孫苗 江蘇省南京市金陵中學(xué)仙林分校中學(xué)部

● 案例背景

創(chuàng)客教育是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐能力的重要途徑。3D打印課程作為創(chuàng)客教育不可或缺的一部分，已被越來越多的學(xué)校納入中小學(xué)課程。但是，在3D打印教學(xué)過程中教師常常會(huì)遇到這樣的困惑：如果給學(xué)生提供明確的樣例和操作步驟，全班學(xué)生的作品會(huì)千篇一律；如果完全讓學(xué)生自由設(shè)計(jì)，則課堂效率不高，并且很難呈現(xiàn)出色的作品。那么，3D打印課程如何開展，才能讓學(xué)生在掌握新知的基礎(chǔ)上生成創(chuàng)意作品，從而培養(yǎng)創(chuàng)新能力？筆者通過對(duì)3D打印課程進(jìn)行三輪教學(xué)設(shè)計(jì)與調(diào)整，完成了課程的迭代更新，以此來培養(yǎng)學(xué)生的問題解決能力與創(chuàng)新能力。下面，筆者以《制作創(chuàng)意花瓶》課程為例進(jìn)行說明（教學(xué)過程中使用123D design軟件）。

● 實(shí)踐舉措

1.教師更關(guān)注技術(shù)本身，學(xué)生簡單模仿

（1）過程描述

在《制作創(chuàng)意花瓶》課程的第一輪教學(xué)過程中（如表1），教師給學(xué)生提供了詳細(xì)的操作幫助文檔，并在課中進(jìn)行了操作演示，大部分學(xué)生能夠在一節(jié)課內(nèi)完成花瓶的建模。但是，這樣的教學(xué)設(shè)計(jì)出現(xiàn)了兩個(gè)問題：一是在學(xué)生失去新鮮感之后，后續(xù)的學(xué)習(xí)興趣有下降的趨勢(shì)，課堂氣氛不夠活躍；二是學(xué)生呈現(xiàn)出的最終作品大同小異，只有顏色和大小等的變化，創(chuàng)新能力沒有明顯提高。在這種狀況下，教師容易陷入為教技術(shù)而教技術(shù)的困境，教學(xué)成就感不高。

表1

（2）評(píng)價(jià)反思

①教學(xué)案例要結(jié)合生活實(shí)際。在學(xué)習(xí)3D建模制作創(chuàng)意花瓶之前，可以讓學(xué)生舉例談一談生活中花瓶的種類和用途，讓學(xué)生自己設(shè)計(jì)一款花瓶等，將課堂交給學(xué)生，讓學(xué)生發(fā)現(xiàn)和感受3D打印在生活中的應(yīng)用。

②教學(xué)過程應(yīng)注重引導(dǎo)和思考。創(chuàng)客類課程旨在將學(xué)生的創(chuàng)意變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)，讓學(xué)生有實(shí)質(zhì)性的作品產(chǎn)出。本課用了大量時(shí)間講授和演示花瓶作品的操作步驟，學(xué)生沒有經(jīng)歷思考和再加工的過程。因此，學(xué)生最終呈現(xiàn)出的作品也就千篇一律，大部分是對(duì)教師教學(xué)案例的簡單模仿。本課在引入環(huán)節(jié)可以引導(dǎo)學(xué)生思考作品的組成和設(shè)計(jì)思路；在新授環(huán)節(jié)可以引導(dǎo)學(xué)生思考更多可行的解決辦法；在總結(jié)提升環(huán)節(jié)，可以引導(dǎo)學(xué)生討論總結(jié)本課的要點(diǎn)，以及從中得到的啟發(fā)。

③教學(xué)內(nèi)容需關(guān)注前后知識(shí)的聯(lián)系。在制作瓶身部分，瓶身可以用繪制草圖放樣建模，也可以使用基本體建模、繪制草圖旋轉(zhuǎn)建模、繪制草圖掃掠建模等多種建模方式。在掏空花瓶部分，可以使用抽殼工具掏空瓶身，也可以使用相減工具掏空瓶身。因此，教學(xué)過程中需將多種前后連貫相通的知識(shí)整合和遷移，幫助學(xué)生建立完整的知識(shí)結(jié)構(gòu)。

2.教師更關(guān)注技術(shù)的整合和遷移，學(xué)生模仿后再創(chuàng)新

（1）過程描述

教師從日常實(shí)例入手，分析總結(jié)了幾種常見的建模方法，希望學(xué)生在此基礎(chǔ)上建立知識(shí)框架，更好地進(jìn)行作品的創(chuàng)新設(shè)計(jì)（如表2）。在按照這個(gè)思路實(shí)施之后，部分學(xué)生能夠設(shè)計(jì)出有一定創(chuàng)新性的作品，部分學(xué)生仍然簡單模仿教師演示的某個(gè)實(shí)例。通過觀察，這個(gè)教學(xué)思路同樣存在一些問題。首先，學(xué)生在掌握了一種建模方法制作作品之后，對(duì)其他建模方法的興趣明顯降低，教學(xué)效果不太明顯。其次，這種試圖整合知識(shí)、建立知識(shí)框架的過程實(shí)際還是教師主導(dǎo)的教學(xué)行為，學(xué)生經(jīng)歷的體驗(yàn)過程并不是很清晰，也就不能引起共鳴。最后，因?yàn)閷W(xué)生制作的作品并沒有一個(gè)問題情境，所以生成的一些外觀特異的作品失去了功能和價(jià)值，很難深層次地培養(yǎng)創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力。

表2

（2）評(píng)價(jià)反思

①學(xué)習(xí)目標(biāo)應(yīng)全面具體，關(guān)注素養(yǎng)的提升。本課程的學(xué)習(xí)目標(biāo)局限于3D建模軟件的綜合應(yīng)用，學(xué)習(xí)內(nèi)容偏重技術(shù)，對(duì)學(xué)生的規(guī)劃設(shè)計(jì)能力、合作學(xué)習(xí)能力、展示交流能力以及人文素養(yǎng)的提升等關(guān)注度不夠。

②學(xué)習(xí)活動(dòng)應(yīng)基于問題情境，讓創(chuàng)新思維落地生根。本課學(xué)習(xí)活動(dòng)以軟件的技術(shù)要點(diǎn)為線索，學(xué)生的創(chuàng)新思維沒有具體的著力點(diǎn)，不利于培養(yǎng)深層次的創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力。在課程改進(jìn)方面，可以讓學(xué)生在問題情境中解決問題，采用項(xiàng)目學(xué)習(xí)的方式激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)意，并設(shè)置科學(xué)的評(píng)價(jià)手段反饋學(xué)生的學(xué)習(xí)過程和學(xué)習(xí)結(jié)果。

3.教師在項(xiàng)目教學(xué)中設(shè)置問題情境，學(xué)生合作完成創(chuàng)意

（1）過程描述

本次課程設(shè)計(jì)總結(jié)了前兩次課程的經(jīng)驗(yàn)和不足，采用項(xiàng)目活動(dòng)的方式開展教學(xué)實(shí)踐，讓學(xué)生在問題情境中合作完成創(chuàng)意設(shè)計(jì)，最后進(jìn)行全班展示交流（如下頁表3）。

表3

（2）評(píng)價(jià)反思

本次項(xiàng)目活動(dòng)讓學(xué)生探索了3D打印不同的建模方法，并基于此自主選擇主題，小組合作完成創(chuàng)意作品。同時(shí)，本次活動(dòng)也增加了打印實(shí)踐操作課時(shí)。用3D打印技術(shù)解決生活中的實(shí)際問題，有效增加了學(xué)生學(xué)習(xí)的挑戰(zhàn)性，從而提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性。當(dāng)然，通過對(duì)項(xiàng)目活動(dòng)的設(shè)計(jì)及實(shí)施，也發(fā)現(xiàn)了許多需要注意的問題，尤其是小組成員對(duì)活動(dòng)的管理、活動(dòng)的評(píng)價(jià)及活動(dòng)效果的檢驗(yàn)等是創(chuàng)客項(xiàng)目活動(dòng)設(shè)計(jì)及實(shí)施的關(guān)鍵部分。同時(shí)，活動(dòng)中對(duì)教師的組織管理能力的要求也更為嚴(yán)格。

● 實(shí)踐反思

1.創(chuàng)設(shè)真實(shí)情境，解決實(shí)際問題

建構(gòu)主義認(rèn)為學(xué)習(xí)是學(xué)習(xí)者基于原有的知識(shí)經(jīng)驗(yàn)生成意義、建構(gòu)理解的過程，而這一過程常常是在社會(huì)文化互動(dòng)中完成的。對(duì)于實(shí)踐性較強(qiáng)的課程，更應(yīng)該注重學(xué)生知識(shí)和技能的主動(dòng)建構(gòu)。所以，在課堂教學(xué)中，教師應(yīng)該創(chuàng)設(shè)真實(shí)的生活情境，鼓勵(lì)學(xué)生在綜合的項(xiàng)目情境中解決實(shí)際問題，從而培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性。

2.激發(fā)學(xué)習(xí)動(dòng)能，提高學(xué)習(xí)興趣

3D打印的項(xiàng)目活動(dòng)基于真實(shí)情境，并且其活動(dòng)內(nèi)容具有綜合性，因此，教師要基于學(xué)生已有經(jīng)驗(yàn)和興趣專長，打破學(xué)科界限，為學(xué)生留出充足的自由活動(dòng)的空間。通過本案例可以看出，小組成員如果缺乏主動(dòng)意識(shí)，只在課堂中教師有限的指導(dǎo)下進(jìn)行學(xué)習(xí)，幾乎達(dá)不到項(xiàng)目活動(dòng)的目的?！坝?D打印設(shè)計(jì)容器解決身邊的實(shí)際問題”項(xiàng)目具有較高的開放性，因而更需要學(xué)生進(jìn)行課后的自主探究學(xué)習(xí)，否則，既不能達(dá)到項(xiàng)目活動(dòng)的學(xué)習(xí)目標(biāo)，也不能實(shí)現(xiàn)學(xué)生的培養(yǎng)目標(biāo)。

3.注重交流互動(dòng)，培養(yǎng)創(chuàng)意思維

在創(chuàng)客類課程教學(xué)中，教師應(yīng)給學(xué)生提供充分的時(shí)空自由以培養(yǎng)創(chuàng)意思維，鼓勵(lì)學(xué)生在交流互動(dòng)中造物，解決日常生活和學(xué)習(xí)中的具體問題。首先，在項(xiàng)目規(guī)劃設(shè)計(jì)階段，思維導(dǎo)圖、“頭腦風(fēng)暴”等方法有利于學(xué)生開拓思路，完善創(chuàng)意。其次，在項(xiàng)目實(shí)施階段，學(xué)生分組完成創(chuàng)意制作，在協(xié)作交流的過程中取長補(bǔ)短，實(shí)現(xiàn)創(chuàng)意。最后，在作品展示交流階段，師生、生生之間的互動(dòng)，組與組之間的思維碰撞，都將激發(fā)新的創(chuàng)意。

● 結(jié)語

本文對(duì)初中3D打印課程進(jìn)行了三輪教學(xué)設(shè)計(jì)與調(diào)整，通過初中創(chuàng)客類課程的教學(xué)實(shí)踐，探索了在創(chuàng)客教學(xué)中提升學(xué)生創(chuàng)新能力的途徑和方法。筆者一直致力于普及性地開展包括3D打印課程在內(nèi)的創(chuàng)客課程，探索和完善課程的設(shè)計(jì)與實(shí)施，以期能夠更好地培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新實(shí)踐能力。