淺談3D打印課程的縱橫拓展

摘 要：3D打印作為一門20世紀以來的新科技，近年來在教育、建筑、考古、醫學、服裝、制造等領域融合運用與發展。本文3D打印作為一門勞動與技術課程，為適合目前學生和教者，從教育教學實踐角度，著眼已有教材，對3D打印課程的縱橫拓展談了一些想法和嘗試，并對此進行了分析，希望給相關工作的實踐者與研究者提供借鑒。

關鍵詞：3D打印; 課程; 縱橫拓展

中圖分類號：G623.58? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ?文章編號：1006-3315（2019）9-023-002

國家的興旺發達，要有符合國情的政策體系;社會每個人的成長和發展也要有量身定制的引導方法。中小學生作為一個社會新生力特殊群體，是未來的主力軍，他們對自己的未來充滿了幻想和期待，這時候需要引導他們向正面積極方向發展。中華美德教育故事比比皆是，如孟母三遷、頭懸梁錐刺骨等，對學生起到了正面積極的思想教育引導?，F如今筆者作為一名普通的勞動和通用技術課程的實訓教者，如何將自己教的3D打印課程真正適合學生，真正激發調動學生興趣愛好，引導好學生了解新科技，最大程度挖掘出3D打印課程的魅力和學生的潛能，從而使學生獲得成就感和自豪感呢？這是一個需要筆者漫長而持久思考的問題。

經過近3年的一線課程實施，目前有23所直屬初中勞動技術課程和7所高中通用技術課程在筆者工作的中心開展運行，筆者認為3D打印課程現如今可以有一個縱向橫向拓展，改變以往單一學校教育，以此來適合目前的學生和教者。近年筆者和同事們外出參觀相關3D打印企業，發現3D打印現實發展面越來越廣，發人深思，由此深刻感覺到課程其實可以有更多嘗試，更加確定了自己的拓展方向。在此筆者淺談一下課程方面的縱橫拓展思路，也算是對教學課程一段時間下來的總結和思考，希望和大家一起分享，可以給大家提供一些借鑒。具體如下：

一、3D打印課程縱向拓展

縱向拓展顧名思義就是根據每個學校具體情況有選擇性地設置不同難度的主題任務，之后講解關鍵點，接著讓學生圍繞主題查資料、自由發揮，最終完成某個學校集體制作任務。這種拓展主要聯結了學生個體、小組和學校，這種方式比較適合初中學生。去年8月初中課程修改方案已將類似這樣的主題元素加入到教案中，目前正處于實施階段。

不同主題的設置是對學生和教者的考驗。主題要有現實性，最好又要高于現實，豐富而又充滿想象力和創造力。這就要求在基礎內容不變的前提下，在創新難點的地方對內容作補充，隨之就要花費較多的時間和精力，這是新時代對學生和教者的要求，知識永無止境，唯求日新月異，不斷更新自己，有所進步。

去年9月某初中勞動技術課程以教師節為主題進行集體創作，實施效果明顯。將本來單獨的學生個體或小組，通過集體選擇，集體創作，將所有人都融合進來，充分發揮了每個人的特長，也增強了組內合作和班級團隊合作意識，同時也引發了對主題內容的深層思考，最終作品可能略顯稚嫩，但卻是整個班級學生們揮灑汗水和集體智慧的結晶，難能可貴。

再比如，學校同學組與組之間聯合創作的“五福臨門燈”立體創作，加入了電子電路LED小燈。作品將3D打印與物理課上的串聯電路相結合。通過制作，同學們一方面了解了3D打印的基本手繪立體模型的技法，另一方面也實踐運用了物理課上學習的串聯電路，學會了電焊簡單電路。最后學生發出由衷的感嘆，原來“生活中一些場景和事物其實可以用3D打印這種新的科技手法去還原它，并且美化和調整它”，這樣做更加形象逼真;學習3D打印還可以和很多技能結合，這樣創作的東西更有靈動性，有時也更具實用性;理論與實踐相結合，讓學生們對相關課程內容有了更多的理解和領悟。

3D打印是一種工具，它并不是孤立的，從課程內容本身上可以有很多延伸，也可以和其他課程相融合延伸，這樣從實踐入手，讓學生去理解掌握更多的知識，真正印證了理論家杜威的“從做中學”的教育教學理念。3D創作不應有過多的限制和約束，而需要將限制和約束打破，天馬行空，自由發揮，這樣可以讓課程向縱向發展，也可以讓學生通過課程本身找到自身的潛力，讓每個學生都有切實的收獲，由此產生喜悅感、成就感，對未來充滿信心和力量。

二、3D打印課程橫向拓展

橫向拓展就是希望在某個任務要求趨動下，將學校與學校之間聯系起來，而不是孤立脫節，通過對作品的完整性和延續性的集體詮釋，最終完成任務。

目前每個學校有18個課時，從學校數量和課時總量來看，已遠比試運行期間多了，在不影響教學、遵從教學目標的前提下，怎么樣將這些學校歸整？充分利用時間，完成相應任務，是可以值得好好思考的。

3D打印現狀是打印時間比較長，比如打印一個1立方厘米的正方體需要5分鐘左右，如果打印較大模型時則需要更長時間。除去上課分配任務、講解軟件建模過程、演示打印機器操作等時間，實際上每個學校學生真正使用機器打印時間不多，而如果單純一味只講上述內容，是體會不到3D打印帶來的刺激和興奮感的，（下轉第8頁）

（上接第23頁）也體會不到3D智造帶來的現實感和延續性。如果3D打印時間過短，作品太迷你，也無法真正體現出作品的呈現感，缺乏視覺沖擊力，就會感覺3D打印就只能打小件，無法體會到3D制作的巨大潛力。為此筆者做過很多嘗試。

1.通過直接打印大件來拓展

此種方法想象是可以的，但現實是受到機器、外界因素牽制太多，最終導致無法正常實現。嘗試這種方法的狀況是這樣的：

（1）打印機打印1-2小時，往往無法正常打印下去，或停了或打印跑偏。造成這種情況的原因是多方面的，有時突然停電，或者長期的運動會導致數據的讀取沒有到位，或者沒有材料需要補足等等。而如果使用不間斷電源或高性能機器來改善的話代價又過高，升級更新換代機器需要一個時間過程。

（2）打印過程需要關注，而有時長期的關注會給人帶來疲勞感。如果不關注吧，可能會出現沒有材料或打印異常。如果這些異常沒有正確及時處理到位，就會造成打印停滯或材料浪費。

所以此種方法操作目前實現有些困難。

2.通過切割大模型來分批打印

此種方法是可行的，但是切割后分批打印操作過于簡單，只要查錯軟件簡單設置即可，而如果這樣做，學生就缺乏去真正建模的過程，如果不建模，就無法增強他們的空間感和操作性。知識性不強，可以偶爾嘗試。所以此種方法不適合整合創作。

3.借鑒拼裝原理分別打印

用此種方法一方面和去年課程修改增加的平面設計知識點相融合，另外一方面又可以完成一個共同的主題，分時分段，最終整合，這種方法更可以體現出3D打印的連續性和長期性。

教師首先規劃主題內容，將拼裝項目編好號，確定好整體內容的尺寸和口徑，統一設計理念，確保今后整合的模型是一個完整的相互協調的作品。之后每個學校每個組在上課期間通過隨機抽號的方式選定各自的拼裝部分，公平公正，接下來根據統一的設計理念創作并完成打印。最后將所有學校的作品整合在一起，就構成一件完整的作品。比如中國地圖、公雞模型、“我從春天來”、小狗模型、機械手臂等，這些創作無不體現這一思路。而中國象棋、Q版國際象棋也是橫向拓展的典型案例。

從實踐操作情況和結果來看，橫向拓展連接了學生個體、小組、眾多學校，融合的人更多，需要兼顧的也更多，最終呈現的作品顯而易見會倍感珍惜，愛不釋手。目前此拓展在高中課程中已實施了一段時間，效果顯著。

三、結束語

課程的縱橫拓展不是一成不變的，在課程實施過程中可以根據情況靈活運用。它是單一項目教學的一種有力的補充和拓展;它保留了課程本來有的知識點和任務趨動;它選擇了貼合現實又高于現實的各種難易不同的主題任務，因材施教，縱橫巧妙拓展，更有利于調動學生的積極性，盡可能讓更多的學生參與其中，讓學生真切感受到3D打印之美，從而發現自身的閃光點，增強自信心，獲得滿足感和成就感。

以上就是筆者對3D打印課程縱橫拓展的思考和嘗試，課程實踐過程中還有很多不足的地方，希望通過后期的不斷改進和探索能得到優化提高，也歡迎各位閱讀者能來看一看，相互交流。