3D打印技術在高中校本課程的開發

石進昌(貴州省貴陽市清鎮市第一中學 貴州 貴陽 551400)

3D打印技術高中校本課程是一門既能傳播現代新科技，又能提高學生創新意識的校本課程。3D打印技術校本課程在國內還較為新穎、前沿，目前仍未見己設計成熟并采納實施的3D打印技術的高中校本課程方案。因此，在本研究中通過對3D打印技術與校本課程開發的理論學習和文獻硏究，根據本學校的教學資源及高中學生的實際情況，研制出適合本校的3D打印技術高中校本課程方案。

1 3D打印技術應用于教育衍發展趨勢

在中國機械工程學會主持編制的《3D打印:打印未來》一書中提到，增材制造技術及相關設備走進學校，可使學生們充分了解到先進的快速制造技術的突出優勢與傳統加工技術的區別，在掌握及實際應用該技術的過程中，有助于他們更好地學習3D設計軟件，這對未來創新技術的發展和創新人才的培養具有深遠的意義和深刻的影響。

《地平線報告》是由美國新媒體聯盟(NMC)發表的全球著名的預言性研究報告，該研巧開始于2002年，通過定性研究方法，最終確定出未來1到5年間，在教育領域最有可能普及應用并能成為主流的6項新興技術，及它們在全球教育領域的可能的影響、存在的挑戰和發展的趨勢。新媒體聯盟在《地平線報告(2013高等教育版)》中提出:技術應用趨勢從遠期來看，在未來4到5年的期間，"3D打印技術"將會被廣泛采用。在教育中，3D打印己經被應用到一些研究和實驗中。時隔一年，在《地平線報告(2014高等教育版)》中再次提出:3D打印技術的采納階段在未來2到3年的期間，并指出:3D打印在教育領域的重要意義，是它能夠為學生們創造出大量對事物更加真實可靠的探索機會，當然這些機會對大學生來說特別難得。因此，這些機會對于中學生來說更是難得［1］。

2 3D打印技術在高中校本課程的開發

2．1擬定校本課程目標。課程目標是指課程開發者希望學生能夠達到的學習結果的基本要求，也就是說，課程目標是必須保證的學習水準的最低要求。在新一輪國家對基礎教育的課程改革中，在課程目標的表述上做出了重大的調整，不再只是片面強調雙基，而更加重視三個維度的課程目標:知識與技能、過程與方法和情感態度價值觀。當然，這三個維度的課程目標是融合的，你中有我、我中有你，甚至是密不可分有機整體，因此，我們在校本課程開發過程中也應該注意處理好三者之間的關系。依據本學校、教師和學生的具體情況，從這三個維度思考并擬定了如下的3D打印技術的高中校本課程目標:

(1)了解3D打印技術的發展史和未來發展趨勢，了解3D打印機的結構、分類和工作原理。

(2)能應用3D建模軟件(3DOne)進行較復雜的3D模型設計，會使用分層軟件(RAYCHAM 3D和cura)進行切片。(3)能獨立操作3D打印機進行打印。(4)分享3D打印作品的創意。

(5)在小組制作中學會與組員的分工合作。

2．2研制3D打印技術校本課程方案。課程方案也叫課程規劃，它是根據規定的培養目標制定相關教學和教育工作的具有指導性和計劃性的文件。它具體規定了學校應開設的科目、課程的安排順序、課時的合理分配和學年的編制等，并對課堂內外的教學活動的各方面進行全面安排。校本課程開發方案應該包括這兩個層面:一個是學校層面的校本課程開發方案，另一個則是教師層面的校本課程方案。其中，學校層面的開發方案是學校對于校本課程開發的一個整體的指導性的方案，而教師層面的校本課程方案則是針對某一科目或者是某一口類的具體的課程方案。學校層面的開發指導方案和教師層面的具體科目的課程方案共同組成了學校校本課程的指導性文本，用于指導并規范學校的校本課程開發與實施。"這里所研制的是教師層面的3D打印技術校本課程方案，主要以校本課程綱要的形式呈現，校本課程開發方案的核心內容也就是3D打印技術校本課程綱要，它明確了課程目標與課程性質、教學內容與教學安排、實施建議與評價方式等。下面就是針對本校資源配備師生情況編制的課程綱要。

3D打印技術校本課程綱要

【課程名稱】3D打印技術校本課程

【開發人員】＊＊＊＊

【課程類型】自選

【教學對象】高一學生(每班50人)

【課時安排】一學年，每周2課時，一共40課時

【課程內容概要】

(1)學習3D打印機的發展、分類、結構、工作原理;

(2)學習3DOne軟件制作三維模型圖，并學會導出STL文件;

(3)學會使用分層軟件RAYCHAM 3D，并能生成可用SD卡打印的S3g文件;

(4)學會使用分層軟件cura，并能生成可用SD卡打印的x3g文件:

(5)5學會獨立操作3D打印機打印自己的作品;

(6)學會自己利用工具處理、美化3D打印成品。

【評價活動】

1平時作品教師評價。

2校內3D打印作品展覽、評比、頒獎。

3在線考試、評分。

【課程實施與建議】

1軟件學習:老師示范軟件操作后，學生不容易記住。首先要求學全做隨堂筆記方便查找和記憶，其次就是通過隨堂的屏幕錄像錄音，保存后及時發給學生，方便學生隨時通過視頻回放進行自主學習［2］。

2示范操作:3D打印機的示范操作步驟較多，學生不容易記全，可通過圖文結合的Word文檔寫成操作教程的形式，發到每臺電腦上讓學生可隨時查看。

3小組任務流糧:成員自由組合、資料收集 方案設計、分工合作、實施操作。

4打印作品:可通過教師評價、自我評價、成員互評、交流匯報、成果展示等各種方式進行。

結語:3D打印技術是目前比較前沿也比較熱門的新技術，學生通過接觸這種前沿科技，能夠開闊視野、増強創新意識;在通過對三維圖形的設計過程中能夠提高他們的空間思維和想像的能力，這對學好數學和物理是很有幫助的;同時在一些小組項目合作的教學過程中也能夠提高他們的團隊協作能力。因此在高中校本課程中開發3D打印技術就勢在必行。