實踐分享：3D打印課程輔導思考

席菲菲

自2016年以來，我指導學生參加了第十八屆、第十九屆、第二十屆全國中小學電腦制作活動高中組3D創意設計獲得全國一等獎1次和全國三等獎5次；指導學生參加市級、省級3D創意設計大賽獲得省級一等獎5次，省級二等獎7次，省級三等獎3次，市級一等獎8次。反觀這三年的指導歷程，總結了3D創意設計賽事指導策略和3D打印校本課程實踐模式。

一、3D創意設計賽事指導策略

（一）選題指導

選題是指導學生參賽最重要的環節，選題的好壞直接影響作品的好壞，不僅要符合主題，還要兼顧現實合理性。

1.化大為小，技術助力

每年的3D打印賽事都會有一個大的主題，如2020年的全國中小學電腦制作大賽之3D創意設計的主題是“智慧生活”，主題范圍很大，學生往往會無從下手，此時就需要教師引導，通過繪制思維導圖的方式將范圍逐漸縮小。將“智慧生活”劃分成智能家居、智能出行、智能醫療、智能穿戴、智能辦公、智能購物、智能社交等更小的領域，然后再進行劃分，最終可以聚焦到智能燈具、智能馬桶、智能手表等更小的作品主題。

2.觀察生活，技術意識

很多作品的誕生都來源于觀察日常生活，雖然每個人每天都在生活，但是認真觀察生活的人很少，教師要有意識地引導學生選題從生活入手，觀察家庭生活、學校生活和社會生活，選的題目才會更加考慮技術的實用性原則。如從學校生活的角度出發，可以考慮改進食堂進餐的擁堵情況，設計智能食堂；從家庭生活入手，可以考慮為爺爺奶奶設計一個智能健康藥盒，定時提醒吃藥，記錄用藥情況，關注老人健康。

3.社會熱點，技術責任

技術的核心就是要解決現實存在的問題。在選題時可以從社會熱點入手，要求學生關注時事，培養學生的技術責任感。如2020年的新冠肺炎疫情，牽動著全球人民的心，如何防控成了我們思考的焦點問題，也是科技工作者需要承擔的技術責任，教師可以引導學生從疫情防控角度入手，設計如智能測溫儀、口罩自動販賣機、智能無接觸式洗手液器等作品，為疫情防控奉上一份技術溫暖。

（二）構思設計

選題確定后，教師就要從外觀、結構和功能引導學生進行構思設計，外觀和結構的構思要符合科學性和藝術性，如汽車的外觀設計成流線型，不僅考慮到空氣動力學，還從藝術欣賞角度出發盡量體現美感。無論是外觀設計還是功能設計都可以采用仿生學，如國家體育館建筑采用了鳥巢外觀造型，雷達則是仿照了蝙蝠的回聲定位功能，仿生學可以讓作品更加獨特，有創意。如2017年獲得國賽一等獎的作品“超速磁懸浮智能車”外形參照了果蠅的外部特征，因為果蠅有難以置信的敏捷性，其設計目的是為了模仿果蠅的飛行特點，實現超速功能。如2018年獲得國賽三等獎的作品“代步型外骨骼系統”，模仿了人的外骨骼系統進行設計，希望能夠幫助人們實現代步功能。如2019年獲得國賽三等獎的作品“龐蕈生態站”以蘑菇為原型設計了生態站，期望生態站的生命力如蘑菇般頑強，形成一個輻射點，連接眾多的生態系統站構成一個區域生態系統。

功能設計可以采用缺點列舉法，它是對經常使用而又十分熟悉的物品采用吹毛求疵的態度，找出缺點和不合理性，對作品進行吐槽，并針對缺點進行改進。如雨傘是我們常用的物品，但是它的缺點很多，如雨傘顏色難看、形狀單一、傘面不易干、容易丟失、手里拎重物打傘不便、晚上打傘視線不好等，針對這些缺點，我們可以設計一個智能雨傘，能夠預測天氣，防丟失，在大雨天和夜間傘面LED燈閃爍警示功能。

學生構思好后，建議繪制草圖將構思物化，草圖的繪制過程中也要充分考慮到技術性，要考慮作品比例的合理性，裝配的邏輯性。從草圖教師可以看出學生作品的優點和不足之處，有針對性地進行指導。

（三）模型制作

草圖定稿后，就要選取三維設計軟件開始建模。從2020年起，國賽作品已經不限三維設計軟件類型了，但目前中小學常用的軟件是3Done系列，在模型制作中要考慮到3D打印實物化，所以國賽要求設計的作品模型尺寸不超過150mm*200mm*200mm，薄厚不小于2mm。評價作品時藝術性指標要求模型精細、美觀，渲染效果圖精美，所以顏色搭配，注重細節設計很重要，可以用3done系列軟件和keyshot軟件進行渲染，可請教美術老師進行專業指導，讓作品錦上添花。

二、3D打印校本課程實踐模式

將鄉土文化融入3D打印校本課程，經過不斷實踐，創建了3D打印校本課程“164”實踐模式，如左上圖所示，包括1核心理念，6助策略和4整合路徑。

（一）1核心理念

1核心理念：文化土壤，科技生長。結合遵義鄉土文化，開發特色校本課程資源，融合創客教育理念，實施3D打印校本課程，遵循“文化出發—探索科技—回歸文化”的路徑，實現學生的文化+技術“雙素養”提升。

（二）6助策略

1.設計思維助力

設計思維是一套用于支持設計創新、問題解決的方法論體系，比較著名的斯坦福設計研究院EDIPT模型，將設計思維分為五個階段：同理心（Empathize），確定問題（Define），創意構思（Ideate），原型實現（Prototype），測試（Test）。在3D打印校本課程中，主要引入設計思維的方法構建教學模式，幫助同學們去實現自己的創意，有效引導學生進行創新設計，使3D打印作品更加實用和創新。

2.項目化教學助推

3D打印校本課程主要采用項目化教學模式教學，將遵義鄉土文化劃分為若干個文化類別作為獨立的項目融入到3D打印校本課程中，如：遵義紅色文化融入3D打印校本課程。學生可以根據自己的興趣和能力完成項目學習，根據3D打印校本課程的特點，特構建了3D打印校本課程項目化教學模式如圖3-2所示。該教學模式是在設計思維方法論、建構主義學習理論、做中學理論、多元智能理論以及有效教學理論指引下構建的，教學過程基于問題解決為核心目標，從發現問題、定義問題到解決問題，學生以小組合作探究為主要學習方法進行有效學習。教學評價采取形成性評價與總結性評價相結合的形式，多角度對學生進行評價。

3.校本教材助教

在3D打印校本課程開展初期，開發了《遵義四中3D打印校本教材》以供教學。經過實踐探索，最終確定融入鄉土文化的3D打印校本教材開發進行技術學科教學創新。集團隊力量，編寫《文化土壤 技術生長—遵義鄉土文化創意3D打印教材》，選取了遵義土司文化、沙灘文化、紅色文化、茶文化、酒文化、火鍋文化、辣椒文化、建筑文化和儺戲文化融入3D打印技術，并注重學生創新設計能力的提升，每節內容設計了“我是創意設計師”板塊。不僅加深學生對本土文化的認識，增強文化自信，還幫助學生提升創新設計能力。

4.資源庫助學

資源庫主要有兩個，第一是線上資源庫，依托青少年三維創意社區3Done官網，創建的遵義市第四中學創客教育空間3D SIM云平臺，學生通過掃描二維碼或登錄網址，可以查看相關課程資源，充分利用了同學們的碎片化時間。第二是線下資源庫，通過3D打印校本課程學業指導手冊和學生優秀作品案例，讓學生學習不再茫然。總之，依托學習資源庫，突破地域、時間限制，建立共享靈活的教學、學習機制。

5.社團活動助趣

依托我校的創客社開展3D打印校本課程，在社團同學們可以和同樣對3D打印感興趣的同學交流分享自己的創意，通過“私人訂制”3D打印設計活動、“文化創意3D打印作品設計”競賽活動、“未來視角”3D打印作品展等一系列活動，激發學生創新思維能力，提升實踐操作能力和團隊協作能力。

6.科技賽事助效

各級各類的科技賽事都有一定的評價標準，能夠在一定程度上檢測學生的創新能力、實踐操作能力和語言表達能力等，學生在參賽的過程中也會更加嚴格要求自己，展現自己最好的實力。3D打印校本課程開設的四年時間里，涌現出了很多優秀的3D打印作品參加各類賽事，我校因此獲得了國家級、省級、市級一、二、三等獎共58次的優異成績，國賽獲獎次數在貴州省穩居第一。

（三）4整合路徑

1.科技與文化整合

將科技與文化整合，以遵義豐富多樣的文化為載體，結合3D打印技術呈現文化元素。形成從文化出發—探索科技—回歸文化的學習模式，提升學生的技術意識和文化素養。

2.線上與線下整合

為提高學生的自主學習能力和創新設計能力，充分將線上與線下有機整合，主要體現在線上線下資源利用整合、線上線下學習方式整合、線上線下評價機制整合三個方面。

3.教師與學生整合

文化探索無邊界，技術學習無止境。為提升師生的文化意識和技術素養，將教師與學生教與學有機整合，具體體現在文化探索、技術學習兩個方面，注重學生導師的培養，強調教師引導學生學習和學生引導學生學習。

4.課內與課外整合

課內以教師為主導，引導學生學會3D建模設計，培養建模能力，同時教授創新方法，引導學生思考技術與文化融合設計作品。課外通過社團定期組織活動進行自主學習和小組協作學習。