高丹 顧衛(wèi)

摘要：從3D打印學(xué)習(xí)到創(chuàng)意智造，是一個由學(xué)到用、由用到結(jié)合多學(xué)科知識開展創(chuàng)意智造的探究實踐過程。這對開發(fā)學(xué)生智力、挖掘創(chuàng)新潛能、促進核心素養(yǎng)培育來說是一個值得嘗試的教育研究活動，作者結(jié)合教學(xué)實例簡要介紹了如何構(gòu)建情境逐步引導(dǎo)學(xué)生成長的過程。

關(guān)鍵詞：3D打印;創(chuàng)新能力;核心素養(yǎng)培育

中圖分類號：G434? 文獻標(biāo)識碼：A? 論文編號：1674-2117（2019）09-0066-03

眾所周知，單純從學(xué)習(xí)3D打印的角度來說，在學(xué)生經(jīng)過規(guī)劃、建模、切片、打印這幾個環(huán)節(jié)的技能培訓(xùn)后，原則上入門學(xué)習(xí)已告一個段落。而如果脫開教材例子，結(jié)合多學(xué)科知識開展運用，解決生活中實際問題，自行設(shè)計并制作有創(chuàng)意的3D作品，就不是件容易的事了。

筆者所在學(xué)校是蘇州市一所體育特色學(xué)校，自2015年始就將3D打印納入了學(xué)校體育特長生的學(xué)習(xí)計劃，那這些學(xué)生學(xué)得怎樣呢？會用所學(xué)到的3D打印技術(shù)創(chuàng)制出新的作品嗎？

為了了解計劃的實施情況，筆者組織學(xué)生開展多學(xué)科知識的融合運用，引導(dǎo)學(xué)生在打印方法、建模構(gòu)思和智能化應(yīng)用等方面開展實踐研究，取得了較好的成績，基本達到了預(yù)期目標(biāo)。2017年5月，在參加蘇州市首屆青少年科技節(jié)系列活動之蘇州市中小學(xué)3D打印創(chuàng)新設(shè)計大賽中，筆者所在學(xué)校初、高中兩個組別的參賽選手，囊括了初、高中組團體一、二等獎。在此，筆者以在教學(xué)中通過構(gòu)建不同情境來激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新潛能為例，簡述如何較快提升學(xué)生核心素養(yǎng)。

● 巧設(shè)問：3D打印能制造出多彩的體育運動模型嗎？

一般的3D打印機，如MBot Grid II+3D打印機，通常都只能打印單一色彩的模型。要制作出多彩的3D運動員動作造型該如何做呢？帶著疑問，筆者把學(xué)生們帶到了學(xué)校美術(shù)作品陳列室，詳聽美術(shù)老師對各類作品制作過程進行介紹，啟發(fā)學(xué)生創(chuàng)作多彩化3D作品的思路。有學(xué)生問可否用著色法來解決，也有學(xué)生提出用粘貼法、嵌套法來試試。學(xué)生們你一言我一語，解決方案被逐漸匯集起來。

方案一：著色法

著色法的意思就是對3D打印出的運動員整體模型，采用類似于創(chuàng)作美術(shù)油畫作品一般進行上色，對各部分區(qū)域依照構(gòu)建的人物與動作造型涂上相應(yīng)的色彩，達到問題解決的目的。這種方法使用的特點是色彩豐富、方便直觀、易于操作，缺憾是3D打印耗材固有色彩沒有得到較好發(fā)揮。

方案二：粘貼法

此方法是對構(gòu)建的運動員整體造型在建模時根據(jù)需要進行分割處理，3D打印輸出時再依據(jù)不同部件需要換上相應(yīng)顏色的PLA線噴制，對制作出的各個部件再用膠依序粘貼起來，最終搭建完成一個多彩的3D運動員模型。這種方法經(jīng)反復(fù)多次實踐后發(fā)現(xiàn)，確實可行，但缺點是操作過程繁雜，一些復(fù)雜部件造型，如運動員的臉部表情等不如著色法直觀。

方案三：串線法

與粘貼法類同，將整體造型分割成各個小模塊處理后，對制作出的各個部件用線（或橡皮筋）連接。其優(yōu)點是搭建好的運動員模型可根據(jù)不同需要做適當(dāng)變動，擺出不同的狀態(tài)造型。關(guān)注點是串線的孔需事先設(shè)計好，如在建模時須先定好串孔位置，或打印輸出后借助小電鉆對相應(yīng)部件做適當(dāng)鉆孔處理。

方案四：換線法

這是在3D打印機工作的時候，等打印到適當(dāng)位置，把原本3D打印機上的打印材料PLA線剪斷，換上其他顏色的PLA線接上。這種方法可以讓作品的顏色層與層間有色彩變化，如一些學(xué)生制作的田徑運動員模型，就用此方法，實現(xiàn)了運動員與底座（跑道）色彩互相區(qū)分開來，增添了作品的藝術(shù)感染力，也體現(xiàn)出了學(xué)生3D創(chuàng)作的智慧。

● 妙引導(dǎo)：蘇式核雕3D打印制造可來點創(chuàng)新嗎？

進入第二批國家級非物質(zhì)文化遺產(chǎn)推薦目錄的蘇式核雕，是一種果核上的雕刻藝術(shù)，其體量大不盈寸，其空間在指掌之間，被人喻為“雕蟲小技”，然而，正是因為“小”而聞名于世四百多年。2013年在“首屆全國民間核雕藝術(shù)大賽”上，蘇式核雕一舉囊括了全部五個金獎，讓人刮目相看。

2018年春天，筆者所在學(xué)校開展社會實踐活動時組織學(xué)生來到了郊外蘇式核雕發(fā)源地——“核雕村”，大家無不為各式各樣的核雕藝術(shù)品所吸引，看著核雕藝人“鬼斧神工”般的技能展示，聽著展區(qū)講解員的介紹，學(xué)生們激動地對筆者說：“老師，核雕真是太美了！我們要用3D打印去做一個?！?/p>

“好啊！能否來點創(chuàng)新呢？發(fā)揮3D打印優(yōu)勢，制造個手工核雕也難做的新品來。”筆者借機引導(dǎo)學(xué)生向更深層次去思考。這下子學(xué)生們熱鬧了，各式各樣的建議都涌了出來。有的到店里仔細(xì)察看柜中陳列的核雕展品，也有的拿出相機、手機拍下自己鐘愛的核雕精品，更有一些心急的學(xué)生干脆坐在街頭的石凳上勾畫起了草圖，根據(jù)3D打印機的功能與特點醞釀具體實施方案。

構(gòu)建一個鏤空的蛋狀3D作品成了當(dāng)時大家呼聲最高的方案。此方案的含義是做個類似于鵝蛋般大小的鏤空作品，在鏤空的“鵝蛋殼”中央置有一個運動員模型。

回到學(xué)校后，學(xué)生說干就干，又是建模又是切片又是打印，忙得不亦樂乎，兩周后各學(xué)習(xí)小組的作品都紛紛被展示出來。有的在“鵝蛋殼”的鏤空處用了文字，也有的采用了運動器具、場館圖案，而“殼”內(nèi)的運動員模型更是花樣繁多，有跑步的，有游泳的，還有踢足球的，等等，學(xué)生們品嘗到了汲取蘇式文化底蘊、創(chuàng)制3D作品的樂趣。

● 助融合：鼓勵3D打印與學(xué)科融合，開拓創(chuàng)新應(yīng)用新領(lǐng)域

與生活結(jié)合、與學(xué)科知識融合，是3D打印由學(xué)到用再到跨入創(chuàng)新發(fā)展、智慧創(chuàng)造的新階段。

住校生們有個夢，夢想用所學(xué)的信息技術(shù)物聯(lián)網(wǎng)知識給宿舍區(qū)樓道燈做點改造，除有智能開關(guān)功能外，每一樓區(qū)燈罩都應(yīng)有所居住學(xué)生的專業(yè)特色，即燈罩上含有相應(yīng)體育運動員造型，罩的色彩也要有變化等。

這真是個好創(chuàng)意！筆者知道后決定幫助學(xué)生來圓這個夢?？稍趺醋瞿兀繛榇?，師生們一起開始了方案構(gòu)思。

（1）燈罩：用3D打印來實現(xiàn)，借助創(chuàng)制鏤空“鵝蛋殼”運動員造型的經(jīng)驗，參照一般普通燈罩外形樣式，把“鵝蛋殼”做得再大一點（可容得下一只燈泡安裝），把壁做得再厚實一點（壁厚2mm，填充密度50%）。

（2）色彩：根據(jù)各人喜好，可選用不同3D打印耗材線原色或采用著色法來解決。而喜歡色彩斑斕的學(xué)生，還可在打印前將不同色澤的PLA耗材線分段融接混合起來使用。

（3）智能開關(guān)：直接選用市場售賣的智能人體感應(yīng)開關(guān)或聲光控延時開關(guān)來實現(xiàn)。

在學(xué)校的支持下，與學(xué)生平日生活密切相關(guān)的首個3D打印應(yīng)用創(chuàng)意很快得到了落實。當(dāng)學(xué)生們看到自己親手制作的樓道燈一盞一盞亮起時，他們真切地體會到了3D打印與多學(xué)科知識融合運用的甜蜜。

借助3D打印技術(shù)的學(xué)習(xí)與應(yīng)用，筆者構(gòu)建了一個又一個緊貼學(xué)生生活的情境，大大激發(fā)了學(xué)生求知創(chuàng)新的欲望，通過一次又一次提出問題、分析問題、解決問題的實踐，學(xué)生的創(chuàng)造性思維能力與實踐水平獲得一次又一次的提升和鍛煉。實踐證明，只要引導(dǎo)方法適當(dāng)，學(xué)生所蘊藏的創(chuàng)新潛能定能被極大地發(fā)掘出來，而有深度有智慧的創(chuàng)意便會隨著知識學(xué)習(xí)的深度、廣度和應(yīng)用機會的增加變得越來越多，核心素養(yǎng)培育也在活動的實踐中得到落實?？梢韵嘈?，這種被培育出的有智慧的創(chuàng)新能力，不僅可在3D打印學(xué)習(xí)實踐中獲得體現(xiàn)，也定能在其他學(xué)科知識的學(xué)習(xí)中、體育運動訓(xùn)練和比賽場上得到印證，甚至影響學(xué)生一生的發(fā)展。