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【摘 要】看上去很“美”的3D打印教学,只有牢牢抓住培养学生设计思维意识和习惯这一核心,才能真正成为创客教育库中的重型武器,发挥其重要的育人价值和作用.
【关键词】3D打印；核心素养；创客教育
【中图分类号】G434 【文献标识码】B
【论文编号】1671-7384（2017）03-0066-03
今天你“造”了吗？随着开源软、硬件的普及,创客教育的不断推进,越来越多的人把这句话变成了见面时的问候语.这真的是一个人人都需要设计、人人都会设计的时代.
3D打印是一种以数字模型文件为基础,运用PAL、ABS或粉末、金属、塑料等可黏合材料,通过逐层打印的方式来构造物体的技术.随着创客教育在各地的不断推进,曾被推崇为“创客神器”的3D打印机早已飞入寻常百姓家.
目前,无论是小巧灵活的3D打印笔,还是高端大气的3D打印机,在学校教育教学中已经非常普及,特别是在学校创客教育中发挥着非常重要的作用.但是如果我们在轰轰烈烈的3D打印热潮中静下心来仔细审视目前大部分的3D打印课堂,你会发现不少问题.
现象1：单纯为了“造物”而“造物”.从网上下载一些3D模型文件,打印出来供学习者远观和把玩.
现象2：把3D打印教学变成建模软件的教学,目的似乎是为了学会软件的使用,而不是设计和造物本身.如若换了建模软件,学生就基本上又得重新再学习一遍.
现象3：学生依葫芦画瓢,按照教师的制作步骤或范例提示一步步操作完成作品建模,并最终把实物打印出来.
其中,第三种教学现象在目前相对较普遍,看上去似乎教学环节很完整,但我们可能忽视了一个非常重要的细节,那就是我们因什么而教？让孩子了解和学习3D打印技术的最终目的又是什么？
这些问题恐怕很少有教师认真思考过.大部分授课教师满足于教孩子在某种3D打印软件中建模并打印出实物.他们认为,这就是3D打印课程的全部.
其实,真正的3D打印课程,并非简简单单学习一个造物的过程,更重要的是发现问题并创造性地解决问题,体验并经历一段奇妙的设计之旅,让学生意识到设计对生活的重要性,养成一种设计的思维和习惯,并贯穿其一生.这样,孩子今后会带着设计的意识重新审视这个熟悉而又陌生的世界,并把这种意识、思维和习惯带入到今后的学习和工作中去.无论孩子们长大后从事的工作是否与设计相关,其实都非常需要这些品质和习惯,从而真正实现“为孩子未来而教”的育人功能,这才是3D打印课程所要培养学生的核心素养之关键.
具体来说,作为已经准备开展3D打印课程教学的学校,应该如何操作呢？根据笔者的实践经验,3D打印课程大致可以分为以下几个流程.
1. 知识铺垫
3D打印笔的工作原理和3D打印机非常类似.前期学习和使用3D打印笔,会有助于学生了解3D打印机的工作原理,理解它们二者“造物”的本质都是层层叠加.虽然3D打印笔有精细度不够等先天不足,但也有其自身的优势,比如体积小、便于携带、便宜、操作简单等.实验中我们发现,只上了一节课,学生就几乎已经全部掌握了3D打印笔的使用方法.我们再给每位孩子一些打印耗材让他们带回家,要求他们只需每周上交一件3D打印笔作品即可.每当上交作品的那天,孩子们带着自己满意的作品来创客教室交作业,眼神中满满的是兴奋和自豪.
2. 体验生活
让学生通过图片、视频、实物等形态了解人们生活中“衣、食、住、行、用”等方面所蕴含的设计艺术.比如：后部带漏孔的簸箕方便过滤垃圾中的水分；可折叠的手杖能在主人走累时伸展成座椅,方便人歇息；带底部支撑的勺子放置在灶台上会更卫生等.学生体验到在我们的生活中设计的元素其实无处不在,设计思维是人的核心素养之一.
3. 发现不足
用自己的眼睛观察和发现生活中的不完美（不安全、不卫生、不健康、不舒服、不方便等）,并想一想,可以用什么设计方案去改进它,让它更安全、更卫生、更舒服、更有趣、更好玩等.教师可以设计一张调查表格,让孩子把想到的问题及可能的方案写下来.这个阶段可以让孩子天马行空,充分发挥想象力和创意,至于能否实现,先不要太在意.
4. 交流分享
小组讨论交流,每个人都可以自主提出自己的设计(改进方案),在师生、生生不断碰撞和对话中逐步缩小问题范围.教师引导学生首先解决最迫切、最现实,也相对最容易实现的问题.
5. 确定模型
确定设计制作的模型,并完成草图绘制.这个阶段其实对学生而言非常重要,构图的基本知识和必要技能是学生首先要具备的,比如三视图如何绘制、物体大小如何测量、测量工具如何使用、如何做好尺寸标记等.
6. 软件建模
学习3 D 建模软件（ 如AUTOCAD公司的123D建模软件）,学生通过软件的学习完成自己设计作品的建模工作,并保存下来,这是非常重要的一个环节.
7. 打印实现
完成建模过程并用3D打印机把实物打印出来,这个过程可以利用课外时间来完成.我们学校的做法是,在打印作品时,允许作者本人来创客教室观摩和欣赏打印过程.看着自己的作品随着时间的推移从无到有,逐步成型,孩子甭提有多高兴了.
8. 实地测试
把打印出来的实物放到现实环境中测试其是否满足要求,解决了实际问题.学生第一次设计的笔帽,由于把更多的精力放在美观上,外形设计得过于复杂,结果在实际打印时,有好几个都失败了.这次经历让学生意识到,设计不能好高骛远,要脚踏实地,符合工艺基本要求.
9. 修改模型
根据测试结果增加或完善功能,在满足功能基础上让作品更具有艺术感.如图这个笔帽虽然可以满足需求,但学生一致认为在外观上还可以改进,比如增加鱼的眼睛部分的设计,让它变得更漂亮和吸引人.
10. 重新测试
修改后再次打印并实际测试.这个过程可能要反复好多次,直至满足实用性和艺术性两个基本指标.从这个过程中,学生也体验到了创造者的不易,会更珍惜自己使用的物品.
11. 展示交流
展示及交流汇报.每位学生用5分钟来介绍自己的作品.可围绕以下几个方面：通过调查发现了什么问题,想到了哪些解决的办法,每种办法各有什么优缺点,最后选择了哪个,本设计方案的最大特点是什么,是否实现了之前的想法,还有什么不足需要改进等.在这个环节,如何向其他同学介绍自己的想法和设计方案,让他人理解就显得非常重要.这样别人才能接受和喜欢你的设计,其实这也是推销自己创意的最好时机.
一位学生在谈自己的体会时说：“3D打印课程可以把我们的奇思妙想变成现实,真的是非常神奇,我很喜欢.我最喜欢老师让我们把3D打印笔带回家,这样可以把自己想要做的东西绘制出来,非常有意思.3D打印让我明白了,制作一件东西一定要先了解需求,然后才能帮助到别人.”
创客教育的核心是利用开源软、硬件去完成“造物”的过程.现在的产品很少是由单纯的机械结构组成的,大多都需要整合电路、传感器,并编写程序.而3D打印在“造物”过程中一般只是完成了一个作品的外壳设计,有必要引导学生在设计3D作品时,注意提前预留好以后安装主控、传感器、线路等的位置,为最终完成智能化的创客作品奠定基础.
经历这样一个观察、发现、思考、绘制、建模、打印、展示、分享的完整3D“造物”过程,孩子们收获满满,不但增强了自信,也展示了自我.同时,他们也明白了设计思维要有同理心,即站在用户的角度换位思考,而理解他人的需要和观点的“设计思维”则是学校教育着力培养孩子创造力最为关键的要素.
设计思维是以解决方案为导向的思维形式,它不是从某个问题入手,而是从目标或者要达成的效果着手探究问题的解决方案,是一种独特的“在行动中进行创意思考”的方式.3D打印教学中,学生通过发现生活中的问题,以解决问题作为要达到的目标,独立思考,合作分享,利用3D打印技术进行问题解决.
总之,看上去很“美”的3D打印教学,只有牢牢抓住培养学生设计思维意识和习惯这一核心,才能真正成为创客教育库中的重型武器,发挥其重要的育人价值和作用.@
（作者单位：浙江杭州市余杭区安吉路良渚实验学校）
归纳上述:该文是一篇适合不知如何写素养和学生核心素养和3D打印课程方面的关注专业大学硕士和本科毕业论文以及关于关注论文开题报告范文和相关职称论文写作参考文献资料.
参考文献：
1、 依托人才培养项目促进学生核心素养提升 摘要依托创新人才培养项目和地球科学实验室,开发特色校本课程,进行“跨学校、跨学段、跨部门”的模式探索,整合优势资源,搭建学生创新成长平台,通过微课题研究、地理实践活动、翱翔论坛.
2、 数学教学中培养学生核心素养刍论 摘 要教师在数学教学中培养学生核心素养,就要创新教学理念、围绕实际生活、以学生为本、以问题为出发点,让学生分析数学问题,解决数学问题,在掌握数学理论知识的同时,真切感受到学习数学的乐趣 关键词数学.
3、 学生核心素养与学科教学培养 基于核心素养的教学,要体现强化立德树人观念,强化目标意识,将学科核心素养渗透于学习目标中；着眼教师课程设计能力、课程整合、综合课程建设能力的提升；提倡自主学习,合作交流,探究实践；重视学生发现问题、分.
4、 小议培养学生核心素养的方法 素养是一个人在成长过程中通过后天培养得来的,包括个体的思想品德、遇到问题解决问题的能力,待人接物的态度以及对事物的认知……要素 在小学阶段重视对学生核心素养的培养,对其长期发展有重要的意义,能使学生从.
5、 基于健康的生活方式下的高职院校学生核心素养的提升 摘 要高职院校是我国高……教育工作中的重要组成部分,在快速发展的形势下,社会对技能型人才的需求量不断增加,对人才的各方面素质水平也提出了更高的要求 高职院校在发展的过程中一定要加强对学生核心素养的培养.
6、 古诗教学，让目标直指核心素养 摘要古诗词的教学,应将教学目标直指学生核心素养的提升 实际教学中,教师应尊重学生的学习起点,让每一环节的目标更精准；找准课堂生长基点,让每一环节的安排更合理；理性面对教学难点,让每一环节的指向更明确 .