當(dāng)3D打印技術(shù)遇上創(chuàng)客教育

陳月新

【摘 要】隨著創(chuàng)客空間的興起，創(chuàng)客群體中出現(xiàn)了越來(lái)越多的老師和學(xué)生。為了將這種創(chuàng)新文化引入基礎(chǔ)教育，本文就創(chuàng)客教育和3D打印技術(shù)進(jìn)行了分析，并結(jié)合學(xué)校實(shí)際將二者融合在一起進(jìn)行了實(shí)踐探索，為培養(yǎng)高技能創(chuàng)新人才提供保障。

【關(guān)鍵詞】創(chuàng)客教育；3D打印；創(chuàng)客空間；創(chuàng)新精神

【中圖分類號(hào)】G434 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A

【論文編號(hào)】1671-7384（2016）09-0060-02

創(chuàng)客（Maker）起源于美國(guó)，是指出于興趣與愛(ài)好，把具備相當(dāng)?shù)募夹g(shù)挑戰(zhàn)的創(chuàng)意轉(zhuǎn)變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)的人[1]。這個(gè)過(guò)程需要具備一定的知識(shí)含量和創(chuàng)新、實(shí)踐、分享、交流的意識(shí)。互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代使得人們的創(chuàng)新項(xiàng)目得到了及時(shí)的分享和交流，也鼓勵(lì)和促進(jìn)越來(lái)越多的人加入創(chuàng)客的行列。

美國(guó)《連線》雜志原主編克里斯·安德森認(rèn)為，新工業(yè)革命的重要特征是“數(shù)字化制造使得人人成為創(chuàng)客，能夠利用互聯(lián)網(wǎng)將自己的各種創(chuàng)意轉(zhuǎn)變?yōu)閷?shí)際產(chǎn)品”。在我國(guó)，隨著李克強(qiáng)總理到訪深圳柴火創(chuàng)客空間，親自為創(chuàng)客“添柴”，“創(chuàng)客”一詞“闖”進(jìn)政府工作報(bào)告。隨后9月，教育部辦公廳發(fā)布的《關(guān)于“十三五”期間全面深入推進(jìn)教育信息化工作的指導(dǎo)意見(jiàn)》中也提出：“……著力提升學(xué)生的信息素養(yǎng)、創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力，促進(jìn)學(xué)生的全面發(fā)展。有條件的地區(qū)要積極探索新技術(shù)手段在教學(xué)過(guò)程中的日常應(yīng)用，有效利用信息技術(shù)推進(jìn)眾創(chuàng)空間建設(shè)，探索創(chuàng)客教育、STEAM教育等新教育模式，使學(xué)生具有較強(qiáng)的信息意識(shí)與創(chuàng)新意識(shí)。”

各種跡象表明，中國(guó)教育迎來(lái)了新的改革，人們對(duì)創(chuàng)客教育的關(guān)注度在迅速升溫， 創(chuàng)客教育正逐步滲透到教育領(lǐng)域，并獲得師生與家長(zhǎng)的青睞。

創(chuàng)客教育是創(chuàng)客文化與教育的結(jié)合

當(dāng)創(chuàng)客精神與教育相遇，“創(chuàng)客教育”便誕生了。創(chuàng)客教育是將創(chuàng)客文化與教育相結(jié)合，基于學(xué)生興趣，以項(xiàng)目學(xué)習(xí)的方式，使用數(shù)字化工具，倡導(dǎo)造物，鼓勵(lì)分享，培養(yǎng)跨學(xué)科解決問(wèn)題能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力和創(chuàng)新能力的一種素質(zhì)教育。

創(chuàng)客教育集創(chuàng)新教育、體驗(yàn)教育、項(xiàng)目學(xué)習(xí)等思想為一體，契合了學(xué)生富有好奇心和創(chuàng)造力的天性。它以課程為載體，在創(chuàng)客空間的平臺(tái)下，融合科學(xué)、數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)、藝術(shù)等多學(xué)科知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生的想象力、創(chuàng)造力以及解決問(wèn)題的能力。

毋庸置疑，創(chuàng)客教育將改變中小學(xué)生在學(xué)校的學(xué)習(xí)方式，它能減少應(yīng)試教育給學(xué)生個(gè)性化發(fā)展帶來(lái)的損害，用一種新的方法鼓勵(lì)創(chuàng)造和創(chuàng)新——利用新的數(shù)字技術(shù)來(lái)設(shè)計(jì)、制作、分享和開(kāi)展跨時(shí)空的學(xué)習(xí)。

創(chuàng)客教育的關(guān)鍵是，如何把創(chuàng)客空間整合到現(xiàn)有的教育中。創(chuàng)客空間是創(chuàng)客們制作、交流、分享知識(shí)和資源，以及項(xiàng)目協(xié)作的場(chǎng)所。對(duì)于學(xué)校來(lái)說(shuō)，創(chuàng)客空間不僅如此，還是課程實(shí)施的環(huán)境。教師要學(xué)會(huì)把課堂變成一個(gè)充滿活力的創(chuàng)客空間，鼓勵(lì)學(xué)生創(chuàng)建物品、發(fā)明工藝、分享創(chuàng)意點(diǎn)子。

3D打印為課程創(chuàng)新帶來(lái)了更多可能

創(chuàng)客課程主要包括以下一些要素：動(dòng)手做是最重要的，此外還有開(kāi)放和分享，大膽嘗試，迭代設(shè)計(jì)，注重美學(xué)，打破年齡限制，個(gè)性化學(xué)習(xí)，運(yùn)用技術(shù)，學(xué)生自己掌控學(xué)習(xí)等。其中，日益被人們所熟知的3D打印技術(shù)成為實(shí)現(xiàn)和推廣創(chuàng)客教育的重要橋梁。3D打印技術(shù)與創(chuàng)客教育相遇，為中小學(xué)的綜合實(shí)踐課程和信息技術(shù)課程帶來(lái)了時(shí)代性的變革。

當(dāng)今的網(wǎng)絡(luò)時(shí)代，如果你餓了，可以按照個(gè)人口味打印一顆定制級(jí)巧克力[2]；如果你累了，能自選顏色和材料打印一把椅子坐坐；準(zhǔn)媽媽去醫(yī)院做產(chǎn)檢，拿到的不再是簡(jiǎn)單的B超照片，而是可以提前抱抱自己的“腹中寶貝”；設(shè)計(jì)師推出的最新“概念車(chē)”，先打印出一輛試駕一下；建筑設(shè)計(jì)師設(shè)計(jì)的各種建筑，先打印出模型看看效果……

3D 打印——“所想即所得”，帶給人們無(wú)限的遐想空間。時(shí)尚的3D 打印也早已讓人從“如雷貫耳”到“熟視無(wú)睹”。3D打印技術(shù)是新產(chǎn)業(yè)革命背景下的標(biāo)志性技術(shù)之一，未來(lái)將會(huì)對(duì)人類生產(chǎn)制造方式、生活消費(fèi)方式、組織管理方式產(chǎn)生深刻影響。

3D打印，顧名思義，打印出來(lái)的物品并非平面的紙張，而是一個(gè)立體固態(tài)物體。3D打印的成形思想和中國(guó)的古漆器及古埃及的疊合型材成形相似，類似于吐絲結(jié)繭[2]。一頭蠶要花費(fèi)將近3天的時(shí)間，吐出很細(xì)的絲，連續(xù)吐出1000多米的長(zhǎng)絲，一層一層把自己包裹起來(lái)，就形成了一個(gè)“立體”的繭。3D的成形，無(wú)論是受迫成型、去除成形還是離散/堆積成形、生長(zhǎng)成形，基本原理都是根據(jù)要打印的物體形狀，通過(guò)一層層堆積而成的。比如塑料材質(zhì)（ABS或PLA材料），就是將塑料加熱后，形成塑料絲，然后將塑料絲一層一層地堆起來(lái)，層層打印出來(lái)的切片會(huì)不斷疊加，最終形成一個(gè)完整立體的三維物品。另一種是用激光照射光敏樹(shù)脂或者粉末，先將粉末預(yù)熱到稍低于其熔點(diǎn)的溫度，然后將粉末鋪平，激光束在計(jì)算機(jī)控制下根據(jù)分層截面信息進(jìn)行有選擇的燒結(jié)，一層完成后再進(jìn)行下一層，最終得到一個(gè)燒結(jié)好的零件。

我校的3D打印課程是如何實(shí)施的

在我校的3D打印課堂上，學(xué)生利用電子設(shè)計(jì)中的“鉛筆”——三維設(shè)計(jì)軟件Google SketchUp中文版自由地創(chuàng)建3D模型，將自己的制作成果輸出到3D打印機(jī)上打印，打印好后貼上自己的名字放到展覽廳，同時(shí)將制作成果發(fā)布到Google Earth上與其他人分享。

對(duì)于三維零基礎(chǔ)的初一年級(jí)學(xué)生來(lái)說(shuō)，第一節(jié)課是欣賞老師打印好的3D作品。有房屋模型、卡通人物、玩具造型、日用品模型、汽車(chē)模型……激發(fā)起學(xué)生強(qiáng)烈的興趣。“太好玩了，我要學(xué)”是學(xué)生第一節(jié)課的收獲。第二節(jié)課，讓學(xué)生選擇自己喜歡的、現(xiàn)成的模型輸出到打印機(jī)，讓其觀察3D打印過(guò)程。第三節(jié)課，學(xué)生開(kāi)始學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)3D模型。當(dāng)然，為減少難度，一開(kāi)始學(xué)生能從Google's 3D Warehouse那里得到想要的素材，以此作為創(chuàng)作的基礎(chǔ)。學(xué)生熟悉該軟件后，再設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)模型，并且通過(guò)3D打印機(jī)打出模型，實(shí)現(xiàn)創(chuàng)意的實(shí)物化。創(chuàng)意思維的物化實(shí)現(xiàn)可以大大增強(qiáng)學(xué)生的三維空間想象，培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維，并且也鼓勵(lì)了學(xué)生去動(dòng)手實(shí)踐。

學(xué)生會(huì)用Google SketchUp軟件后，教師就要求他們將跨學(xué)科的知識(shí)融合，一個(gè)組可以共同制作完成一個(gè)項(xiàng)目，如個(gè)性筆筒、手機(jī)架、高跟鞋等。從第三節(jié)課開(kāi)始，我們嘗試把創(chuàng)客精神帶到3D打印課堂中。就如“一千個(gè)人眼里有一千個(gè)哈姆雷特”一樣，給學(xué)生想象的空間，學(xué)生的創(chuàng)意思維在他的3D作品里表現(xiàn)得淋漓盡致。學(xué)生說(shuō)：“我喜歡做一些新的東西，我很享受做東西的過(guò)程。”因?yàn)樽鰱|西的過(guò)程本身就是將自己的創(chuàng)意表現(xiàn)出來(lái)的過(guò)程，是不斷創(chuàng)造的過(guò)程。

在分組制作3D作品時(shí)，我們分四個(gè)階段進(jìn)行。

第一階段：進(jìn)行分組。共分為6組，每組4人，各小組選舉組長(zhǎng)1名，PPT制作負(fù)責(zé)人1名，解說(shuō)負(fù)責(zé)人1名，盡可能發(fā)揮學(xué)生各自的特長(zhǎng)，讓學(xué)生在參加活動(dòng)的過(guò)程中，其特長(zhǎng)得到充分鍛煉和提高。

第二階段：各小組確定小組名字，如：開(kāi)拓進(jìn)取組、超越自我組、勇于爭(zhēng)先組、奇思妙想組、快樂(lè)無(wú)限組、青春無(wú)悔組等。

第三階段：進(jìn)入正式設(shè)計(jì)模型環(huán)節(jié)，提交500字左右的創(chuàng)意說(shuō)明、設(shè)計(jì)制作3D模型及打印現(xiàn)實(shí)體，過(guò)程性材料可用照片、視頻形式記錄。

第四階段：完成PPT制作，指導(dǎo)教師根據(jù)小組之前的表現(xiàn)給團(tuán)隊(duì)整體表現(xiàn)打分（如：紀(jì)律、協(xié)作等）。

第五階段：競(jìng)賽和答辯。每組抽簽，按順序號(hào)全體組員走上講臺(tái)，每小組選一人根據(jù)PPT介紹本組情況，從創(chuàng)作策劃、目標(biāo)、創(chuàng)作過(guò)程及作品創(chuàng)新之處進(jìn)行詳細(xì)介紹。組內(nèi)其他同學(xué)手拿打印好的3D作品進(jìn)行展覽。如果解說(shuō)得不到位，組內(nèi)其余學(xué)生可以補(bǔ)充。教科室組織骨干老師和部分學(xué)生組成答辯評(píng)委會(huì)，介紹完后由評(píng)委提出若干個(gè)問(wèn)題進(jìn)行答辯。各評(píng)委根據(jù)3D作品和學(xué)生介紹及回答情況給予打分。最后根據(jù)指導(dǎo)教師給出的過(guò)程表現(xiàn)分、現(xiàn)場(chǎng)比賽得分和答辯環(huán)節(jié)得分，計(jì)算最終得分，評(píng)出最佳協(xié)作獎(jiǎng)、最佳創(chuàng)意作品獎(jiǎng)、最佳風(fēng)貌獎(jiǎng)等。

創(chuàng)客，就像一粒粒神奇的種子，播撒在時(shí)代的土壤里。創(chuàng)客教育就是在為時(shí)代的變革培育創(chuàng)新力量，而創(chuàng)客精神正是教育改革與發(fā)展的不竭源泉。3D打印技術(shù)遇上創(chuàng)客教育，必將對(duì)中國(guó)教育產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。

（作者單位：江蘇南京師范大學(xué)蘇州實(shí)驗(yàn)學(xué)校）