基于PBL教學模式的3D打印課程開發與實踐

摘?要：3D打印課程是學生創客教育中最為重要的分支，將學生的創造思維、創新思維融合到一起，并借助快速成型技術，以實體化的模型將學生的作品展示出來，是信息技術創客教育的革命。將PBL教學模式應用到3D打印課程實踐中，有效提升了3D打印課程教學效果，提升了學生的實踐動手能力、創新能力。文章以3D打印課程為研究切入點，對PBL教學模式在其教學中的具體應用進行了詳細的研究和分析。

關鍵詞：PBL;創客教育;3D打印課程;開發與實踐

創客教育是近幾年在美國興起的一種創造性活動，鼓勵學生充分借助生活中的各種常見材料、計算機設備和程序等，充分借助自主動手的形式，或者指導學生與他人進行合作，共同創造出產品，進而實現學生創新能力、實踐操作能力的提升。3D打印課堂作為創客教育中的重要組成和分支，全面加強3D打印課程教育，不僅僅是提升信息技術教學質量的重要途徑，也是實現創客教育的關鍵。

一、 PBL教學模式及應用優勢

PBL教學模式是一種全新的課堂教學模式，是由美國學者所提出來，并在日后的課堂教育中得到了廣泛的應用。與傳統的課堂模式不同，PBL教學模式下突顯了學生的主體，并且教師的角色轉變為學生學習的引導者。具體來說，PBL教學模式中，教師按照小組合作的原則，將全班學生劃分為幾個學習小組，引導小組內成員結合所設置的問題，通過討論、合作的形式，對其進行分析和探究，最終實現問題的有效解決。

新時代素質教育背景下，對人才的培養質量提出了更高的要求，要求教師在課堂教學中，不僅僅要重視基礎知識教育，還要在此基礎上關注學生的實踐操作能力、創新能力等，培養出一批高質量的復合型人才。PBL教學模式與3D打印課程都旨在培養學生的實踐操作能力、創新能力，是提升高質量復合型人才的必然選擇。PBL教學模式相對于其他模式，更能夠體現學生的主動性，彰顯信息技術的學科價值。PBL教學模式與3D打印技術融合則是在具體的3D打印課程教學中，教師結合教學內容，以學生的實際需求作為切入點，結合學生已有的知識和經驗，精心設計項目任務，引導學生在項目完成中，舉一反三，提升自身的綜合素養和創新能力，最終實現創客教育。

二、 基于PBL教學模式的3D打印課程開發與實踐

基于PBL教學模式的3D打印課程中，筆者將3D打印課程基于PBL這一全新的課堂教學模式中，立足于教學內容，學生的實際情況，圍繞學生實際生活中的真實需求，精心設計了一個教學情境，學生在這一情境中，結合自己已有的經驗，通過網絡探究、社會調查等，搜集相關的資料，并經過共同分析，最終完成問題的解決。對此，筆者結合梳子的微創意這一3D打印課程內容作為切入點，對基于PBL教學模式的具體設計和開展進行了詳細地研究和分析。

（一）結合生活創設情境，確定項目

在PBL上課初始階段，由于課程剛剛開始，多數學生都不能以最好的狀態進行到學習中，在上課之前教師可以結合教學內容，學生的實際情況，精心設計一個教學小視頻或者小故事，將其作為課堂的開始，進而引領學生進入到特定的情境中，使得學生明確自己所要研究的問題，進而保證3D打印課程的教學質量。就本節內容而言，由于梳子是學生日常生活中最為常見的生活用品，教師就以此作為出發點，引導學生回想自己見過的梳子有什么特點，你喜歡什么樣的梳子？通過這一生活情境的設計，最大限度激發了學生的創作欲望，促使學生積極主動參與到創作中。

具體來說，在這一情景中，教師通過“你的梳子有什么共同點”這一問題，引導學生對自己以前的梳子、正在使用的梳子進行回想，或者對教師所帶的梳子進行觀察，并據此將梳子的結構、功能和實現方法得出來。之后，引導學生積極參與到其中。學生會根據自己的生活經驗，構建初步設想，將自己需要打印的梳子樣式、顏色確定下來，并通過3D打印技術將自己的想法付諸現實。

（二）頭腦風暴，激發思維

在借助PBL對3D打印課程進行教學的時候，在確定完教學項目之后，教師必須要充分借助頭腦風暴這一形式，引導學生緊緊圍繞項目進行思考，并構思自己的創作方向，最終培養學生的創新思維。以本次教學為例，筆者在確定好項目之后，就給學生準備了一些調查渠道，引導學生借助網絡這一載體，對梳子相關的文化、功能等進行了解和研究，并借助淘寶這一網絡途徑，對梳子的品牌、造型進行感知，進而引導學生對生活中各種各樣的模樣進行仔細地觀察。如在材質上，梳子可以分為木質梳子、塑料梳子、角質梳子、多功能梳子等;在顏色上，梳子幾乎涵蓋了各種顏色，還有的梳子為木質、角質等自然紋理和顏色;在造型上，除了常見的條形、月形、柄性外，還有花鳥、人物、鑲嵌等形態各異的造型等等。在掌握梳子的基本信息后，接著，教師組織學生緊緊圍繞這一項目，開始頭腦風暴式的引導，引導學生自己思考，明確自己的創作方向，引導學生在梳子實用功能的基礎上，對梳子的造型進行創新設計：有的學生在月形的基礎上設計雕花的造型，體現出梳子古樸、醇厚的內涵;有的學生在條形梳子上加入現代簡潔元素，將自己對梳子輕柔、典雅的樣子描繪出來;還有的學生設計異形梳子，彰顯獨特的個性等等，通過這樣的引導，可以提高學生的主動性，進而實現學生設計思維的培養。

（三）小組合作，制訂計劃

在制訂計劃的時候，教師在對學生進行分組的時候，應立足于班級中多數學生的特點，按照“同組異質、異族同質”的原則，全班學生進行科學、合理劃分，確保每一個小組中學生成績有好有壞，積極鼓勵小組中每一個學生都能積極參與其中，并結合某一問題共同研究等，最終實現這一項目的完成。教師應該引導學生在合作的過程中，完成以下的內容，小組探究合作的時間進度，各個小組成員之間的分工內容等等，并填入下表。

同時，各個組員在模型設計的過程中，應該將模型設計的依據，具有的特點，運用的元素進行簡要分析，并畫出草圖，這樣更有利于學生之間進行交流和改進，制訂出合理的項目計劃，將自己的設想通過3D打印機實現。

（四）活動探究，實施項目

PBL教學模式在課堂教學中的應用，徹底改變了傳統“灌輸式”教學模式下的弊端，并彰顯出極大的應用價值，真正實現了學生問題解決能力、思考能力、實踐操作能力的提升，同時也促使小組成員在討論的過程中，實現了思維的碰撞，激發了學生創新意識的培養。教師在學生制訂計劃的基礎上，指導學生實施項目，分析和解決實施過程中的一系列問題，進行探討和研究，以順利完成計劃目標，打印出作品。以本項目研究為例，教師指導學習小組的學生，結合創作的主題，引導小組成員利用主題頭腦風暴的原則，并利用3D one 軟件進行建模。在這一過程中，小組中的每一個人都可以將自己的想法提出來，共同對構思進行梳理，并緊緊圍繞3D打印技術的難題形成解決的方案，最終對其進行有效地解決，如下圖中學生構建的模型。而在這一過程中，教師還可以準備足夠量的微課，供小組學生在學習時的需求。

（五）項目完成，展示成果

3D打印課程最大的優勢就是學生將自己的作品創作出來之后，可以借助實體化的模型將所創作的作品展示出來。在這一過程中，學生看著自己的作品慢慢成形，針對3D打印的原理就會自然明確，并且在這一過程中，學生還會形成強烈的成就感，而這份成就感恰恰是激發學生進行學習的源動力。

具體來說，小組成員在制訂好完成計劃之后，就充分借助小組合作的形式，引導每一個成員在明確任務的基礎上，共同協作完成這一項目。當學生將自己的作品設計、打印出來之后，將成品展示在小組成員面前，并由小組成員共同對其進行評價、提出問題、修改。如此一來，通過不斷地修正，不僅使得作品越來越完善，也使得學生在思考、修改的過程中，完善了自己的思維。

（六）TED演講，分享評價

創作完成之后，教師可以指導小組成員對自己的創作過程進行提煉，并將自己小組的設計成果展示出來，分享和交流自己的經驗，引導其他小組成員對自己的作品進行觀賞，還可以對其他小組的產品進行評價。組織學生對TED對自己的作品進行演講，如此一來，引導學生在演講的過程中，對整個項目進行了重新的梳理，并將設計思維展提煉出來，有助于其他學生和教師對整個作品表的內容進行了深刻地了解。

三、 結語

綜上所述，3D打印課程作為創客教育的一個重要分支，是培養學生實踐操作能力、創新能力的重要途徑。通過PBL教學模式在3D打印課程教學中的應用，結合學生的社會和生活需求，引領學生將技術與設計進行有效地結合，在項目完成中解決方案，最終促使學生在項目完成的過程中，實現自身多種能力的培養，最終實現創客教育的目的。

參考文獻：

[1]司玲，孟建文.基于PBL+DBL融合的“3D打印技術”教學模式研究與實踐[J].文化創新比較研究，2019，3（1）：113-114.

[2]郅贊，裘國永.PBL模式在中學信息技術教學中的應用研究[J].中國教育技術裝備，2016（2）：96-98.

[3]王海新.PBL（基于問題的學習）模式：PBL模式在初中信息技術教學中的運用研究[J].廣東教育：綜合版，2016（3）：27-29.

[4]王海新.PBL模式在初中信息技術教學中的運用研究[J].廣東教育：綜合版，2016（3）：27-29.

作者簡介：侯春元，甘肅省嘉峪關市，甘肅省嘉峪關市第四中學。