STEAM理念下3D打印課程項目式設計與實施

鄭剛

前言：成都七中初中學校的信息技術課程一直是該校的一大亮點，筆者從認識七中的信息技術老師到現在將近十年的時間里，對該校最深刻的認識，不是該校哪些課程有多優秀，而是七初人不怕麻煩的精神，是他們一直在思考、在變革的精神，在這個案例中，大家能夠看到的這種不斷創新，在七初不是偶然的，而是七初的一個日常的工作，這可能才是我們做信息化與教育融合的老師們真正要學習的地方吧。

STEAM教育是當下教育領域的一個研究熱點。成都七中初中學校信息技術學科迎勢而動，整合了現行初中信息技術教程內容，進行了初中信息技術模塊化教學實踐，開展以信息技術學科為起點的STEAM教育。本文介紹了其中一個模塊課程“3D打印”在兩輪實踐過程中的設計與調整。

● 課程開發背景

STEAM是Science、Technology、Engineering、Arts and Mathematics的縮寫，是指整合科學、技術、工程、藝術、數學等學科的課程學習，用以應對學科割裂所造成的無法創造性解決真實、復雜的科學技術問題，在新硬件時代難以設計出高品質產品的現狀，培養學習者設計未來的能力，提升國家經濟保持繁榮與競爭力的技術和能力。我國為了創新人才的培養引進了STEAM教育。

筆者所在學校作為一所優質初級中學，在一對一數字化學習項目實踐中走在了全國的前列，先后建成了3D打印教室、創意工坊（精工實驗室）、機器人教室、多媒體創意設計教室、金融實驗室等特設專屬學習空間，這為學校開展STEAM教育提供了良好條件。筆者首先嘗試在選修課、社團課中開展相應的STEAM課程，如3D設計與打印、玩轉機器人、精工DIY、新聞工作室、H5頁面制作、Intel創新我能行等。在條件成熟后，又開發建設了系列STEAM教育課程，在全校范圍內開展普及性的STEAM教育，即對信息技術學科教材進行整合后，開展模塊化走班教學，在七年級下期和八年級上期，同一年級兩個班在同一課時共同選擇三個不同模塊課程中的其中一個模塊上課。供選擇的模塊課程包括“3D打印與設計”“C++編程基礎”“智能硬件”“智能小車”“iPad影視制作”等。

● 3D打印課程的設計與調整

筆者所在學校在中國教育學會“促進三維創意設計教育促進項目”的資助與學校自主采購下建成了現有的3D打印教室，目前有專用3D打印機11臺。另外，學校還建有多媒體創藝設計教室1間，該教室配置有蘋果電腦25臺。根據學校信息技術模塊化課程實施辦法，這些設施設備正好能滿足開設3D打印課程的條件。由于目前尚無適合初中學段學生學習的3D打印相關教材，所以信息技術組的教師自編了教材。

該門課程目前已經實施了兩輪，第一輪的課程設計如表1所示。

經過第一輪實踐后，筆者發現本輪的課程設計中存在一些問題：學習目標僅限于學會123D Design軟件的操作，能設計一個作品，能操作3D打印機打印出自己的作品;學習內容偏重技術的教學，共計15課時，其中打印實踐課只有2～3節;學習活動以軟件的操作知識點為線索。由于課程設置的問題，學生的成就感不強，對3D打印課程的興趣有所降低，課堂學習的參與積極性下降。學生渴望能有更多的時間在3D打印教室將自己的作品打印出來，但是由于課時的安排無法滿足學生的要求，在總結第一次教材使用情況后，筆者對該校本教材進行了第二次修改。其內容設計如表2所示。

第二次課程設計時以項目的方式設計課程內容，共設計16課時，其中3D打印實踐課程不低于5課時;設計時以學生為中心設計學習活動，學習活動融入STEAM教學理念。課程的評價方式也發生改變，第一次課程的評價方式側重于學生的技術操作和作品的完成，注重結果的評價，第二次則側重學生完成項目的過程的評價。表3是兩次課程目標設計與評價標準的對比。

從表4可以看出，第二次課程設計時增加了打印實踐操作課時，幾乎每個項目都要進行打印實踐，這大大增強了學生，學習的積極性和主動性。用3D打印技術來解決生活中的實際問題，有效增加了學生學習的挑戰性，從而提高了學生學習的動力。經過第二輪的實踐，通過項目式的學習，學生參與活動的主動性、參與度等都提高了，學生通過3D打印技術解決生活中的問題，其動手能力，協作能力，運用工程、數學、技術等知識解決問題的能力也得到鍛煉和提高。

● 課程設計展望

3D打印教育課程是一門嶄新的課程，成都七中初中學校先行先試，在學校普及性地開展了3D打印教育課程，筆者一直在不斷地探索和完善課程的設計，希望能把3D打印與設計這門課程做得更好，更有利于培養學生的創新精神和實踐能力。

后記

本文所表現的課程內容并不是非常高大上，但本文所表現的課程設計過程卻非常具有參考價值、七初信息技術組在數字化課程設計中對教學目標、學生獲得感的關注，對學生主體性的關注，對學生學習興趣的關注，是保證七初校本課程的內容、質量持續提升的最關鍵的條件，非常值得大家在做課程設計的過程中借鑒。