基于创客教育融合信息技术的3D打印教学实践

福建省南安市南星中学 郑万安

创客教育的教学理念是以教师引导为辅，学生自主创作为主。教师将3D打印的创客思想引入信息技术教学中，有利于打造轻松和谐的教学氛围。随着教学的不断推进，教学也逐渐以学生为主体展开，以学生的兴趣爱好为出发点，融合创客教育学习方式，利用直观可视化工具软件3D MAX或3D one等，打印造物，分享成果，培养学生团队协调合作能力、创新创造能力、学科融合能力。创客教育的教学模式融合3D打印技术，利用打印的三维模型活跃学生的思考想象力和空间思维能力，为我们提供了一种前所未有高效率的教育教学方式。

一、核心概念的定义

（一）创客教育

创客指的是创新创造设计的人，是尽力把各种创新想法、各种创意方案变为事实的人。创客教育的思想精髓是在创新创造中学习，并把培养各种创新型人才作为目标，让每个学生都能亲身体验参与其中，是具有创造性、实践性、融合性的学习活动。创客教育的重点是在实践中运用创造创新的方法，培养学生的团队合作意识、探索精神和实际操作能力。

（二）3D打印技术

3D打印机和普通打印机不同的地方在于打印耗材不同，普通打印机的打印耗材是墨水或墨粉，3D打印机的耗材是塑料、陶瓷、金属、砂等可粘合材料或光固化材料。它和计算机连接后，通过计算机控制把材料层层叠加喷射粘合，最终将设计的蓝图生成实物。3D打印机是可以呈现物体立体效果的设备，如玩具车、食物、机器人及各种模型，甚至是实体建筑物等。

二、把3D创客课堂引入日常教学活动，转变教育教学方式

（一）课前充分准备是引入3D创客教育的条件

3D创客教育是一种创新的教育教学方式，若想将其与信息技术相融合，需要做好前期充足的准备工作。首先需要剖析学生的学习情况，并结合学生的现状进行教学内容的优化，着手营造轻松的教学氛围，提高学生的学习兴趣以及学习动力。课前让学生了解3D打印机是以模型化、数字化的文件作为基础，利用的耗材是粉末状的粘合材料或光固化材料，通过计算机控制以粘合固化的方式生成物体的机器。它有快速创造制造、精确三维效果再现、不需要组装一体成型、多行业广泛应用等特点。

（二）选择合适3D打印的建模软件

如果想实现高效的3D创客教育，选择合适的软件是必要的前提条件。3D打印创客教育软件需要满足学生的特点，界面直观易懂，容易上手，容易操作，以提高学生对3D打印原理的理解，同时还应该选择合适的教学方式，采用探究合作一体的方式进行教学。

市面上有各种各样3D设计软件，他们有各自特点，通过比较可以发现，3D one是一款比较合适的软件，里面具有整套的社区平台。利用3D one软件展示相关的作品，可以进行直观讲述，并采用不同的教学方法。利用社区里提供的资源以及对应的操作视频，利用微课方式进行教学，可使不同类型的学生在同一时间完成适合自身兴趣的学习内容。在与同学间研究问题与探究合作的过程中，学生将自己的创意蓝图打印为作品，锻炼了学生的想象能力和创意能力，逐步促进创新能力、独立思考能力和团队协作能力的发展。

三、根据学习内容需要，设计相应配套的教学计划

（一）将信息技术教学目的与3D创客教育相融合

创客教育融合3D打印教学的目标是利用3D技术直观地展现实物，提高学生的思维能力与动手操作能力，这需要教师依据教材内容制订配套的教学计划。从设计蓝图到打印作品，学生可以通过互相讨论学习、交流创造，完成相应建模打印任务，以促进操作能力、观察能力和制作能力的发展。

教师首先可以向学生展示信息技术课程中所需要达到的教学目标，让学生有明确的学习方向，随后教师还可以设置问题，询问学生若想达到这一教学目标我们应该怎么做？讲解3D技术的作用及意义，并借助相关的软件进行展示，为教学活动的深入创造有利条件。教师和学生还应该及时进行相应的分析，对3D技术在今后的发展前景进行展望，活跃课堂气氛。

（二）将信息技术教学与3D打印相结合

在实施教学计划时，教师应注意及时结合当前的教学内容，这既可以使学生易于理解教学内容，也可以将创客教育理念完美融入其中，并使教学内容与3D打印相互结合，帮助学生逐渐建立空间概念，提高学生的理解能力。

知识来源于生活，信息技术发展离不开社会。比如，之前的指尖陀螺备受欢迎，要了解指尖陀螺的结构原理，可以将其引入课堂教学，并鼓励学生进行讨论和分析。借助智慧教室模式鼓励学生进行简单模仿，在模仿操作中了解3D打印技术的原理与作用，提高学生创新创造能力，逐步使学生成为高素质的信息化人才。

四、运用3D打印技术，提高课堂效率

（一）展示3D打印功能，激发学生的学习兴趣

兴趣是学生学习的动力源，所以教师在课堂中利用3D打印作品激发学生的学习动力是主要前提条件。运用信息技术的智能数字化速度快、精度高等特点，直观展示3D打印技术，引导学生发现3D打印魅力，激发学生学习动力。利用3D one软件快速精准的建模功能，再将学生设计的模型进行打印，使学生进行直观了解和观察，激发学生的学习主动性。教师还可以向学生讲述3D打印技术在现实生活中的应用，让学生学习掌握基本建模软件的使用及打印步骤，借此将知识理论与实践操作相互融合，调动学习兴趣的同时培养学生协作能力，收获成就感。

（二）灵活运用3D打印技术，活跃课堂学习气氛

教师可以对创客教育及3D打印技术进行灵活展现，活跃课堂气氛。运用3D打印技术将学生的设计思路意图变为现实优点，将电脑桌面图形进行实物化展示，用于打造轻松愉悦的课堂气氛，发散学生的思维。在讲述“人工智能”相关内容时，教师可以首先询问学生：“对于人工智能，大家的理解是什么？”借助问题了解学生的基础。随后，教师发现大部分学生首先想到的是机器人的使用，教师可演示机器人模型的3D打印过程，借助模型进行教学内容引入。教师还可以进行人工智能的拓展，比如物联网、无人驾驶汽车等，在举例的同时展示相应的模型，再次询问学生对于人工智能的看法，并布置相应的3D打印任务。

（三）设置合理课后作业，探究技术发展

学生对知识的学习缺乏自主性，教师应该进行有效的作业布置，可以根据学生的实际特点进行课后作业的设置，督促学生完成任务，巩固所学知识点。在学习“数据分析”内容时，可讲授3D打印技术的实质是一组数据程序操作控制，教师可以借此引入数据这一概念，还可以设置相应的课后任务。教师可以根据学生课后作业情况进行教学方式的改进，提高学生的学习效率。学生课后针对社会3D打印技术的应用进行数据分析，这样不仅对当下创客教育理念下的3D打印技术有更进一步的了解，还可以探讨今天3D技术的发展前景。

五、融合3D打印技术的教学效果

在创客教育融合信息技术中的3D打印教学中，我们还可以对教学效果进行评价，评价由情感态度评价和考试两部分组成。在对学生进行的课堂情感态度测验中，我们发现学生认为创客教育可以极大提高自身的学习兴趣。借助3D打印等新鲜教学方式，将知识进行整合，能让学生了解抽象的知识内容，学生的学习效率以及教师的教学效率得到了有效提升。在考试成绩上，对于需要学生运用发散思维进行创新的知识点掌握比较好，3D打印技术发挥着不可忽视的作用。

在教育领域中应用3D打印能够改变传统的教学观念，以开放创新、边学边做、探究体验的创客教育方式提高学生的动手能力和创造能力，为教育教学提供了新的模式。在当今社会发展过程中，各种新技术不断涌现，新的制造技术、新材料技术、物联网技术等不断被运用到3D打印领域中，它将更好地服务教育教学，服务学生。信息技术教学融合创客教育和3D打印，可以使学生拥有较强的创新能力和创客思维，增强学生的团体合作精神、主动探究精神，从而提高学生学习的主动性和学习效率。