摘? 要：3D打印課程是一門兼有知識性、新穎性和趣味性的信息技術(shù)教學(xué)內(nèi)容，有助于激發(fā)學(xué)生參與課程學(xué)習(xí)的興趣，并使他們在快樂地動(dòng)手操作的過程中提升自身的工程思維、數(shù)學(xué)邏輯和科學(xué)素養(yǎng)，教育價(jià)值重大。本文基于小學(xué)信息技術(shù)3D打印課程教學(xué)，重點(diǎn)就課程設(shè)計(jì)的基本流程及應(yīng)用要點(diǎn)進(jìn)行了探討，希望為后續(xù)相關(guān)課程教學(xué)提供一些新的思路。

關(guān)鍵詞：小學(xué)教育;信息技術(shù);3D打印;教學(xué)方法

中圖分類號：TP391.73;G623.5? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：2096-4706（2019）08-0119-03

Abstract：The course of 3D printing is a kind of information technology teaching content with knowledge，novelty and interest. It helps stimulate students’interest in participating in the course，and makes them improve their engineering thinking，mathematical logic and scientific literacy in the process of happily operating. It is of great educational value. Based on the teaching of information technology 3D printing course in primary schools，this paper focuses on the basic process of curriculum design and application points，hoping to provide some new ideas for the follow-up teaching of related courses.

Keywords：primary education;information technology;3D printing;teaching methods

0? 引? 言

在創(chuàng)客時(shí)代，3D打印技術(shù)等許多先進(jìn)技術(shù)得到了迅猛發(fā)展。如果可以基于信息技術(shù)課程，有效地利用3D打印的新奇性和趣味性特性，引導(dǎo)學(xué)生體會(huì)和運(yùn)用3D打印，那么既可以豐富信息技術(shù)課程的內(nèi)容，又能夠提高學(xué)生的想象力與創(chuàng)造力，同時(shí)也有助于促進(jìn)學(xué)生信息技術(shù)學(xué)科素養(yǎng)的形成。在這樣的教育背景下，如何才能在小學(xué)信息技術(shù)教學(xué)中順利地開展3D打印課程教學(xué)值得深入探討。

1? 3D打印技術(shù)及應(yīng)用現(xiàn)狀

3D打印是運(yùn)用特殊材料，如尼龍、塑料、金屬等，運(yùn)用計(jì)算機(jī)把打印材料層層疊加，最終形成目標(biāo)實(shí)物的過程。現(xiàn)如今的3D打印技術(shù)有很多不同的種類，如選擇性激光燒結(jié)技術(shù)、數(shù)字光學(xué)處理技術(shù)、分層實(shí)體制造技術(shù)等。3D打印是第三次工業(yè)革命之后產(chǎn)生的一種至關(guān)重要的生產(chǎn)工具，并且在2013年首次被列入教育領(lǐng)域未來普及應(yīng)用的創(chuàng)新技術(shù)中。現(xiàn)如今3D打印已經(jīng)不再局限于成人層次，兒童3D打印教育也開始快速普及和發(fā)展起來，不僅構(gòu)建了系統(tǒng)完善的3D打印教育體系，讓不同層次的學(xué)生從中獲益，還為小學(xué)信息技術(shù)教育的發(fā)展帶來了強(qiáng)大助力。小學(xué)信息技術(shù)3D打印教學(xué)正是在這樣的背景之下產(chǎn)生和快速發(fā)展起來的，雖然可以被列入新生事物范疇當(dāng)中，但是因?yàn)?D技術(shù)朝著越來越成熟的方向發(fā)展，為小學(xué)信息技術(shù)教學(xué)改革帶來了諸多便利，仍然獲得了迅速發(fā)展，并且不斷走向成熟。小學(xué)信息技術(shù)3D打印教學(xué)對于教師和學(xué)生來說都是一次全新的體驗(yàn)，同時(shí)也給師生提出了更高的要求。學(xué)生需要對3D打印技術(shù)及其相關(guān)工具有更加深刻的認(rèn)識和把握，能夠主動(dòng)參與課堂活動(dòng)，并從中收獲理論知識與實(shí)踐技能。教師需要不斷完善和提升教育教學(xué)技巧，把握3D打印教學(xué)的方向，補(bǔ)充教學(xué)內(nèi)容，改革教學(xué)方法，提升信息技術(shù)教育有效性?？梢哉f只有在師生的密切合作和積極互動(dòng)的情況下，才能夠逐步推動(dòng)信息技術(shù)3D打印教學(xué)的貫徹落實(shí)。

2? 3D打印工具的合理選擇

在小學(xué)信息技術(shù)教學(xué)的過程中，可以利用3D打印筆、3D打印機(jī)、掃描儀以及建模軟件等軟硬件工具，采取數(shù)字化切片技術(shù)和三維模型設(shè)計(jì)技術(shù)等手段，結(jié)合課程內(nèi)容和教學(xué)目標(biāo)，通過融入機(jī)械手臂、機(jī)器人或猜謎識圖等一些符合小學(xué)生興趣和愛好的可玩性元素，使全體學(xué)生可以在快樂操作的過程中學(xué)到必要的知識。由此可見，為了順利地開展3D打印教學(xué)，離不開完善的3D打印工具的支持。在開展3D打印教學(xué)之前，必須要先結(jié)合課程教學(xué)需求合理選擇3D打印工具。在實(shí)際的3D打印中，常用的打印方式主要包括3D打印筆與3D打印機(jī)。如果3D課程教學(xué)期間選擇了3D打印機(jī)，那么需要預(yù)先在計(jì)算機(jī)中開展三維模型設(shè)計(jì)，或者可以通過內(nèi)置模型以及掃描等方式來獲得三維模型。然后再同3D打印機(jī)進(jìn)行連接后，將模式設(shè)計(jì)中的有關(guān)參數(shù)信息傳輸?shù)酱蛴C(jī)，這樣在3D打印機(jī)收到特定的打印指令后即可開展自動(dòng)逐層打印，最終就可以形成3D模型。在這個(gè)過程當(dāng)中，主要考察學(xué)生的三維建模能力，這對于小學(xué)生來講具有一定難度，所以一般可以用于輔助學(xué)習(xí)。3D打印筆實(shí)際上就是具備3D打印功能的一種特殊筆，其操作中不需要電腦或者軟件的支持。只需要滿足通電狀態(tài)的要求，就可以運(yùn)用其來進(jìn)行創(chuàng)作。基于3D打印，擠出來的塑料在遇到外界空氣后就會(huì)迅速冷卻變硬，從而形成一種穩(wěn)定的固化狀態(tài)。通過對比分析上述這兩種3D打印方式，可知3D打印機(jī)對小學(xué)生的思維能力具有更高要求，而3D打印筆更加符合小學(xué)生的思維認(rèn)知發(fā)展規(guī)律。基于此，在小學(xué)信息技術(shù)3D課程教學(xué)過程中，為了更好地符合小學(xué)生的思維與認(rèn)知能力，以及發(fā)展目標(biāo)，可以盡量選擇3D打印筆及其配套的一些工具來開展課堂教學(xué)。

3? 小學(xué)信息技術(shù)3D打印教學(xué)目標(biāo)

為了進(jìn)一步確保3D打印課程教學(xué)有序開展，教師在開展授課前要先明確課程教學(xué)目標(biāo)，具體需要綜合考慮小學(xué)生的身心發(fā)展情況和興趣愛好等實(shí)際情況，從知識與技能等指標(biāo)方面入手，圍繞3D打印課程教學(xué)需求以及小學(xué)生的思維發(fā)展來科學(xué)地確定課程教學(xué)目標(biāo)。在確定選用3D打印筆來開展課程教學(xué)后，相應(yīng)的3D打印教學(xué)目標(biāo)主要包括如下幾個(gè)方面：其一，在知識與技能教學(xué)目標(biāo)方面，主要引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會(huì)利用3D打印筆基于二維平面圖來構(gòu)建三維立體模型的基本方法，擴(kuò)展他們的信息技術(shù)知識面。其二，在過程與方法教學(xué)目標(biāo)方面，主要引導(dǎo)學(xué)生通過課前開展資料搜集、相互討論設(shè)計(jì)主題、開展主題圖形設(shè)計(jì)以及設(shè)計(jì)作品分享等過程，培養(yǎng)和提升全體小學(xué)生獨(dú)立思考的能力和創(chuàng)新能力。其三，在情感態(tài)度教學(xué)目標(biāo)方面，主要是要激發(fā)全體小學(xué)生對3D打印的學(xué)習(xí)興趣，創(chuàng)新3D打印作品，培養(yǎng)他們的創(chuàng)造意識。

4? 小學(xué)信息技術(shù)3D打印教學(xué)策略

4.1? 精選課程主題

3D打印課程是一門全新的信息技術(shù)課程，在實(shí)際應(yīng)用的過程中，需要先精心地選擇課程教學(xué)的主題。如果沒有選擇恰當(dāng)?shù)?D打印課程主題，直接按照課程上面的內(nèi)容和要求來按部就班地進(jìn)行，那么可能會(huì)影響部分地區(qū)或部分學(xué)生的學(xué)習(xí)效果?；诖?，在開展3D打印課教學(xué)期間，教師需要先精心地選擇一些課程主題，具體需要結(jié)合小學(xué)生的思維認(rèn)知、動(dòng)手能力等實(shí)際情況，本著貼近生活的原則，選擇一些他們可能感興趣且便于理解的課程主題，尤其是要注意結(jié)合小學(xué)生的學(xué)習(xí)需求來科學(xué)地設(shè)計(jì)課程教學(xué)主題。但是需要注意的是，除了考慮小學(xué)生的思維認(rèn)知能力和學(xué)習(xí)興趣，還要注意結(jié)合3D打印課程教學(xué)需求以及以前所學(xué)過的信息技術(shù)課程的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行教學(xué)，切不可一味地按照教材上面給出的內(nèi)容來按部就班地開展授課，這樣會(huì)直接影響3D打印課程教學(xué)的效果。

例如，考慮到小學(xué)生的信息技術(shù)知識以及生活閱歷和經(jīng)驗(yàn)等，教師需要先仔細(xì)地分析他們的興趣和愛好等實(shí)際情況，盡可能地選擇一些趣味性比較強(qiáng)的知識，如可以結(jié)合“衣、食、住、行”等貼合學(xué)生生活的四大主題形成3D打印課程教學(xué)的研究主題。由于這些課程主題貼合學(xué)生的生活實(shí)際，更容易引導(dǎo)學(xué)生的思考和聯(lián)想，從而也有助于使其更加便捷地開展3D打印設(shè)計(jì)。又或者教師可以選擇一些日常生活中學(xué)生感興趣的動(dòng)畫等來制作一些簡單的3D玩偶等，這樣也可以更好地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。如果選擇的課程教學(xué)主題不符合學(xué)生的興趣和愛好，那么自然無法激發(fā)他們的學(xué)習(xí)興趣，進(jìn)而會(huì)對后續(xù)課程教學(xué)的效果產(chǎn)生直接影響。

4.2? 合理導(dǎo)入主題

課堂導(dǎo)入是3D打印課程教學(xué)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，其導(dǎo)入的成敗會(huì)對后續(xù)整堂3D打印課程教學(xué)的效果產(chǎn)生直接影響。大量教學(xué)實(shí)踐表明，活躍的課堂氛圍可以調(diào)動(dòng)小學(xué)生的思維，更有助于提高他們的學(xué)習(xí)積極性和熱情，也更加容易確保課堂教學(xué)的效果。同理，在開展3D打印課程教學(xué)期間，為了為整堂課奠定良好的基調(diào)，信息技術(shù)教師也要注意思考該如何導(dǎo)入課程教學(xué)主題。比如，教師可以借助恰當(dāng)?shù)恼n程主題導(dǎo)入語來激發(fā)他們的學(xué)習(xí)思維，調(diào)動(dòng)他們學(xué)習(xí)新知識和新內(nèi)容的積極性。因此，在開展3D打印課程教學(xué)期間，教師可以基于3D打印的設(shè)計(jì)原理來設(shè)置一些富有啟發(fā)性且不失趣味性的問題，引導(dǎo)學(xué)生積極思考，并促使他們在思考的過程中形成正確的操作思路，最終為提升課堂教學(xué)效果奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

例如，在以“美食”為主題的3D打印課程中，教師可以先詢問全班學(xué)生：“小朋友們，你們平時(shí)最喜歡吃哪些美食？”在學(xué)生積極思考和激烈討論之后，教師可以繼續(xù)詢問學(xué)生：“那么你們喜歡的這些美食都是什么造型呢？”在提出該問題后，小學(xué)生會(huì)繼續(xù)積極思考和討論這個(gè)問題。然后教師再趁機(jī)導(dǎo)入本堂3D打印課教學(xué)的主題，如告訴學(xué)生“我們可以利用3D打印機(jī)來自行制作一些美食，你們想不想要嘗試呢？”在該問題設(shè)置完成后，可以在導(dǎo)入課程教學(xué)主題的同時(shí)，有效地激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)該部分3D打印課程教學(xué)知識的興趣，提高他們學(xué)習(xí)的熱情和積極性。此外，為了進(jìn)一步提高學(xué)生學(xué)習(xí)的效果，教師還可以配合著3D打印筆制作模型的基本原理等相關(guān)知識，再合理地設(shè)置一些對應(yīng)的問題，借此來引導(dǎo)學(xué)生準(zhǔn)確、快速地掌握3D打印模型的制作方法，從而大大提升3D打印課程教學(xué)的效果。

4.3? 完善創(chuàng)作方法

對于3D打印模型設(shè)計(jì)而言，小學(xué)生的思維認(rèn)知和操作能力等決定了他們操作起來可能具有一定難度。除了我們前期仔細(xì)地選擇3D打印工具外，教師還需要在3D打印模型設(shè)計(jì)方面進(jìn)行科學(xué)設(shè)計(jì)，確?？梢苑闲W(xué)生的思維認(rèn)知能力。首先，教師要引導(dǎo)學(xué)生科學(xué)地設(shè)計(jì)平面圖形，之后再引導(dǎo)著平面圖形來進(jìn)行3D打印，最后再鼓勵(lì)學(xué)生將打印出來的這些平面圖形通過合理地拼接和整合，構(gòu)成他們自己想要設(shè)計(jì)的三維立體模型。特別是在引導(dǎo)小學(xué)生創(chuàng)建三維模型期間，教師要善于在教學(xué)中融入二維平面設(shè)計(jì)的內(nèi)容，同時(shí)在3D打印課程設(shè)計(jì)方面要注意有效地整合畫圖軟件運(yùn)用。如此一來，就可以使學(xué)生通過運(yùn)用3D打印筆和畫圖軟件來進(jìn)行作品創(chuàng)作，極大地增加了學(xué)生學(xué)習(xí)的樂趣。

例如，在學(xué)生構(gòu)思好自己想要?jiǎng)?chuàng)作的設(shè)計(jì)主題后，通過仔細(xì)思考一段時(shí)間，即可先進(jìn)行平面圖形創(chuàng)作，此時(shí)教師可以引導(dǎo)學(xué)生利用畫圖軟件來開展平面設(shè)計(jì)，之后引導(dǎo)他們利用3D打印筆，結(jié)合自己的設(shè)計(jì)需求來選擇拼接操作或鏤空操作，并最終打印成型，如有的學(xué)生可能會(huì)設(shè)計(jì)“牛排”等。在這種設(shè)計(jì)操作下，可以始終使學(xué)生明確自己創(chuàng)作作品過程的清晰性，同時(shí)這種授課思路也引導(dǎo)了學(xué)生利用了信息技術(shù)常規(guī)課程教學(xué)中所用的畫圖軟件，起到了回顧和鞏固已學(xué)信息技術(shù)知識，提高他們信息技術(shù)學(xué)習(xí)效果的作用。

4.4? 加強(qiáng)教學(xué)評價(jià)

課堂教學(xué)評價(jià)也是3D打印課教學(xué)過程中非常關(guān)鍵的一個(gè)環(huán)節(jié)，其在促進(jìn)學(xué)生學(xué)業(yè)成長，提高課堂教學(xué)質(zhì)量與效率方面具有重要的作用。為了對學(xué)生所設(shè)計(jì)的3D打印作品進(jìn)行更加全面、客觀地評價(jià)，引導(dǎo)他們可以結(jié)合評價(jià)結(jié)果來對自己設(shè)計(jì)的作品進(jìn)行完善，這樣可以有效地強(qiáng)化小組內(nèi)學(xué)生之間的相互溝通與交流，同時(shí)也可以促使學(xué)生在對自己所設(shè)計(jì)的3D打印作品進(jìn)行再設(shè)計(jì)與完善期間提高自身的設(shè)計(jì)能力，最終可以達(dá)到提升學(xué)生學(xué)習(xí)效果的目的。

例如，在上述3D打印課程主題設(shè)計(jì)任務(wù)下，如果有的學(xué)生成功設(shè)計(jì)了3D打印“牛排”，之后教師就可以組織全班學(xué)生以小組的學(xué)習(xí)方式開展小組合作討論，引導(dǎo)他們在小組內(nèi)先就彼此的設(shè)計(jì)任務(wù)進(jìn)行相互溝通和交流。在實(shí)際的交流過程中，教師可以引導(dǎo)小組內(nèi)成員相互點(diǎn)評下彼此的看法，如有的學(xué)生建議該學(xué)生還可以制作一個(gè)3D打印的“糖心蛋”，將其和剛才自己制作的3D打印“牛排”進(jìn)行組合，共同組成一份3D打印“牛排套餐”，這種評價(jià)建議是非常不錯(cuò)的，評價(jià)雙方都可以在相互溝通的過程中學(xué)到彼此設(shè)計(jì)中的一些經(jīng)驗(yàn)和技巧，不斷完善自己所設(shè)計(jì)的作品。簡而言之，在開展教學(xué)評價(jià)期間，教師要注意引導(dǎo)學(xué)生在小組中進(jìn)行深入溝通，具體就是遵從“相互分享——互相溝通——互相提出建議——學(xué)生自主修改與完善”的大致思路。通過引導(dǎo)全體學(xué)生在初步體驗(yàn)成功的基礎(chǔ)上，增強(qiáng)他們學(xué)習(xí)的成就感，同時(shí)也可以在相互溝通和交流的過程中激發(fā)他們想象力和創(chuàng)造性思維，最終可以全面提升3D打印課程教學(xué)的效果。

5? 結(jié)? 論

總之，3D打印課程滿足了小學(xué)信息技術(shù)課程教學(xué)改革的需求，在豐富課程內(nèi)容，激發(fā)學(xué)生動(dòng)手興趣和創(chuàng)造力，培養(yǎng)學(xué)生想象力等方面的應(yīng)用優(yōu)勢非常顯著。在實(shí)際的3D打印課程教學(xué)期間，教師需要在精選3D打印工具以及明確課程教學(xué)目標(biāo)的基礎(chǔ)上，從精選課程主題、合理導(dǎo)入主題、完善創(chuàng)作方法和加強(qiáng)教學(xué)評價(jià)等方面入手，優(yōu)化課程教學(xué)的流程，確?？梢匀嫣嵘?D打印課程教學(xué)的有效性。

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作者簡介：王?。?983-），男，漢族，江蘇常熟人，一級教師，本科，研究方向：小學(xué)信息技術(shù)教育。