3D打印技術(shù)在高中校本課程的開(kāi)發(fā)

石進(jìn)昌(貴州省貴陽(yáng)市清鎮(zhèn)市第一中學(xué) 貴州 貴陽(yáng) 551400)

3D打印技術(shù)高中校本課程是一門(mén)既能傳播現(xiàn)代新科技，又能提高學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)的校本課程。3D打印技術(shù)校本課程在國(guó)內(nèi)還較為新穎、前沿，目前仍未見(jiàn)己設(shè)計(jì)成熟并采納實(shí)施的3D打印技術(shù)的高中校本課程方案。因此，在本研究中通過(guò)對(duì)3D打印技術(shù)與校本課程開(kāi)發(fā)的理論學(xué)習(xí)和文獻(xiàn)硏究，根據(jù)本學(xué)校的教學(xué)資源及高中學(xué)生的實(shí)際情況，研制出適合本校的3D打印技術(shù)高中校本課程方案。

1 3D打印技術(shù)應(yīng)用于教育衍發(fā)展趨勢(shì)

在中國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì)主持編制的《3D打印:打印未來(lái)》一書(shū)中提到，增材制造技術(shù)及相關(guān)設(shè)備走進(jìn)學(xué)校，可使學(xué)生們充分了解到先進(jìn)的快速制造技術(shù)的突出優(yōu)勢(shì)與傳統(tǒng)加工技術(shù)的區(qū)別，在掌握及實(shí)際應(yīng)用該技術(shù)的過(guò)程中，有助于他們更好地學(xué)習(xí)3D設(shè)計(jì)軟件，這對(duì)未來(lái)創(chuàng)新技術(shù)的發(fā)展和創(chuàng)新人才的培養(yǎng)具有深遠(yuǎn)的意義和深刻的影響。

《地平線(xiàn)報(bào)告》是由美國(guó)新媒體聯(lián)盟(NMC)發(fā)表的全球著名的預(yù)言性研究報(bào)告，該研巧開(kāi)始于2002年，通過(guò)定性研究方法，最終確定出未來(lái)1到5年間，在教育領(lǐng)域最有可能普及應(yīng)用并能成為主流的6項(xiàng)新興技術(shù)，及它們?cè)谌蚪逃I(lǐng)域的可能的影響、存在的挑戰(zhàn)和發(fā)展的趨勢(shì)。新媒體聯(lián)盟在《地平線(xiàn)報(bào)告(2013高等教育版)》中提出:技術(shù)應(yīng)用趨勢(shì)從遠(yuǎn)期來(lái)看，在未來(lái)4到5年的期間，"3D打印技術(shù)"將會(huì)被廣泛采用。在教育中，3D打印己經(jīng)被應(yīng)用到一些研究和實(shí)驗(yàn)中。時(shí)隔一年，在《地平線(xiàn)報(bào)告(2014高等教育版)》中再次提出:3D打印技術(shù)的采納階段在未來(lái)2到3年的期間，并指出:3D打印在教育領(lǐng)域的重要意義，是它能夠?yàn)閷W(xué)生們創(chuàng)造出大量對(duì)事物更加真實(shí)可靠的探索機(jī)會(huì)，當(dāng)然這些機(jī)會(huì)對(duì)大學(xué)生來(lái)說(shuō)特別難得。因此，這些機(jī)會(huì)對(duì)于中學(xué)生來(lái)說(shuō)更是難得［1］。

2 3D打印技術(shù)在高中校本課程的開(kāi)發(fā)

2．1擬定校本課程目標(biāo)。課程目標(biāo)是指課程開(kāi)發(fā)者希望學(xué)生能夠達(dá)到的學(xué)習(xí)結(jié)果的基本要求，也就是說(shuō)，課程目標(biāo)是必須保證的學(xué)習(xí)水準(zhǔn)的最低要求。在新一輪國(guó)家對(duì)基礎(chǔ)教育的課程改革中，在課程目標(biāo)的表述上做出了重大的調(diào)整，不再只是片面強(qiáng)調(diào)雙基，而更加重視三個(gè)維度的課程目標(biāo):知識(shí)與技能、過(guò)程與方法和情感態(tài)度價(jià)值觀。當(dāng)然，這三個(gè)維度的課程目標(biāo)是融合的，你中有我、我中有你，甚至是密不可分有機(jī)整體，因此，我們?cè)谛１菊n程開(kāi)發(fā)過(guò)程中也應(yīng)該注意處理好三者之間的關(guān)系。依據(jù)本學(xué)校、教師和學(xué)生的具體情況，從這三個(gè)維度思考并擬定了如下的3D打印技術(shù)的高中校本課程目標(biāo):

(1)了解3D打印技術(shù)的發(fā)展史和未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)，了解3D打印機(jī)的結(jié)構(gòu)、分類(lèi)和工作原理。

(2)能應(yīng)用3D建模軟件(3DOne)進(jìn)行較復(fù)雜的3D模型設(shè)計(jì)，會(huì)使用分層軟件(RAYCHAM 3D和cura)進(jìn)行切片。(3)能獨(dú)立操作3D打印機(jī)進(jìn)行打印。(4)分享3D打印作品的創(chuàng)意。

(5)在小組制作中學(xué)會(huì)與組員的分工合作。

2．2研制3D打印技術(shù)校本課程方案。課程方案也叫課程規(guī)劃，它是根據(jù)規(guī)定的培養(yǎng)目標(biāo)制定相關(guān)教學(xué)和教育工作的具有指導(dǎo)性和計(jì)劃性的文件。它具體規(guī)定了學(xué)校應(yīng)開(kāi)設(shè)的科目、課程的安排順序、課時(shí)的合理分配和學(xué)年的編制等，并對(duì)課堂內(nèi)外的教學(xué)活動(dòng)的各方面進(jìn)行全面安排。校本課程開(kāi)發(fā)方案應(yīng)該包括這兩個(gè)層面:一個(gè)是學(xué)校層面的校本課程開(kāi)發(fā)方案，另一個(gè)則是教師層面的校本課程方案。其中，學(xué)校層面的開(kāi)發(fā)方案是學(xué)校對(duì)于校本課程開(kāi)發(fā)的一個(gè)整體的指導(dǎo)性的方案，而教師層面的校本課程方案則是針對(duì)某一科目或者是某一口類(lèi)的具體的課程方案。學(xué)校層面的開(kāi)發(fā)指導(dǎo)方案和教師層面的具體科目的課程方案共同組成了學(xué)校校本課程的指導(dǎo)性文本，用于指導(dǎo)并規(guī)范學(xué)校的校本課程開(kāi)發(fā)與實(shí)施。"這里所研制的是教師層面的3D打印技術(shù)校本課程方案，主要以校本課程綱要的形式呈現(xiàn)，校本課程開(kāi)發(fā)方案的核心內(nèi)容也就是3D打印技術(shù)校本課程綱要，它明確了課程目標(biāo)與課程性質(zhì)、教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)安排、實(shí)施建議與評(píng)價(jià)方式等。下面就是針對(duì)本校資源配備師生情況編制的課程綱要。

3D打印技術(shù)校本課程綱要

【課程名稱(chēng)】3D打印技術(shù)校本課程

【開(kāi)發(fā)人員】＊＊＊＊

【課程類(lèi)型】自選

【教學(xué)對(duì)象】高一學(xué)生(每班50人)

【課時(shí)安排】一學(xué)年，每周2課時(shí)，一共40課時(shí)

【課程內(nèi)容概要】

(1)學(xué)習(xí)3D打印機(jī)的發(fā)展、分類(lèi)、結(jié)構(gòu)、工作原理;

(2)學(xué)習(xí)3DOne軟件制作三維模型圖，并學(xué)會(huì)導(dǎo)出STL文件;

(3)學(xué)會(huì)使用分層軟件RAYCHAM 3D，并能生成可用SD卡打印的S3g文件;

(4)學(xué)會(huì)使用分層軟件cura，并能生成可用SD卡打印的x3g文件:

(5)5學(xué)會(huì)獨(dú)立操作3D打印機(jī)打印自己的作品;

(6)學(xué)會(huì)自己利用工具處理、美化3D打印成品。

【評(píng)價(jià)活動(dòng)】

1平時(shí)作品教師評(píng)價(jià)。

2校內(nèi)3D打印作品展覽、評(píng)比、頒獎(jiǎng)。

3在線(xiàn)考試、評(píng)分。

【課程實(shí)施與建議】

1軟件學(xué)習(xí):老師示范軟件操作后，學(xué)生不容易記住。首先要求學(xué)全做隨堂筆記方便查找和記憶，其次就是通過(guò)隨堂的屏幕錄像錄音，保存后及時(shí)發(fā)給學(xué)生，方便學(xué)生隨時(shí)通過(guò)視頻回放進(jìn)行自主學(xué)習(xí)［2］。

2示范操作:3D打印機(jī)的示范操作步驟較多，學(xué)生不容易記全，可通過(guò)圖文結(jié)合的Word文檔寫(xiě)成操作教程的形式，發(fā)到每臺(tái)電腦上讓學(xué)生可隨時(shí)查看。

3小組任務(wù)流糧:成員自由組合、資料收集 方案設(shè)計(jì)、分工合作、實(shí)施操作。

4打印作品:可通過(guò)教師評(píng)價(jià)、自我評(píng)價(jià)、成員互評(píng)、交流匯報(bào)、成果展示等各種方式進(jìn)行。

結(jié)語(yǔ):3D打印技術(shù)是目前比較前沿也比較熱門(mén)的新技術(shù)，學(xué)生通過(guò)接觸這種前沿科技，能夠開(kāi)闊視野、増強(qiáng)創(chuàng)新意識(shí);在通過(guò)對(duì)三維圖形的設(shè)計(jì)過(guò)程中能夠提高他們的空間思維和想像的能力，這對(duì)學(xué)好數(shù)學(xué)和物理是很有幫助的;同時(shí)在一些小組項(xiàng)目合作的教學(xué)過(guò)程中也能夠提高他們的團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。因此在高中校本課程中開(kāi)發(fā)3D打印技術(shù)就勢(shì)在必行。