基于創(chuàng)客教育的3D打印社團(tuán)教學(xué)的探索與實踐*

?謝亞娟

教育部《教育信息化“十三五”規(guī)劃》中指出，有條件的地區(qū)要積極探索信息技術(shù)在STEAM(科學(xué)、技術(shù)、工程、藝術(shù)、數(shù)學(xué))教育、創(chuàng)客教育等新的教育模式中的應(yīng)用。在探索教學(xué)創(chuàng)新中，一些地區(qū)嘗試將3D打印技術(shù)應(yīng)用于創(chuàng)客教育，以推動創(chuàng)新教學(xué)的發(fā)展。在時代發(fā)展與學(xué)生發(fā)展需求下，通過3D打印社團(tuán)實踐，借鑒先行者們的教學(xué)經(jīng)驗，根據(jù)實際情況調(diào)整與創(chuàng)新，利用“南大眾創(chuàng)空間”的資源優(yōu)勢，讓3D打印社團(tuán)不僅僅是停留在三維建模上。

一、創(chuàng)客教育與3D打印

創(chuàng)客教育是創(chuàng)客文化與教育的結(jié)合，主要指基于學(xué)生興趣，以項目式教學(xué)的方式，利用各種數(shù)字化工具，鼓勵學(xué)生通過造物并分享等過程，培養(yǎng)學(xué)生的跨學(xué)科解決問題能力、團(tuán)隊協(xié)作能力和創(chuàng)新能力等。3D打印技術(shù)是一種快速成型技術(shù)，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、絲材、薄膜、樹脂等可粘合材料，通過一層一層疊加起來的方式來構(gòu)造物體的技術(shù)。學(xué)生對這種技術(shù)充滿好奇及學(xué)習(xí)興趣，對3D打印社團(tuán)的順利開設(shè)提供了非常好的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)。

二、3D打印社團(tuán)的探索與實踐

(一)實地參觀，視聽3D打印技術(shù) 興趣是最好的老師。為了更好地激發(fā)社團(tuán)孩子們對3D打印課程的興趣，我?guī)е鴮W(xué)生走進(jìn)了美麗的南京大學(xué)，參觀了“南大眾創(chuàng)空間”，實驗室中各種不同的打印筆、打印機(jī)讓學(xué)生大開眼界，即時的講解也讓學(xué)生對3D打印有了更加翔實的認(rèn)識。這種直接的視聽感受，體現(xiàn)在那一雙雙睜大的雙眼及按捺不住的激動。

(二)“做中學(xué)”，3D打印筆讓想象成真 前期學(xué)習(xí)和使用3D打印筆，通過觀察，學(xué)生只上了一節(jié)課就幾乎全部掌握了3D打印筆的使用方法。有的學(xué)生帶著課前繪制好的圖紙，一些學(xué)生上網(wǎng)搜索，還有一些學(xué)生臨時發(fā)揮，每一個學(xué)生揮著這支神奇的筆“畫”出了自己的想象。學(xué)生有所創(chuàng)造、有所得，社團(tuán)的目的也就達(dá)到了。

(三)借助3D One工具，打造項目式學(xué)習(xí)共同體 這個社團(tuán)以不超過20人為原則，四人一組為學(xué)習(xí)共同體?！赌蠘O科考隊》項目中，背景是派往南極的科考隊員們遭遇的最大難題就是寒冷，需要各組成員設(shè)計一個食物保溫箱，選出保溫效果最好的小組獲得“南極之星”榮譽(yù)。項目分成以下幾個環(huán)節(jié)：

1.項目成員分工合作

每組會領(lǐng)到一張項目單，對完成本項目需要做的工作及后期評價反饋有相關(guān)羅列，例如隊長、草圖設(shè)計師、建模師分別是誰，取一個什么名字，對作品滿意以及需要改進(jìn)的地方等。項目單既能讓學(xué)生的項目學(xué)習(xí)過程有了導(dǎo)向性，也讓學(xué)生對完成作品要求提前認(rèn)知。這個過程中小組合作顯得尤為重要。

2.完善打印出成品

學(xué)生借助3DOne工具建模保溫箱，在不斷完善后交由老師的切片軟件操作，通過3D打印機(jī)打印出實物。

3.發(fā)現(xiàn)不足修飾作品

學(xué)生拿到實物的時候，會發(fā)現(xiàn)并沒有想象中的那么完美。例如有組學(xué)生發(fā)現(xiàn)保溫箱蓋子尺寸因為一絲差距就導(dǎo)致無法緊緊蓋上，會影響保溫效果。這時需要剪子以及刮刀工具，甚至打印筆來對實物進(jìn)行一些彌補(bǔ)和及修飾。

4.測試作品

老師為每組學(xué)生發(fā)放保溫材料如錫箔紙、泡沫等，將這些保溫材料放置在保溫箱的隔層中，同時向保溫箱中倒入開水，10分鐘后，測試各個小組保溫箱的水溫，計算出每分鐘下降的溫度，找到保溫效果最好的。學(xué)生通過出現(xiàn)的現(xiàn)象，去思考和感悟。

5.交流分享

每組學(xué)生用3分鐘來介紹自己的作品。根據(jù)項目單上的評價指標(biāo)先自評，如作品設(shè)計原型的優(yōu)點，通過測試保溫效果如何，與自己的設(shè)計初衷是否基本一致，以及需要改進(jìn)的地方等。其次，其他小組可以來評價他們的作品，從值得學(xué)習(xí)的地方和提出建議兩方面進(jìn)行。

(四)融合校園景點，規(guī)劃動態(tài)校園模型 學(xué)生在項目式學(xué)習(xí)中其實也是創(chuàng)客學(xué)習(xí)。但如何讓3D打印社團(tuán)繼續(xù)突破，能否更具備特色呢？學(xué)校的48景深受老師和學(xué)生推崇，而且“物型文化課程”的開展更是賦予了這些景點不平凡的意義。每組學(xué)生選取一個景點，通過外觀的觀察、臨摹，找到景點的形態(tài)特征，在3DOne中建模。將打印出來的模型新增智能硬件技術(shù)，完成校園景觀模型。這個項目的周期會長一點，我們可以將一個景點作為一個學(xué)期課程的主題，學(xué)生自主選擇學(xué)習(xí)的方式完成任務(wù)。

學(xué)生經(jīng)歷一個小組合作、觀察、發(fā)現(xiàn)、思考、繪制、建模、打印、完善、分享與評價這樣的3D“造物”過程后收獲滿滿，這是創(chuàng)客教育所要追求的目標(biāo)所在。本文探索的3D打印社團(tuán)開設(shè)實踐尚在初級階段，其中也發(fā)現(xiàn)了一些不足。但正是在這樣一個實踐過程中，學(xué)生有所得，教師也有所獲，同時還需繼續(xù)探索在創(chuàng)客教育前提下，3D打印社團(tuán)課程如何更有創(chuàng)意！