白俊如

摘 ?要 中小學3D打印教材匱乏且無法滿足學生的需求。以華興小學課程開發(fā)為例，從學生的實際需求出發(fā)，用訪談調查法對師生需求進行了解，同時進行3D打印課程開發(fā)與設計，以滿足學生的需求和解決3D打印教材匱乏的問題。

關鍵詞 創(chuàng)客教育;課程開發(fā);3D打印;教材;校本課程

中圖分類號：G623.58 ? ?文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2019）11-0054-04

1 前言

當前已經進入創(chuàng)客教育時代，創(chuàng)客教育通過為學生提供體驗的平臺，實現(xiàn)培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的新型教育方法。目前，許多中小學面臨3D打印教材匱乏，3D打印師資隊伍難以滿足需求，3D打印課程無法滿足學生需求等問題。基于此，筆者決定對3D打印課程進行開發(fā)與設計，既解決教材匱乏問題，又提高教師的教學水平，滿足學生系統(tǒng)化學習的需求。

2 相關概念概述

創(chuàng)客教育 ?創(chuàng)客教育是一種以學生興趣為依托，用項目學習的方式，使用數字化工具，倡導造物，培養(yǎng)跨學科解決問題能力、團隊協(xié)作能力和創(chuàng)新能力的創(chuàng)客文化與教育相結合的素質教育[1]。

3D打印技術 ?3D打印技術是一種把平面轉換成立體，把二維轉換成的三維的新興技術，能提高學生的空間想象和設計能力，應用于很多領域，如工業(yè)、生活、交通、工程等。

3 3D打印課程開發(fā)評估：以華興小學為例

學生需求分析 ?學校的生源主要來自華興小區(qū)周邊，學生對周邊環(huán)境比較熟悉，對家鄉(xiāng)感情深厚，但對其又缺乏全面系統(tǒng)的了解。小學高年級學生的心理特點：對周圍新鮮的事物充滿好奇心，富有想象力和創(chuàng)造力;已經有了一定的基礎知識，但思維發(fā)展以具象思維為主，抽象邏輯思維較差，對問題的批判性不強;獲得新知識常要借助具象事物;好玩，自我控制力不強?？傊?，充分利用學生“好奇、好動、好玩”的心理特點，極大地激起學生學習的內因與動因，是開發(fā)校本課程的基本出發(fā)點。

學校課程資源的分析 ?石家莊市華興小學建于1999年9月，占地面積7000平方米。學?，F(xiàn)有在編教師50人，其中中學高級教師一人，小學高級教師18人，一級教師25人;大專以上學歷有44人。學校有教學班24個，在校學生1300人，但全校只有一位信息技術教師教授3D課程。學校配備七臺3D打印機供學生使用，卻只有課堂時間使用，其他時間處于閑置狀態(tài)，沒有讓學生真正用起來，開設3D打印課程也是教師的愿望以及一些家長的訴求。學校領導的重視，教師、家長的期待，為小學3D打印校本課程的開發(fā)提供了有力支持。

社區(qū)課程資源評估 ?悠久的歷史，燦爛的文化，光榮的歷程，新興的現(xiàn)代城市，形成石家莊獨有的城市文化。翻開石家莊的近代歷史，就是一部抵御列強侵略、爭取解放的歷史。石家莊孕育了特有的地域文化，既有豐富的傳統(tǒng)文化，又有現(xiàn)代意識的城市文化和民俗古樸的鄉(xiāng)村文化。在當前的城市建設中，迫切需要深入挖掘、提煉城市人文精神，提升城市文化品位，彰顯城市個性魅力。隨著鐵路的不斷發(fā)展，石家莊有“火車拉來的城市”之稱，它的傳統(tǒng)文化也是豐富多彩的，如舞龍燈、獅子舞、井陘拉花、霸王鞭等傳統(tǒng)藝術。

4 3D打印課程學生需求分析

為了解學生對3D打印課程的了解現(xiàn)狀和需求分析，采取訪談的方式進行調查，共采訪二十幾位學生，并對訪談結果進行分析整理。

對3D打印課程的了解現(xiàn)狀 ?目前學生對3D打印技術非常感興趣，因為它具有非常神奇的魅力，吸引著人們去探討;學生對石家莊文化了解得很全面，有飲食方面的，有戲劇文化方面的，等等。其中他們說的一個火車文化對筆者觸動很大，他們喜歡用圖文的形式學習教材上的知識，喜歡打印一些卡通人物或多肉植物等，對計算機的掌握情況比較好，有些奇特的想法讓人意想不到。

對3D打印課程的設計建議 ?學生反映：課程的內容要體現(xiàn)趣味性，課程任務設計最好是以小組合作的方式完成，這樣能提高團結協(xié)作意識，培養(yǎng)信息技術能力。他們希望教材的風格科幻一些，對評價設計希望可以進行多元化的評價，這樣可以借鑒各組的優(yōu)缺點對知識進行完善。對校本課程的主要建議是開發(fā)他們喜歡的、適應社會潮流的、趣味十足的教材。

5 3D打印課程設計

課程目標設計

1）課程目標的設計依據是學生的身心發(fā)展特點。學生的發(fā)展需求是課程開發(fā)的起點與歸宿，因此要深入了解學生的身心發(fā)展特點。校本課程主要是為了彌補國家課程的不足，因此，課程目標的設計既要把握學生的共性需求，又要關注不同學生的興趣所在（即體現(xiàn)個性化需求）。開設學生能夠學習并喜愛的課程是學校開設校本課程的初衷，是當今社會發(fā)展的需要。設計校本課程目標時既要考慮當地的綜合條件，又要緊跟社會發(fā)展的趨勢，符合社會發(fā)展需求，真正培養(yǎng)出適應社會發(fā)展的新型人才。

不是為單純利用設備開設課程而開發(fā)，而是學科知識發(fā)展的要求。學科是知識最主要的支柱，課程的開設是為了有效傳遞其他途徑難以獲得的知識。3D打印技術是小學信息技術課程實踐操作部分，是理論課程的補充。但作為一門校本課程進行開發(fā)，絕不單單是為了某一門學科的發(fā)展，而是為了學生綜合素質的提高。因此，在設計目標時要考慮多門學科的發(fā)展，實現(xiàn)重實踐、超學科的發(fā)展。

2）課程定位。在3D打印的具體教學上，學校應結合各年齡階段學生的實際情況。根據皮亞杰認知發(fā)展階段論，小學階段3D打印教學應當側重培養(yǎng)學生的想象力與感性認識，應使用自由、輕松的教學方式以提高學生的興趣，教授簡單的建模方法使學生產生成就感，目的是激發(fā)學生的想象力和興趣、培養(yǎng)其思維能力。

3）課程的總體目標。了解3D打印設計原理及相應的各種3D打印方式及其應用，學會用3D打印去解決生活中的一些問題，培養(yǎng)設計和創(chuàng)新能力。通過幾個典型案例，學生獲得的不僅僅是操作技能，更是創(chuàng)新設計思維，激發(fā)創(chuàng)造性。

3D打印課程內容設計

1）3D打印基礎知識。3D打印校本課程必定要涵蓋3D打印的相關基礎知識，向學生介紹其打印原理、發(fā)展現(xiàn)狀、應用領域以及未來發(fā)展趨勢等，讓學生對3D打印有一個宏觀的認識。

2）建模軟件操作知識。3D打印校本課程的開發(fā)與實踐重點在于教會學生如何建模，不僅僅是簡單的打印操作。教師要教會學生熟練掌握建模軟件的基本操作，幫助學生將想法變成現(xiàn)實，能夠將所學知識運用到實際生活中。最終，拓展他們的想象空間，獲得創(chuàng)新思維，作出有創(chuàng)意的設計。

3）具體學科知識。在3D打印校本課程中，結合具體學科，與學科教師交流探討，選出可與3D打印相融合且有融合價值的知識點，如數學學科中的立體幾何問題、語文學科中疑難字詞、美術學科中的簡單繪畫作品等。

4）地域文化知識。華興小學地處河北省石家莊市，有獨特的井陘拉花、常山戰(zhàn)鼓等民俗文化，而且這座城市是因路而興，建城史上與鐵路有著不解之緣。這一系列的元素都可以融合到當地校本課程開發(fā)過程中去。

3D打印課程的內容框架設計 ?在確定了校本課程主要內容的基礎上，需對課程內容進行科學合理的組織安排，一般課程內容組織需要滿足兩方面的要求：

1）“兩個結合”，即學科性內容與非學科性內容相結合，以及間接經驗與直接經驗相結合;

2）“兩個統(tǒng)一”，即知識邏輯與心理邏輯的統(tǒng)一，以及課程內容的直線性與螺旋性的統(tǒng)一。

在遵循小學生身心發(fā)展規(guī)律的基礎上，將整體內容按照軟件操作難度由簡到繁進行組織，在循序漸進學習軟件操作的同時，滲透學科知識以及地域文化，每次新授課對舊知識進行復習鞏固。校本課程開設的第一階段共設計16個學時，為期一學期，每周五下午2—3點社團時間進行，具體課程安排由學校商議后決定（初識3D打印—認識圖形—組合圖形—打印作品—制作工藝品—與具體學科相結合—優(yōu)秀成果展示評價）。圖1所示為課程框架設計。

課程評價的設計

1）評價理念。

①注重評價主體的多元性，學校領導、教師、學生、家長都是評價的主體;

②注重評價方式的多樣化;

③注重評價內容的多元化，如學生作品展覽、學生過程性評價、學生綜合評價等。

2）評價量表。表1所示對學生評價的設計。

6 對3D打印課程設計的檢測

教師訪談內容梳理

【班主任】我覺得學校能夠大膽嘗試開設3D打印校本課程挺好的，學生學點兒新的東西對他們是有幫助的，尤其是在現(xiàn)在這樣發(fā)展迅速的社會，不學習就會被淘汰。我很支持學生學習3D打印，只是學?，F(xiàn)在條件有限，只能是個別學生去學習。我們班上是三個男生、三個女生，我發(fā)現(xiàn)男生更加喜歡這個課程，我也問過他們覺得課程有沒有意思，男生覺得很神奇，表示挺喜歡學;女生告訴我，她覺得挺難的。至于內容設計，我覺得設計得挺好，適合三、四年級的孩子們學習，可以繼續(xù)對3D打印校本課程推進設計，如果開發(fā)和設計好的話，我們會在下學期采用。

學生訪談內容梳理 ?華興小學五年級學生（男、女生共20人），年齡在11歲左右。以下為訪談內容梳理。

【學生】我們生活中接觸過正方體、長方體、圓柱體，棱柱很少接觸;在美術課上經常照書上或者個人想法畫卡通人物或各種場景（學校、商店等周邊環(huán)境及事物）等;手工課上完成過很多作品，如制作泡泡機、剪紙、廢品制作、花籃、椅子，有的同學還做出了太陽能吹風機等作品。我們比較傾向于學習充滿科技和神秘色彩的內容。打印成品的興趣偏好：餅干等食品和一些漫畫游戲中的卡通人物（女）、手槍等武器、鑰匙之類的生活用品。樣張比較新穎，我們挺喜歡的，期望著這門課程的教材早日出版開發(fā)出來。

7 結語

隨著創(chuàng)客教育概念的提出，國家對新技術投入逐漸加大，3D打印等新技術會得到更加廣泛的關注，從而推動其在教育中的普及。在創(chuàng)客教育背景下的中小學3D打印教育普及和深入過程中會不斷產生新的問題，這就需要不斷更新觀念、不斷完善，只有這樣才能使3D打印教育呈現(xiàn)良性循環(huán)的趨勢發(fā)展，這也貫穿了創(chuàng)客教育的核心理念。相信在國家政策的支持下，在教育研究者以及一線教師的共同努力下，基于創(chuàng)客教育的3D打印課程會給教學帶來巨大的變化。

參考文獻

[1]王佑鎂，郭靜，宛平，等.設計思維：促進STEM教育與創(chuàng)客教育的深度融合[J].電化教育研究，2019，40（3）：34-41.

[2]劉慧敏.面向創(chuàng)客教育的STEM課程開發(fā)現(xiàn)狀調查研究[D].浙江：寧波大學，2018.

[3]臧珊珊.面向創(chuàng)客教育的小學3D打印立體化教材的設計與開發(fā)研究[D].深圳：深圳大學，2017.