福建省霞浦縣第七中學 王 嫻

隨著基礎教育智能化、信息化的日益發(fā)展，創(chuàng)客、3D打印、機器人、人工智能等新技術形式不斷呈現(xiàn)，對初中信息技術課程教學提出了更高的要求。本文結合本校開展創(chuàng)客教育的實際情況，圍繞初中信息技術教學，探討分析3D打印創(chuàng)客課程的實踐問題，力求探索獲得促進3D打印創(chuàng)客課程深度實踐的有效路徑，真正提高初中生的創(chuàng)新創(chuàng)造意識和終身學習能力，為核心素養(yǎng)培養(yǎng)奠定堅實的基礎。

一、初中信息技術3D打印創(chuàng)客課程的核心概念

（一）創(chuàng)客

創(chuàng)客英文為“Maker”，本意指制造者，本文強調那些具有廣泛興趣和愛好，富有創(chuàng)新理念和創(chuàng)造精神，樂于奮斗鉆研，能將自己的各種創(chuàng)意和想法轉化成現(xiàn)實作品的群體。

（二）創(chuàng)客教育

創(chuàng)客教育是創(chuàng)客文化與時代教育的結合，根據(jù)學生的研究、學習興趣，通過項目式學習活動，有效利用數(shù)字化工具，鼓勵相互交流分享，提倡跨學科、跨領域創(chuàng)造事物，鍛煉團隊協(xié)作、創(chuàng)新創(chuàng)造、探索解決現(xiàn)實問題等能力，培養(yǎng)綜合素養(yǎng)的一種素質教育模式。創(chuàng)客教育主要通過搭建創(chuàng)客平臺，設置創(chuàng)客空間，融合科學、數(shù)學、物理、化學、藝術等跨學科知識，創(chuàng)設創(chuàng)客課程為載體，培養(yǎng)學生的綜合創(chuàng)新能力和素質。

（三）3D打印創(chuàng)客課程

3D打印創(chuàng)客課程是通過將先進的3D打印技術（也稱增材制造技術）引進校園、融進信息技術課堂，創(chuàng)編3D打印創(chuàng)客校本課程，整合開發(fā)3D打印創(chuàng)客教學活動案例，并利用三維模型設計軟件開展創(chuàng)意設計，運用3D打印機實現(xiàn)創(chuàng)新成果落地的課程。當前，3D打印創(chuàng)客作為一種熱門實踐活動被許多學校引入校本課程，3D打印獨特的成型技術日益引發(fā)學生的關注，3D打印創(chuàng)客課程為學生提供了一個盡情展示風采和才華的平臺，使他們能掌握使用3D打印技術的方法和技能，自由表達思想，激揚創(chuàng)意和靈感，拓寬創(chuàng)新性思維，從而在潛移默化中提高信息技術課堂學習成效。

二、初中信息技術3D打印創(chuàng)客課程的開發(fā)現(xiàn)狀

（一）國家政策支持

近年來，我國政府非常重視3D打印技術的開發(fā)、應用和推廣，先后頒布了多項政策，大力支持3D打印技術產(chǎn)業(yè)和教育事業(yè)發(fā)展。2015年，《國家增材制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展推進計劃（2015—2016年）》突出強調了3D打印技術的重要意義，提出將3D打印技術列入國家戰(zhàn)略發(fā)展規(guī)劃，推廣和普及3D打印技術教育教學。2016年，中華人民共和國教育部制定《教育信息化“十三五”規(guī)劃》，要求各類學校積極探索先進技術在“眾創(chuàng)空間”“創(chuàng)客教育”等新領域中的教育研究和利用空間。這為優(yōu)化初中信息技術課程教學、融合3D打印創(chuàng)客教育、完善青少年學生創(chuàng)客教育課程體系迎來了新的發(fā)展機遇，但同時也帶來了諸多的挑戰(zhàn)。

（二）教育實踐應用

3D打印創(chuàng)客課程是學校加強信息化課堂建設的重要指標和內容。當前，3D打印技術引發(fā)了許多教育專家和學者的重視，也受到了廣大師生的歡迎和推崇，逐漸成為開創(chuàng)創(chuàng)客教育新視窗的重要工具。國內有些知名學校在探索和踐行3D打印創(chuàng)客教育方面已初見成效，為其他學校提供了許多值得借鑒的教學經(jīng)驗和應用成果。不少學校紛紛結合各個學科教學需要，積極打造3D打印創(chuàng)客團隊，廣泛開設了各種形式多樣、豐富多彩的創(chuàng)客競賽活動和創(chuàng)新主題實踐活動，形成具有各校特色的校本教育項目。并且，我校教師在初中信息技術教學中非常關注3D打印技術這一高科技應用技術，嘗試將信息技術教學與3D打印創(chuàng)客課程有機融合在一起，創(chuàng)設實施3D打印創(chuàng)客教育新模式，編設3D打印創(chuàng)客教育典型課例，更好地讓學生盡情體驗“在做中學”“在動手中創(chuàng)造”，并通過深度教學實踐、加強推廣和應用，使創(chuàng)客教育理念真正落實落細，促進了學生創(chuàng)新學習能力的培養(yǎng)。

三、初中信息技術3D打印創(chuàng)客課程的應用評析

（一）應用優(yōu)勢

1.有助于豐富創(chuàng)客課堂，激發(fā)學習興趣

教師將3D打印技術融匯應用到學生的現(xiàn)實學習和生活中，能為學生開辟更多豐富多樣的創(chuàng)客活動課堂，不斷激發(fā)其參與創(chuàng)造性學習的興趣和熱情。學生踴躍參加3D打印創(chuàng)客課程，充分領略和感受精彩的3D打印技術，盡情體驗創(chuàng)客教育活動，能大大激起自己的創(chuàng)新興趣和激情，積極驗證自己的奇思妙想，展現(xiàn)自己的創(chuàng)意和物化成果。

2.有助于增添輔學工具，提升學習能力

融合實施3D打印創(chuàng)客課程，不僅能指引學生深入研究學習過程，提高學生解決問題的能力，而且能鼓勵學生發(fā)揮聰明才智，應用3D打印技術展現(xiàn)自己的創(chuàng)意作品，促進創(chuàng)新意識培養(yǎng)。教師指導學生利用3D One三維建模軟件開展學習時，由于軟件的操作界面簡潔直觀，操作命令豐富，不需要耗費大量的時間和精力，即使是初學者也容易上手，能幫助學生快速入門，自由地開展建造模型，使他們在“玩中學、學中創(chuàng)、創(chuàng)中玩”的良好氛圍中鍛煉空間想象思維，提升動手實踐和創(chuàng)新學習等能力。

3.有助于轉變教學模式，培育綜合素質

3D打印創(chuàng)客課程教學充分體現(xiàn)了當下先進的創(chuàng)客教育理念，獲得廣大師生的認可和贊同，能促使教師緊跟時代發(fā)展的步伐，積極轉變自己的教育教學觀念，融合創(chuàng)客教育思想，勇于創(chuàng)新設計新穎活潑的課堂教學模式，開啟學生新的學習旅程，促進學生培育創(chuàng)新學習綜合素養(yǎng)。在良好的創(chuàng)客文化環(huán)境中，學生踴躍參加創(chuàng)客集訓營、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽等有趣的學習實踐活動，積極探索解決現(xiàn)實問題，創(chuàng)新設計制作個性化作品，親眼見證自己的創(chuàng)意和想法在3D打印技術支持下鮮活地得以實現(xiàn)，無限激起了學生豐富的新奇感和想象力。

（二）應用局限

3D打印技術在基礎教育領域的推廣還需經(jīng)過長期的過程，在編設3D打印創(chuàng)客課程、加強應用效果等方面仍具有一定的局限性。首先，要求初中信息技術教師掌握必備的專業(yè)學科知識，擁有跨學科、多領域的創(chuàng)客文化知識，有效開展創(chuàng)客教育活動。其次，3D打印創(chuàng)客課程需要一定的投入成本，模具制造、工業(yè)設計等領域的專業(yè)3D打印機價格昂貴，維修難度大?；鶎訉W校資金短缺，教學條件受限，就只能采用桌面級3D打印機，但技術精度不足，打印樣式不夠美觀，模型打印效果會打折扣，難以滿足某些復雜模型的打印需求；同時，打印材料多、打印次數(shù)增加時容易造成材料和資源的浪費。最后，開設3D打印創(chuàng)客課程需要創(chuàng)建特定的創(chuàng)客空間，需要配置獨立的設計活動室，更好地開展創(chuàng)客活動。

四、初中信息技術3D打印創(chuàng)客課程的實踐路徑

加強應用實踐是推進初中信息技術3D打印創(chuàng)客課程的關鍵。3D打印創(chuàng)客課程給學生帶來了全新的研究學習模式，有效激發(fā)了學生的創(chuàng)新思維，培養(yǎng)了其探索科學、實踐創(chuàng)新等求知精神。接下來，利用“設計制作富有個性特色的筆筒作品”項目活動案例，探討初中信息技術3D打印創(chuàng)客課程的具體教學環(huán)節(jié)與開發(fā)和應用實踐過程。

（一）研究學生學情，設計課程目標

3D打印創(chuàng)客課程項目活動面向的對象是本校七、八年級學生，選擇該課程的多數(shù)學生對3D打印創(chuàng)客活動非常感興趣，動手實踐能力也比較強，富有創(chuàng)意激情，樂于動腦動手，但他們對三維建模、創(chuàng)客設計等缺乏深入了解。初中生已見識過圓柱體、棱柱體、球體以及多面體等幾何體，通過參與創(chuàng)客課程實踐，他們能學會將課本中的各種空間和平面幾何體轉化成現(xiàn)實的實物模型作品，促進藝術創(chuàng)造和審美能力的發(fā)展。

為此，教師圍繞“設計制作富有個性特色的筆筒作品”項目活動主題，指導學生學習、運用3D One建模設計軟件中的草圖繪制、拉伸、布爾運算、陣列等命令的一般流程和操作方法；同時，明確設定了課程教學目標：著重指導學生掌握應用3D One建模軟件繪制規(guī)則實體和不規(guī)則實體的常用方法；使學生通過應用3D One建模軟件繪制各種規(guī)則實體，深入理解三維建模思想方法；使學生通過巧用布爾運算，創(chuàng)新設計出獨具特色的筆筒造型，突破創(chuàng)客難點。

（二）精選教學軟件，保障課程實施

為保障3D打印創(chuàng)客課程項目的順利實施，教師要重視選用合適的教學軟件，切實促進課程項目的有效開展。3D One建模設計軟件是一款相對簡單易學的3D空間建模軟件，功能界面簡潔便利，適合初中生的知識基礎和認知水平，更易于啟迪青少年學生的創(chuàng)新學習思維，能滿足他們零起點、易上手的學習需求，使學生輕松愉悅地體驗創(chuàng)新學習過程，充分感受在“玩中學、學中創(chuàng)、創(chuàng)中玩”的成就感，將一個個創(chuàng)意變成現(xiàn)實作品。同時，軟件配設的社區(qū)平臺還有各地優(yōu)秀創(chuàng)客教師的教程、講座和講課視頻等資料，為開展創(chuàng)客課程教學提供了豐富的教學資源。

（三）優(yōu)化教學過程，實現(xiàn)有效教學

1.引入項目情景

進入3D打印創(chuàng)客課程教學，教師首先要對學生明確提出項目任務。針對“設計制作富有個性特色的筆筒作品”項目活動主題，提出的任務不能過于具體。例如，教師節(jié)即將到來時，教師可以巧妙提出問題：“你會以什么樣的方式感恩自己的老師？”引發(fā)學生的個性思維，激勵學生發(fā)揮自己的想象力，設計制作出具有特色、飽含謝意的教師節(jié)禮物。有了項目情景的巧妙引入，學生就能激起研究學習的興趣和動機，將建模學習與生活事物緊密聯(lián)系，不再覺得學習3D打印技術過程枯燥，從而投入有意義的深度學習活動。

2.模仿簡單任務

學生明確了3D打印創(chuàng)客項目任務之后，要積極開展合作探究，解決項目問題，模仿簡單實踐任務。學生可以通過互聯(lián)網(wǎng)搜索各種相關的設計制作筆筒模型的信息和資源，或下載網(wǎng)盤中相關的微課學習資源，初步探索、熟悉“設計制作筆筒作品”的設計步驟。鼓勵學生模仿簡單任務，進一步增強學生的創(chuàng)客熱情，提升學習效果。

3.講解知識要點

教師要針對“設計制作筆筒作品”3D打印創(chuàng)客項目內容做必要的講授和解析，向學生介紹3D打印機的起源、發(fā)展、應用領域及其主要功能，利用簡單案例對學生解析各種命令的用法，講清楚利用3D打印機進行建模、切片、打印等主要流程以及相關的技術要領，從而使學生在制作筆筒模型的過程中真正掌握信息技術應用技能。例如，講解“設計制作筆筒作品”3D打印的主要步驟：（1）設計筆筒：單擊“基本實體”，選擇、建立適當大小的圓柱體或棱柱體等多面體作為筆筒的基礎模型；（2）單擊“基本實體”，結合所設多面體，單擊對話框中的“減運算”按鈕，設置長和寬尺寸，拖動紅色箭頭，合理控制多面體的高度和外形；（3）描繪筆筒：操作、單擊“材質渲染”按鈕，渲染自己選中的顏色；（4）單擊“特征造型”，選取“由指定點開始變形實體”，按照所彈出的對話框，依次選擇變形實體。

4.激發(fā)引導創(chuàng)新

當學生的“設計制作筆筒作品”3D打印建模任務完成后，教師要圍繞本次3D打印創(chuàng)客項目的主題和任務要求，引導學生從主題和造型等多方面積極探索創(chuàng)新視角，啟發(fā)學生發(fā)散思維，激勵他們大膽地開展創(chuàng)意設計，獲得筆筒作品模型。

5.協(xié)同完成任務

筆筒作品模型導入到位后，教師就可以指導學生一起應用3D打印機打印出自己設計的創(chuàng)意作品。目前，打印作品時，通?？梢岳煤馁M成本最低的FDM原理的3D打印機，通過計算機控制打印原料，逐層地堆疊累積物料，構筑形成三維模型。在此，教師要指導學生選用黏合性高的低熔點絲材作為3D打印材料，這樣打印出來的筆筒模型可以更逼真，效果更佳。還可以針對打印出的作品中存在的某些問題，適時進行微調，進一步改進和完善三維模型作品。

6.分享創(chuàng)意作品

學生合作完成筆筒作品之后，應鼓勵各小組學生積極展示成果，與其他學生分享交流自己的心得體會。學生彼此分享創(chuàng)意作品也是他們享受3D打印創(chuàng)新創(chuàng)造的過程，可以充分體驗到創(chuàng)客的無限樂趣。教師可以讓各小組把作品提交到班級網(wǎng)主頁、學科微信交流群，或鼓勵他們將優(yōu)秀作品上傳到3D One建模軟件配設的社區(qū)平臺，進行展示、互動、交流。隨著學生累積越來越多富含亮點的創(chuàng)客作品，他們頻頻獲得了教師、同學的點贊和認可，收獲了滿滿的成就感，不斷激勵了他們的創(chuàng)造性學習熱情。

創(chuàng)新源于生活，創(chuàng)新美化生活。教師要堅持以學生為中心的教育理念，融合開展3D打印創(chuàng)客課程教學，不斷豐富信息技術課堂，為學生添設更為新穎別致、生動有趣的創(chuàng)客課堂。學生只有經(jīng)歷真實的實踐學習活動，才能主動探知、快樂學習，全面提高動手實踐、設計制作和創(chuàng)新思維等能力，形成良好的學科綜合素養(yǎng)。