节约了打印成本：哪个团队的产品设计得最合理、最经得起推敲，就能获得打印权，变成实体。教师通过模拟市场竞争，可以让学生切身体会到：产品要精益求精，需要不断地优化才能生存，没有竞争优势的产品最终会被市场淘汰。

（三）打印成品：物化思维成果

建好的数字模型，并不一定都能顺利打印成功，“厚度”“支撑”“填充”等切片参数的设置，都是影响模型成型的因素。在寻找打印出错原因的过程中，学生也锻炼了解决问题的能力。学生通过实践发现：合理分层设置，不仅能让打印的效果更好，还能节约打印材料和打印时间。学生亲眼看见打印机将其思维产物变成具体实物，这种实物带来的冲击又进一步提升了学生学习3D打印课程的热情。

（四）测试反馈：审度思考原点

在产品打印成型后，学生要从结构力学、材料力学等角度对产品进行检验，如打印出来的3D桥梁承重力够不够，打印的收纳扣能不能收纳钓鱼竿，打印出来的文具盒的尺寸设计有没有问题等。在测试的过程中，学生要回到思考的原点，一步一步地做出改进，甚至和用户反馈，告知其想法与现实之间的差距，通过反复的沟通、交流，得出最佳的解决路径。经过多次测试，最终确定成品。

三、包装推广，体验“怎样宣传”

（一）产品包装——体验产品包装的价值

产品为什么要包装？学生自己总结出来两点：①美观，能吸引用户注意力;②保护商品，方便运输和保存。这个环节是开放的环节，学生的自主创意、奇思妙想都体现在其对产品的包装设计和包装方式上。对于包装物的材料、形状、大小、色彩和文字说明等，每个团队都有自己的想法，其中有的团队甚至设计了品牌商标。除此以外，学生更是从儿童的视角传递了环保正能量：包装一定要绿色环保！所有的包装物，学生用的都是可再生的资源，如硬纸板等。

（二）产品推广——人人都是产品经理

市场上的产品推广形式有多种，推广载体也多样，如报纸、杂志、电视广告、网络、宣传单等。作为“小小的产品经理”，在能力范围内，学生是怎么推广自己的“产品”的呢？学生张贴纸质海报宣传产品，并设计电子海报，利用电子邮件、QQ等渠道提高产品宣传的广度。在推广产品的过程中，学生除了要介绍产品的设计理念和用途外，还要考虑广告语、海报的设计等，这可以锻炼学生的知识综合运用、宣传和沟通的能力。

“3D打印所带来的教育模式集创新教育、体验教育、项目式学习等思想为一体，学生不再是知识的被动接受者，而是身兼数学家、科学家、发明家等多重角色。”以产品项目研发为模式的小学3D打印课程，在教与学的重构中将学生带入特定的需求情境，从构思到研发再到实物，学生“身兼数职”，当设计出来的产品被越来越多的用户认可时，这种成就感会让学生在3D造物的道路上充满干劲，进而为“大众创业、万众创新”的时代积蓄少年力量。

参考文献

[1]陈敬乐.面向创客教育的小学3D打印立体化教材的设计与开发[J].新课程（小学），2018（5）：122.

[2]臧珊珊.面向创客教育的小学3D打印立体化教材的设计与开发研究[D].深圳：深圳大学，2017.