劉菲菲

3D打印對(duì)學(xué)生的影響不僅僅在于能讓學(xué)生學(xué)習(xí)建模軟件，更能把學(xué)生培養(yǎng)成為有思想、有創(chuàng)意的設(shè)計(jì)者與思考者，讓學(xué)生經(jīng)歷一個(gè)探索、思考和操作實(shí)現(xiàn)的完整過(guò)程。

3D打印技術(shù)，屬于新一代綠色高端制造業(yè)，與智能機(jī)器人、人工智能并稱為實(shí)現(xiàn)數(shù)字化制造的三大關(guān)鍵技術(shù)。為了讓學(xué)生領(lǐng)略先進(jìn)的技術(shù)和理念，我們學(xué)校于2013年9月嘗試開發(fā)和實(shí)施了3D打印課程。該課程吸引了一大批熱衷于創(chuàng)意、設(shè)計(jì)、制造的學(xué)生群體，實(shí)現(xiàn)了孩子們的“創(chuàng)客夢(mèng)”。

課程目標(biāo)旨在創(chuàng)意創(chuàng)新

創(chuàng)新，從來(lái)不是一件簡(jiǎn)單的事，通往創(chuàng)新的唯一捷徑，只有投入。3D打印給學(xué)生的“學(xué)習(xí)方式”帶來(lái)了新的思考，可以激發(fā)學(xué)生對(duì)科學(xué)、數(shù)學(xué)，尤其是工程和創(chuàng)意設(shè)計(jì)的興趣，帶來(lái)實(shí)踐與理論、知識(shí)與思維、現(xiàn)實(shí)與未來(lái)的三方面結(jié)合。我們不需要過(guò)分擔(dān)心，學(xué)生們的創(chuàng)造會(huì)不會(huì)只停留在美工設(shè)計(jì)上。對(duì)于“虛實(shí)創(chuàng)造”課程來(lái)說(shuō)，這個(gè)世界上的存在物，太多都是三維存在物，學(xué)生們一不小心就是在創(chuàng)造。

3個(gè)五年級(jí)的學(xué)生觀察到鄰居盲人在日常生活中最大的困難就是出行，其中一個(gè)孩子在樓梯間的聲控?zé)艉统暡▊鞲衅髦姓业届`感， 他提議：在拐杖內(nèi)加裝超聲波感器、觸碰傳感器、溫度傳感器，幫助盲人避障，逃離危險(xiǎn)。孩子們先各自提供項(xiàng)目，再經(jīng)過(guò)他們的投票，篩選出“會(huì)說(shuō)話的拐杖”作為項(xiàng)目，接著開始做項(xiàng)目分析，分配任務(wù)。他們利用3D打印技術(shù)和樂(lè)高機(jī)器人套件專門為盲人設(shè)計(jì)制作了一種“會(huì)說(shuō)話的拐杖”。這款拐杖具有紅外線避障功能、GPS定位、實(shí)時(shí)溫度檢測(cè)、CO報(bào)警燈，可以支持記錄老人行走的步伐功能。路上遇險(xiǎn)提醒盲人注意避讓。能與手機(jī)、電腦互聯(lián)，具有自動(dòng)定位功能，當(dāng)盲人忘記拐杖放哪時(shí)，可以設(shè)計(jì)遙控器幫助盲人找到拐杖。該作品榮獲第九屆長(zhǎng)沙市機(jī)器人創(chuàng)意大賽一等獎(jiǎng)。

3D打印最突出的優(yōu)點(diǎn)是培養(yǎng)學(xué)生的空間概念，同時(shí)，也是培養(yǎng)動(dòng)手能力的極好契機(jī)。該課程目標(biāo)有四：一是讓學(xué)生的想象更容易變成現(xiàn)實(shí)，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)，鼓勵(lì)學(xué)生的創(chuàng)新實(shí)踐；二是學(xué)習(xí)運(yùn)用簡(jiǎn)易建模軟件，發(fā)展學(xué)生空間立體思維；三是通過(guò)3D打印實(shí)體的觸覺過(guò)程，為學(xué)生建立一種新型的學(xué)習(xí)通道；四是選擇貼近生活的建模主題，培養(yǎng)學(xué)生解決生活實(shí)際問(wèn)題的能力。

課程實(shí)施讓學(xué)生經(jīng)歷思維、操作、展示的完整過(guò)程

3D打印采用分層加工、疊加成形的方式逐層增加材料來(lái)生成3D實(shí)體。我們認(rèn)為，3D打印對(duì)學(xué)生的影響不僅僅在于能讓學(xué)生學(xué)習(xí)建模軟件，更能把學(xué)生培養(yǎng)成為有思想、有創(chuàng)意的設(shè)計(jì)者與思考者，讓學(xué)生經(jīng)歷一個(gè)探索、思考和操作實(shí)現(xiàn)的完整過(guò)程。課程內(nèi)容涵蓋四個(gè)階段：第一階段為案例學(xué)習(xí)，通過(guò)例子掌握軟件工具，初步形成空間思維結(jié)構(gòu)；第二階段為實(shí)物構(gòu)建，通過(guò)觀察小型實(shí)物，創(chuàng)建虛擬模型；第三階段為想象搭建，引導(dǎo)學(xué)生搭建內(nèi)心所想的物體；第四階段為虛實(shí)創(chuàng)造，用3D打印機(jī)打印出來(lái)，創(chuàng)造心中所想。創(chuàng)客教室設(shè)計(jì)為開放性、通透式的，給學(xué)生動(dòng)手制作的機(jī)會(huì)，他們可以使用各類金屬、木制、塑料以及電子工具進(jìn)行創(chuàng)作，將想法實(shí)現(xiàn)出來(lái)。

由于每堂課要打印的物品都屬于原創(chuàng)，所以，需要教師一步一步地引導(dǎo)學(xué)生，激發(fā)學(xué)生，達(dá)成預(yù)設(shè)中的期待。例如，打印《新年吉祥物》三維建模訓(xùn)練，可以采取以下幾步：第一步：主題設(shè)計(jì)。師生民主商議圍繞即將到來(lái)的新年打印題材，學(xué)生自己在圖畫本上畫出自己想要設(shè)計(jì)的新年禮物。第二步：熟悉工具。通過(guò)相關(guān)案例的介紹，引出工具的功能，逐步讓學(xué)生們熟練工具的使用。第三步：嘗試建模。結(jié)合素材庫(kù)里的實(shí)物模型，幫助學(xué)生更好地建立虛擬空間與現(xiàn)實(shí)空間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。第四步：完善設(shè)計(jì)。在電腦中設(shè)計(jì)三維的虛擬物體，運(yùn)用可搭建的實(shí)物模型與虛擬建模相結(jié)合，反復(fù)推敲，完善設(shè)計(jì)思維。第五步：打印成型。將設(shè)計(jì)的作品通過(guò)“Wi-Fi”發(fā)送到3D打印機(jī)上，打印出來(lái)。第六步：作品呈現(xiàn)。

課堂里，每一步都在循序漸進(jìn)地達(dá)成預(yù)設(shè)的目標(biāo)，學(xué)生們能夠在最近發(fā)展區(qū)內(nèi)不斷提高。在這樣的課堂，每個(gè)學(xué)生更需要沉浸，更需要自己在不斷的打磨中反思、操作、提升。學(xué)校有一間“創(chuàng)客夢(mèng)工廠”玻璃房，孩子們的作品展覽在通透的有機(jī)玻璃瓶之中，讓他們頗有成就感。每年的3D打印“創(chuàng)客分享”日，我們都選定在感恩節(jié)這一天，孩子們會(huì)奔走在校園里給老師和同學(xué)們派發(fā)小作品。

課程實(shí)施效果關(guān)鍵在師資

當(dāng)然，任何課程的核心都是“人”，是否擁有優(yōu)質(zhì)的師資是課程落地生根的關(guān)鍵。我們非常幸運(yùn)的是有一位義工家長(zhǎng)——李軍老師，他是華曙高科的3D打印美術(shù)工藝設(shè)計(jì)師、學(xué)校家委會(huì)的會(huì)長(zhǎng)。他的古道熱腸促使我們引進(jìn)了該課程，并逐步形成了學(xué)校的3D打印課程教師團(tuán)隊(duì)，建立了3D打印課程創(chuàng)客慕課資源庫(kù)，孩子們?cè)诩依铩⒃趯W(xué)校，都能隨時(shí)學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)。這門課程不僅讓孩子們的創(chuàng)造力得到最大的開發(fā)，最可貴的是激發(fā)孩子們天馬行空的想象。教師團(tuán)隊(duì)的大“創(chuàng)客”和小“創(chuàng)客”暢快溝通，設(shè)計(jì)、建模、打印，讓一切變得無(wú)所不能。

3D打印這門前沿的課程，在我們的共同努力下，正在不斷打印孩子們的夢(mèng)想。我們結(jié)合學(xué)?？萍脊?jié)活動(dòng)，進(jìn)行創(chuàng)客作品、成果展示，邀請(qǐng)家長(zhǎng)前來(lái)參觀，形成家校合作效應(yīng)。通過(guò)各種創(chuàng)客比賽分享活動(dòng)，鼓勵(lì)學(xué)生主動(dòng)參與創(chuàng)新實(shí)踐，研究跨學(xué)科的綜合性項(xiàng)目，提升技術(shù)并交流創(chuàng)意，最終形成一個(gè)匯聚創(chuàng)意的場(chǎng)所，一個(gè)讓想法變成現(xiàn)實(shí)的“夢(mèng)想實(shí)驗(yàn)室”。 2015年8月，學(xué)校學(xué)生在全國(guó)第三屆汽車模型科技創(chuàng)意大賽中，用3D打印技術(shù)設(shè)計(jì)和制作出的汽車創(chuàng)客作品，驚艷了全場(chǎng)。

作者單位：長(zhǎng)沙市天心區(qū)青園中信小學(xué)