基于3D打印的初中人工智能课程初探

王龙静 毛志秀 李秀彦

2017年，国务院印发的《新一代人工智能发展规划》中指出人工智能成为国际竞争的新焦点，应逐步开展全民智能教育项目，在中小学阶段设置人工智能相关课程，逐步推广编程教育、建设人工智能学科，培养复合型人才，形成我国人工智能人才高地。由此引发了全民学习人工智能的热潮。

目前，中小学人工智能课程的建设还处在初级探索阶段，国家对于人工智能课程没有针对性的课程标准和纲要，各学校开设的人工智能课程多种多样，主要包括机器人、编程、AI、3D打印等课程。3D打印课程对于培养学生的创新思维、动手操作、团队协作等能力都有着重要的意义。我校自2018年开始了3D打印课程的教学实践研究，并开发了校本教材。笔者将从以下四个方面对3D课程建设及实施情况予以简单介绍：

一、创新人才培养、优化课程目标

在这个技术快速更新的人工智能时代，培养学生的网络学习能力、合作交流能力、人机交互能力和创新思维能力成为重中之重。学生在初中这个阶段，具备了一定的自主学习能力以及计算机操作能力。他们敢于探索、质疑，勇于创新。基于这个阶段学生的基本情况，优化课程的教学目标，让学生在体验、尝试、模仿、改造、合作、交流、展示等活动中收获知识和本领，在实践中感知新型技术的魅力和在生活、学习中的应用。

二、整合教育资源，设计课程内容

3D打印课程的开设应该以课程目标为导向，搜集整合各类教育资源，将教学内容与各学科相融合、与中国传统文化相融合、与生活实际相融合，展开技术原理的探究，促进学生的全面发展。

1.与各学科教学内容相融合。在进行教学设计时，我们加强与其他学科教师的沟通和交流，学生们在学技术的同时，也将学科知识进行了巩固和练习，增加了学习内容的趣味性，让学生们更积极、主动的投入到学习中去。比如在讲“几何体与布尔运算”这节课时，让同学设计物理实验“v排=v进”时用到的溢水杯。

2.与中国传统文化相融合。中国传统文化博大精深，是我们的祖先用亲身实践为我们积攒下来的精髓。学习中国传统文化，对中学生爱国情操的培养、思想道德的约束都有着非常重要的意义。比如在讲“二维草图”这节课时，让学生设计一款独特的酒杯来盛放中国美酒，培养学生的民族自豪感。

3.与生活实际相融合。《中小学信息技术课程指导纲要》中指出：中学信息技术课程的主要任务是培养学生良好的信息素养，把信息技术作为支持终身学习和合作学习的手段，为适应信息社会的学习、工作和生活打下必要的基础。在课堂教学中，我们多以学生的实际生活情境为切入点，搜集与学生生活相关的主题，引导学生发现问题、分析问题、解决问题，将课堂中学习的知识应用到生活中去。比如，在讲“实体变形”这节课时，让学生设计一款分类垃圾箱，解决现实生活中垃圾分类难的问题。

三、依据教学理论，创设教学模式

我校的3D打印课程主要在特色课堂中开设，每周一节课。在课程实施过程中，依据建构主义等理论积极创设教学情境，開展主题性教学，设计学习任务，引导学生在做中学，玩中学，学中思。学生参照老师开发的“3D打印微视频”和随堂学案，分小组进行3D模型的设计和制作。课程最后，进行作品的展示汇报。这个环节不仅可以让各小组展示学习成果，还可以分享各自的设计理念和设计思路。同时还能够培养学生归纳总结、语言表达、团结协作等方面的能力。

四、展现人文关怀，开展多维度评价

德国教育家第斯多惠说过：教学的艺术不在于传授知识，而在于激励与唤醒。评价是指挥棒，更是学生前进的动力。老师对学生看似不经意的一句表扬、鼓励，对学生的发展都有着非常重要的作用。在3D打印课堂教学过程中，我们坚持做到以下几点：

1.评价内容综合化。学生对知识和技能的掌握是教学评价的一个关键点，但学生在学习过程中的表现和态度也是值得关注的。比如，对学生的3D打印作品进行评价时，可以从设计思路、创新点、解决问题的能力、参与的态度和积极性、展示作品时的语言表达能力和情感交流能力等方面，给予学生认可和鼓励。

2.评价主体多元化。评价主体不单单是教师，还可以进行学生互评和自我评价，从多个渠道获得反馈信息，从而得到更好的提升。

3.评价形式多样化。课堂教学不再把总结性评价作为唯一的评价方式，而是将形成性评价和总结性评价结合起来。在评价过程中，注重学生的进步程度，对学生在学习过程中的努力和提高给予鼓励和肯定。

4.评价语言艺术化。教师的课堂评价语言是一门艺术，它与教师良好的口才素养和正确的教学理论是分不开的。批判性的评价能让学生虚心接受、积极进取，赞扬性的评价能让学生戒骄戒躁、再接再厉，通过语言的魅力鼓舞学生全身心投入到学习中。

世界新一轮的科技革命正在兴起，人工智能教育水平的高低决定了国家地位。通过加强人工智能教育构筑我国人工智能发展的先发优势，成为当今亟需解决的问题。在中小学阶段开展人工智能教育，是培养创新型人才的基础，是推动全民智能教育的关键。3D打印技术是第三次科技革命的重要工具，它使学生将自己的想法变为实际，在学习过程中，学生不仅需要动脑思考，还需要动手进行实践操作，有效的推动了学生的创新精神和创造能力。作为信息技术教师的我们，要继续探究人工智能在教育中的应用，推动教育事业良好发展。

参考文献：

[1]国务院.新一代人工智能发展规划[EB/OL].（2017-07-20）[2019-01-01].

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[4]刘永，胡钦晓.论人工智能教育的未来发展：基于学科建设的视角[J].中国电化教育，2020（2）：37-42.