3D打印課程開展初探

席菲菲

摘要：3D打印設(shè)計(jì)近幾年逐漸進(jìn)入了中小學(xué)課堂，在教育領(lǐng)域受到了越來越多人的關(guān)注。考慮到3D打印技術(shù)在貴州教育的應(yīng)用還處于基礎(chǔ)階段和3D打印課程開展的意義，以筆者所在學(xué)校的學(xué)生為研究對(duì)象，從課程開展的核心、形式、評(píng)價(jià)方式和效果上探討3D打印課程的開展。

關(guān)鍵詞：3D打印；課程開展；創(chuàng)意

一、3D打印概述

3D打印，是一種以三維數(shù)字形式立體構(gòu)造物理對(duì)象的一種快速成型技術(shù)（Rapid Prototyping， RP），原理是先將實(shí)體模型分為若干薄層，每次打印材料生成一個(gè)薄層，通過塑料或粉末狀金屬等可粘合材料，層層疊加生成物體，這已成為當(dāng)前增材制造（Additive Manufacturing， AM）技術(shù)的主要存在形態(tài)。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展和價(jià)格的降低，3D打印己經(jīng)滲入到教育、醫(yī)療、食品制造、建筑、工藝設(shè)計(jì)、影視傳媒等多個(gè)與人們生活息息相關(guān)的領(lǐng)域。

二、3D打印課程開展的意義

1.為學(xué)生創(chuàng)新設(shè)計(jì)提供了思路。

3D打印技術(shù)有利于學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，主要體現(xiàn)在3D打印可以使創(chuàng)意變成現(xiàn)實(shí)，可以激發(fā)學(xué)生的設(shè)計(jì)興趣。學(xué)生掌握3D打印設(shè)計(jì)后，可以將其應(yīng)用到學(xué)習(xí)生活中去，如在研究性學(xué)習(xí)課上，鼓勵(lì)學(xué)生參與到發(fā)明類和創(chuàng)意類課題，此時(shí)學(xué)生就可以應(yīng)用3D技術(shù)來實(shí)現(xiàn)自己的設(shè)計(jì)想法。

2.提高了學(xué)生的空間想象能力。

在學(xué)習(xí)過程中應(yīng)用3D打印技術(shù)，可以使得抽象的知識(shí)形象化，學(xué)生更易理解掌握。如數(shù)學(xué)中三視圖的繪制，生物中DNA雙鏈模型，化學(xué)中的分子模型，應(yīng)用3D打印技術(shù)將抽象的圖形轉(zhuǎn)化成實(shí)物后，可以有效解決學(xué)生空間想象力不足的問題。

三、3D打印課程初探

1.課程開展的核心——招新納員。

3D打印技術(shù)的核心不在技術(shù)本身，而在人。開展3D打印課程的第一步就是要找對(duì)的人，成立一支強(qiáng)有力的隊(duì)伍。找隊(duì)伍我主要通過兩種渠道。第一，社團(tuán)招新，為了更好的在學(xué)校開展創(chuàng)客系列活動(dòng)，我校成立了“俠來俠往創(chuàng)客社”，通過社團(tuán)海報(bào)、3D打印作品展示等系列宣傳招募新生；第二，班級(jí)宣講，我們組有10位老師，任教了高一高二所有班級(jí)的信息技術(shù)課程，每位老師在自己任教的班級(jí)大力宣傳3D打印活動(dòng)激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。

2.課程開展的形式。

考慮到我校的開課情況，在征求了學(xué)生的意見后，我把3D打印課程開展的時(shí)間定在了每周星期四的選修課和星期二、三下午的課外活動(dòng)時(shí)間。

在選修課上，以教師為主導(dǎo)，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會(huì)3D建模設(shè)計(jì)，并注意培養(yǎng)優(yōu)秀學(xué)生，在課外活動(dòng)中，采取自愿報(bào)名和擇優(yōu)推選的方式引導(dǎo)學(xué)生給學(xué)生授課、演示輔導(dǎo)。

3.課程評(píng)價(jià)方式。

學(xué)生完成作品后，必須要有合適的評(píng)價(jià)機(jī)制來激勵(lì)學(xué)生。在教學(xué)實(shí)踐中，筆者總結(jié)了四種方式。第一，主體評(píng)價(jià)，由學(xué)生自我評(píng)價(jià)、教師評(píng)價(jià)構(gòu)成，有時(shí)也可讓家長(zhǎng)參與其中。二，競(jìng)賽評(píng)價(jià)，學(xué)生通過參與競(jìng)賽增強(qiáng)個(gè)人成就感，貴州省已經(jīng)舉辦了兩屆3D打印設(shè)計(jì)大賽，在全國(guó)中小學(xué)電腦制作活動(dòng)中也有3D設(shè)計(jì)項(xiàng)目，此外，創(chuàng)客社在每學(xué)期也會(huì)舉辦校內(nèi)的3D設(shè)計(jì)比賽；三，網(wǎng)絡(luò)評(píng)價(jià)，學(xué)生通過注冊(cè)3Done官網(wǎng)，可上傳3d作品，根據(jù)作品的質(zhì)量可贏得相應(yīng)的豌豆值，累積到一定量便可換取禮物，這種獎(jiǎng)勵(lì)機(jī)制更能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。同時(shí)網(wǎng)絡(luò)評(píng)價(jià)展示的舞臺(tái)更大，它是面向全國(guó)的。四，市場(chǎng)評(píng)價(jià)。由于3D打印的材料價(jià)格昂貴，不是所有同學(xué)設(shè)計(jì)的作品可以被打印出來，擇優(yōu)打印并通過社團(tuán)拍賣的方式會(huì)收獲更多熱愛3D打印的同學(xué)。

4.課程開展效果。

目前，3D打印設(shè)計(jì)軟件在中小學(xué)被廣泛使用的是中望軟件公司開發(fā)的3Done，由于該軟件開發(fā)的時(shí)間相對(duì)較短，網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)資源還較少，教師可以立足本校學(xué)情，自己開發(fā)課件授課，課程開展一段時(shí)間后，我發(fā)現(xiàn)在3D打印課程中涌現(xiàn)了很多優(yōu)秀的學(xué)生作品，對(duì)這些學(xué)生，教師鼓勵(lì)他們參加相應(yīng)的競(jìng)賽活動(dòng)，以此鍛煉他們各方面的能力。

從2016年6月到2017年6月，我輔導(dǎo)了學(xué)生參加了兩屆貴州省3D打印設(shè)計(jì)創(chuàng)意大賽，均取得了不錯(cuò)的成績(jī)，很多學(xué)生都是在選修課中培養(yǎng)的好苗子。在貴州省首屆中小學(xué)3D打印設(shè)計(jì)大賽中，我指導(dǎo)的學(xué)生設(shè)計(jì)的未來汽車作品“超速磁懸浮智能車”和“懸浮穿梭者”獲省級(jí)一等獎(jiǎng)，“未來汽車type-0”獲省級(jí)二等獎(jiǎng)；在貴州省第二屆青少年3D打印設(shè)計(jì)創(chuàng)意大賽中，我指導(dǎo)了11名學(xué)生入圍決賽，其中2個(gè)獲一等獎(jiǎng)，6個(gè)二等獎(jiǎng)，3個(gè)三等獎(jiǎng)。這些競(jìng)賽作品又可以作為3D打印校本教材的實(shí)例素材用來輔助教學(xué)，形成良性循環(huán)，很大程度上激發(fā)了學(xué)生創(chuàng)作作品的積極性和主動(dòng)性。

四、結(jié)束語

3D打印課程在很大程度上引起了學(xué)生對(duì)3D打印技術(shù)的興趣，學(xué)生優(yōu)秀作品涌現(xiàn)的數(shù)量很多，總體來說，3D打印課程的開展開拓了學(xué)生設(shè)計(jì)作品的新思路，為培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力創(chuàng)造了有利的條件。但在開設(shè)過程中教師要針對(duì)學(xué)情設(shè)計(jì)出適合本校學(xué)生學(xué)習(xí)的3D課程，讓3D課程系統(tǒng)化和規(guī)范化，注重3D打印和其他學(xué)科和其他創(chuàng)客方面軟硬件的融合，讓3D打印技術(shù)不局限于打印模型，而要著眼于解決生活中的實(shí)際問題。

參考文獻(xiàn)：

[1]王娟，吳永和，段曄等.3D技術(shù)教育應(yīng)用創(chuàng)新透視[J]現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育研究，2015，（1）： 62-71.

[2]用3D打印手段培養(yǎng)創(chuàng)造性思維的教學(xué)設(shè)計(jì)研究[D]. 張晶.沈陽師范大學(xué) 2016.endprint