淺談3D打印技術(shù)校本課程設(shè)計(jì)

曾紹華

（廣州市第八十六中學(xué) 廣州黃埔 510700）

隨著科技的不斷發(fā)展，3D打印技術(shù)越來越受到重視并廣泛地應(yīng)用到多個(gè)領(lǐng)域中。GE（通用電氣公司）通過3D打印技術(shù)完成了飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)35%的零部件建造，將燃油消耗率的有效性提高1%；蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院采用硅膠材料通過3D打印技術(shù)合成人工心臟，可實(shí)現(xiàn)像人體心臟一樣的跳動(dòng)；國(guó)外一家公司通過3D技術(shù)打印出一種由碳酸鈣制成的珊瑚放置在海水中，隨著時(shí)間的推移可以溶解并降低海水的酸度，以此來對(duì)抗海洋污染；等等。3D打印技術(shù)的使用可能意味著一場(chǎng)重大變革，將給未來的制造業(yè)、社會(huì)生產(chǎn)模式與人類生活方式帶來的深刻影響和變化。[1]

普通高中信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年）確定了信息意識(shí)、計(jì)算思維、數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新、信息社會(huì)責(zé)任四個(gè)核心素養(yǎng)，劃分了由必修、選擇性必修和選修組成的課程結(jié)構(gòu)，給高中信息技術(shù)課程教學(xué)提供了目標(biāo)和指引。其中，高中信息技術(shù)選擇性必修課程5是《三維設(shè)計(jì)與創(chuàng)意》，它要求學(xué)生能理解3D圖形和動(dòng)畫設(shè)計(jì)的基本思想和方法，能夠結(jié)合學(xué)習(xí)與生活的實(shí)例設(shè)計(jì)3D作品并發(fā)布，體驗(yàn)3D創(chuàng)意設(shè)計(jì)的基本過程與方法。3D打印技術(shù)已成為高中信息技術(shù)課程的重要組成部分。在新的課程教材出來前，筆者大膽地嘗試以校本課程的形式開展3D打印技術(shù)的教學(xué)。[2]

一、3D打印技術(shù)與校本課程

3D打印技術(shù)即快速成型技術(shù)的一種，它是一種以數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)，運(yùn)用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料，通過逐層打印的方式來構(gòu)造物體的技術(shù)。3D打印通常是采用數(shù)字技術(shù)材料打印機(jī)來實(shí)現(xiàn)的，它將精準(zhǔn)的數(shù)字技術(shù)、工廠的可重復(fù)性和工匠的設(shè)計(jì)自由結(jié)合在一起，被廣泛地應(yīng)用在工業(yè)設(shè)計(jì)、建筑、醫(yī)療產(chǎn)業(yè)等領(lǐng)域。

校本課程即以學(xué)校為本位、由學(xué)校自己確定的課程，它與國(guó)家課程、地方課程相對(duì)應(yīng)。它一般是指由學(xué)生所在學(xué)校的教師編制、實(shí)施和評(píng)價(jià)的課程，主要表現(xiàn)在三個(gè)方面：一是在課程的權(quán)力方面，學(xué)校擁有課程自主權(quán)；二是在課程開發(fā)的主體方面，教師是課程開發(fā)的主體；三是在課程開發(fā)的場(chǎng)所方面，具體學(xué)校是課程開發(fā)的場(chǎng)所。

二、3D打印技術(shù)校本課程設(shè)計(jì)

校本課程的設(shè)計(jì)有很大的自主性，而3D打印技術(shù)涉及的領(lǐng)域又很多，“教什么，怎么教？”是課程開發(fā)的重點(diǎn)。

1.以新課標(biāo)為指引

普通高中信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）中《三維設(shè)計(jì)與創(chuàng)意》的課程要求是讓學(xué)生初步了解3D設(shè)計(jì)及相關(guān)技術(shù)的基礎(chǔ)知識(shí)，能運(yùn)用3D設(shè)計(jì)的思想、方法和技術(shù)進(jìn)行創(chuàng)作與表達(dá)。3D打印技術(shù)校本課程設(shè)計(jì)要以新課標(biāo)為指引，讓學(xué)生理解3D打印的基本思想和方法，在實(shí)例設(shè)計(jì)中體驗(yàn)3D創(chuàng)意設(shè)計(jì)的基本過程與方法。

2.融合校園文化

3D打印技術(shù)是一門創(chuàng)新型技術(shù)，它應(yīng)用范圍廣，發(fā)展?jié)摿Υ?，已?jīng)滲透進(jìn)我們的學(xué)習(xí)和生活中，學(xué)生對(duì)它很感興趣。3D打印技術(shù)校本課程設(shè)計(jì)不僅要展示什么是3D打印技術(shù)、如何進(jìn)行3D設(shè)計(jì)，還要體現(xiàn)學(xué)校的辦學(xué)特色和理念，使課程成為學(xué)校發(fā)展的一張名片。

3.精選教學(xué)案例

3D打印技術(shù)校本課程教學(xué)以學(xué)生的實(shí)例設(shè)計(jì)體驗(yàn)為主，所以要精選教學(xué)案例。以筆者學(xué)校為例，學(xué)校的核心文化是“海潤(rùn)生命”，在課程設(shè)計(jì)中通過多個(gè)與學(xué)校文化及海洋元素相關(guān)的教學(xué)案例，展示海洋生物、航海知識(shí)等，滲透保護(hù)海洋資源、保護(hù)海洋環(huán)境的意識(shí)，同時(shí)也讓學(xué)生更好地了解學(xué)校文化，提升學(xué)校歸屬感和榮譽(yù)感。例如，3D校徽設(shè)計(jì)，在教學(xué)過程中向?qū)W生介紹學(xué)校校徽的設(shè)計(jì)理念、文化體現(xiàn)和歷史底蘊(yùn)；單體船和劃槳船制作，展示了人類與海洋抗?fàn)帲灾腔蹜?zhàn)勝大自然的歷史篇章，同時(shí)也讓學(xué)生重新認(rèn)識(shí)船的使用，鼓勵(lì)學(xué)生大膽思考和創(chuàng)新未來海洋運(yùn)輸和探究工具的設(shè)計(jì)。

4.確定設(shè)計(jì)軟件

3Done是國(guó)內(nèi)首款青少年三維創(chuàng)意設(shè)計(jì)軟件，更貼合啟發(fā)青少年的創(chuàng)新學(xué)習(xí)思維智能，簡(jiǎn)易的3D設(shè)計(jì)功能讓創(chuàng)意更輕松地實(shí)現(xiàn)。同時(shí)，3DOne官網(wǎng)提供了大量的教學(xué)案例、課件和視頻，以及設(shè)計(jì)者相互交流的平臺(tái)。用戶可以免費(fèi)下載3DOne（家庭版），無需擔(dān)憂盜版軟件的困擾。

5.創(chuàng)建學(xué)習(xí)社團(tuán)

創(chuàng)建3D打印創(chuàng)意設(shè)計(jì)社團(tuán)，既可以為對(duì)3D打印技術(shù)特別感興趣、愿意投入更多時(shí)間學(xué)習(xí)的學(xué)生提供一個(gè)深入學(xué)習(xí)、大膽創(chuàng)新的平臺(tái)，同時(shí)，社團(tuán)成員可以成為校本課程教學(xué)中的學(xué)習(xí)標(biāo)兵和帶頭人，提升教學(xué)效率，推動(dòng)教學(xué)發(fā)展，擴(kuò)大3D打印技術(shù)的校園影響力。

6.搭建硬件環(huán)境

3D打印技術(shù)校本課程教學(xué)除了常規(guī)信息技術(shù)教學(xué)需要的多媒體計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，還需要配置3D打印筆和3D打印機(jī)等3D打印設(shè)備。3D打印筆能讓學(xué)生體驗(yàn)手繪立體畫、制作簡(jiǎn)單3D物件的過程；3D打印機(jī)能將學(xué)生設(shè)計(jì)的3D作品變成實(shí)物，讓創(chuàng)意成為真實(shí)。

7.豐富的課程配套活動(dòng)

舉行3D打印技術(shù)相關(guān)的專題講座，鼓勵(lì)學(xué)生參加3D設(shè)計(jì)作品大賽，帶領(lǐng)3D打印創(chuàng)意設(shè)計(jì)社團(tuán)成員外出參觀3D打印高新企業(yè)，等等。豐富的課程配套活動(dòng)，能提高課程的影響力，讓學(xué)生更全面地了解3D打印技術(shù)，在把創(chuàng)意變?yōu)樽髌?、展示所學(xué)的過程中進(jìn)一步提升技術(shù)。

8.多樣的評(píng)價(jià)方式

提供多樣的評(píng)價(jià)方式，既看教學(xué)過程學(xué)生的參與程度，也看學(xué)生完成作品的情況；既看學(xué)生使用3D打印技術(shù)進(jìn)行作品設(shè)計(jì)的掌握程度，也看學(xué)生在作品設(shè)計(jì)中的創(chuàng)新能力；既有自我評(píng)價(jià)，也有小組評(píng)價(jià)、教師評(píng)價(jià)；既有對(duì)學(xué)生的評(píng)價(jià)，也有對(duì)教師、對(duì)課程的評(píng)價(jià)。

在3D打印技術(shù)校本課程教學(xué)實(shí)踐中，還是發(fā)現(xiàn)了不少問題：高中學(xué)業(yè)緊張，社團(tuán)活動(dòng)的時(shí)間只能安排在午休時(shí)間，能堅(jiān)持參與社團(tuán)活動(dòng)的學(xué)生不多；校本課程每周一課時(shí)的課時(shí)量不夠的；新技術(shù)、新課程，學(xué)生、家長(zhǎng)、老師對(duì)其不了解，課程推廣難度大，等等。3D打印技術(shù)校本課程還不夠成熟，還需要在教學(xué)實(shí)踐中不斷反思、完善。