3D創(chuàng)意校本課程開設(shè)探索
——以蘭州市第三十四中學(xué)為例

蘭州市第三十四中學(xué)

隨著3D打印技術(shù)日益成熟并在當(dāng)今社會生產(chǎn)生活的多個領(lǐng)域的推廣，給社會生產(chǎn)技術(shù)帶來了深刻的變革和影響。3D打印設(shè)計與創(chuàng)意課程作為現(xiàn)代信息技術(shù)課程教學(xué)的重要組成部分，其明確的育人目標(biāo)、完整的課程體系、高效的課堂教學(xué)模式、有效的評價標(biāo)準(zhǔn)是3D創(chuàng)意設(shè)計作為校本課程在中學(xué)階段得以順利開設(shè)的保障。本文主要是以蘭州三十四中學(xué)開設(shè)3D打印校本課程為實例，闡述3D打印課程在中學(xué)開設(shè)存在的問題及相應(yīng)的解決辦法。

一、3D創(chuàng)意校本課程開設(shè)的目的及意義

1.培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)創(chuàng)新精神。主要是學(xué)生在學(xué)習(xí)、理解、運用科學(xué)知識和技能等方面所形成的正確的價值標(biāo)準(zhǔn)、科學(xué)理性的思維方式和合適的行為表現(xiàn)。具體包括善于理性思維去分析問題、敢于大膽批判質(zhì)疑、勇于不斷探究等基本要點。

2.實踐創(chuàng)新。主要是學(xué)生在日常學(xué)習(xí)中發(fā)現(xiàn)問題與解決問題和在科學(xué)創(chuàng)新過程中迎接挑戰(zhàn)等方面所形成的創(chuàng)新意識、實踐創(chuàng)造能力和行為表現(xiàn)。具體包括學(xué)生的勞動創(chuàng)造意識、問題解決的能力。

3.以社團為支點，撬動學(xué)生創(chuàng)新思維，提升綜合分析與合作學(xué)習(xí)的能力。深化STEAM教育對學(xué)生的影響，拓展學(xué)生3D建模能力和綜合性發(fā)展的需要，培養(yǎng)出符合現(xiàn)代教育理念的合格學(xué)生。

4.創(chuàng)新學(xué)習(xí)方式。以小組為單位完成項目，提供了新的學(xué)習(xí)方式，并將協(xié)作學(xué)習(xí)逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)閷W(xué)生在中學(xué)課堂中主要的學(xué)習(xí)方法，使學(xué)生積極性大幅度提高，由被動學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)化為主動學(xué)習(xí)，由單科學(xué)習(xí)模式向綜合性學(xué)習(xí)的轉(zhuǎn)變，更符合未來創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的需求。

例如，學(xué)生在媒體上看到“海綿城市”的相關(guān)報道，結(jié)合蘭州市這兩年雨水偏多和南北兩山綠化用水的艱難，于是想利用海綿城市的理念設(shè)計一套南北兩山雨水回收的“海綿”綠化新設(shè)備。于是他將設(shè)想分享給了創(chuàng)禾社團的同學(xué)，一些有興趣的同學(xué)走到了一起，組建了一個團隊，經(jīng)過多次摸索，一群孩子將理想轉(zhuǎn)化到實踐。在這個過程中，他們自己查閱資料：蘭州市的南北兩山的地形、地貌及土壤結(jié)構(gòu)和近幾年氣象資料等；分工明確：山體的3D造型建模及打印小組、各項感應(yīng)電子器件的測試安裝小組、制作過程呈現(xiàn)（視頻制作）和作品創(chuàng)意文化（項目創(chuàng)作的目的和意義）宣講小組。孩子們在項目完成中，將地理、物理、數(shù)學(xué)和歷史知識及計算機技術(shù)都結(jié)合到一起，最終將作品呈現(xiàn)出來，在當(dāng)年獲得了省科創(chuàng)大賽二等獎。而我們指導(dǎo)老師的作用就是利用我們的知識能力提供一些參考和改進意見，并做好設(shè)備和所需元器件采供的后勤服務(wù)。孩子們在實踐過程中將3D創(chuàng)意校本課程開設(shè)的目的及意義完美地體現(xiàn)出來。

二、3D創(chuàng)意校本課程體系

首先，確立三級課程目標(biāo)：一級目標(biāo)激發(fā)學(xué)生興趣、開闊學(xué)生視野，引導(dǎo)學(xué)生了解科技前沿的相關(guān)知識及成果，使學(xué)生熱愛科學(xué)，了解科學(xué)、探索科學(xué)；二級目標(biāo)培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識、創(chuàng)新思維，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)實踐精神；三級目標(biāo)通過了解、認(rèn)同甘肅文化熱愛甘肅，形成文化自信和作為甘肅人的自豪感。

其次，依據(jù)三級目標(biāo)設(shè)置不同類別的課程，并根據(jù)教學(xué)需要編纂合適的教材。通過在初一、高一年級開設(shè)3D創(chuàng)意設(shè)計的基礎(chǔ)性課程實現(xiàn)一級目標(biāo)；在通識培訓(xùn)的基礎(chǔ)上針對學(xué)有余力的學(xué)生開展拓展性課程實現(xiàn)二級目標(biāo)；結(jié)合學(xué)生成長發(fā)展需求以3D創(chuàng)意設(shè)計課程為手段開展關(guān)于地方文化的專項研究性課程實現(xiàn)三級目標(biāo)，力爭將地域文化以更加立體生動的3D技術(shù)實物模擬手段展示出來。

最后，針對不同的教學(xué)內(nèi)容及學(xué)習(xí)方式，采用不同的評價標(biāo)準(zhǔn)及評價方式對學(xué)生的學(xué)習(xí)進行科學(xué)有效的評價，并依據(jù)評價結(jié)果對學(xué)生學(xué)習(xí)的情況作出客觀公正的反饋。

三、3D創(chuàng)意校本課程開設(shè)過程中存在的問題

1.校本教材編寫團隊力量不足。教材是教師組織教學(xué)的主要依據(jù)，是闡述課程目標(biāo)、課程內(nèi)容的專用書籍。3D創(chuàng)意設(shè)計課程，本身就屬于跨學(xué)科的教學(xué)內(nèi)容，它涉及科學(xué)、工程、技術(shù)、美術(shù)、數(shù)學(xué)等多個領(lǐng)域的知識背景。但是目前中學(xué)參與3D創(chuàng)意課程校本教材編寫的老師多為信息技術(shù)教師，校本教材在一定程度上不可避免地成為了軟件學(xué)習(xí)及應(yīng)用的工具書，課程雖然開設(shè)但不能完全實現(xiàn)課程目標(biāo)。同時學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中創(chuàng)新意識和科學(xué)精神培養(yǎng)還不夠完全，這也是今后要加以關(guān)注并改善的問題。

2.課堂教學(xué)缺乏創(chuàng)新。3D創(chuàng)意設(shè)計課程的教學(xué)方法基本與信息技術(shù)課教學(xué)方法一致，課堂教學(xué)主要以軟件的學(xué)習(xí)為主，有些時候會出現(xiàn)老師照本宣科的情況，在教學(xué)過程中忽視了學(xué)科之間的融合，學(xué)生照貓畫虎很難實現(xiàn)創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，且目前專業(yè)的師資規(guī)模化培養(yǎng)還沒有完全實現(xiàn)。所以這就要求授課教師要不斷強學(xué)習(xí)，提升自己的能力。

3.學(xué)生評價機制不完善。學(xué)生學(xué)習(xí)3D創(chuàng)意課程評價和學(xué)習(xí)信息技術(shù)課程的評價是不同的，目前對學(xué)生的評價還是主要以結(jié)果性評價為主，過程性評價為輔。評價更側(cè)重于3D建模，忽略了創(chuàng)作過程中對其他學(xué)科知識的應(yīng)用與融合能力的評價。在今后我們應(yīng)不斷細化評價項目，注重結(jié)果的同時更注重過程性評價。

四、學(xué)校高效開設(shè)3D創(chuàng)意校本課程的策略

1.基于STEM教育理念，教材的編寫要實現(xiàn)多學(xué)科的融合。STEM教育不是科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)知識的簡單疊加［1］，其教育的核心是，利用學(xué)生的興趣愛好引導(dǎo)他們發(fā)現(xiàn)問題［2］。進而指導(dǎo)學(xué)生團隊設(shè)計解決方法，并將正確解決方法傳達給學(xué)生，從而使學(xué)生由單純的被動學(xué)習(xí)向主動學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變，由單純的解決問題向探究更深層次的內(nèi)容的主動探索，由單打獨斗轉(zhuǎn)變?yōu)閳F隊合作模式，由單一學(xué)科內(nèi)容向多學(xué)科交融的模式，同時也會使學(xué)生獲得且符合現(xiàn)代教育理念的全面發(fā)展。

3D創(chuàng)意設(shè)計校本教材的編寫學(xué)習(xí)內(nèi)容不簡單局限于軟件的基本操作，而是以創(chuàng)設(shè)情境為基礎(chǔ)，每一節(jié)內(nèi)容都以問題的提出開始，同時明確學(xué)生要完成本節(jié)課學(xué)習(xí)所具備的其他學(xué)科的相應(yīng)知識，并在今后相似的情景中能觸類旁通地熟練展示出來，對學(xué)生以后的個人全面發(fā)展起到幫助。例如，我們“創(chuàng)禾”社團的張同學(xué)在升入大學(xué)后，繼續(xù)參與3D打印技術(shù)的社團，組建的團隊在重慶市第一屆大學(xué)生創(chuàng)意創(chuàng)新大賽中取得了不錯的成績；還有王同學(xué)（文科生）已將“3D環(huán)保筷”進行了專利申請。這些學(xué)生都能將在我校所學(xué)的3D創(chuàng)意設(shè)計的知識和技能在高校中逐步展示出來，并且取得不錯的成績。在今后，隨著課程的不斷完善，相信通過我們課程培養(yǎng)出的綜合發(fā)展的學(xué)生會越來越多，他們的創(chuàng)意創(chuàng)新能力也會越來越強。

2.轉(zhuǎn)變教學(xué)模式，提升學(xué)生綜合素質(zhì)。教師在教學(xué)過程中要遵循問題導(dǎo)向、學(xué)科整合、興趣引領(lǐng)、小組合作的原則。在授課內(nèi)容上盡量豐富學(xué)生的相關(guān)學(xué)科知識和綜合能力的培養(yǎng)。從學(xué)生的興趣出發(fā)，讓他們能夠在積極的心態(tài)中汲取更多知識，促使他們自主學(xué)習(xí)、自由探索。教師在講授的過程中不僅僅局限于建模更應(yīng)該注重發(fā)展學(xué)生的立體空間思維，通過3D打印實體的觸覺過程，建立新型的學(xué)習(xí)通道，引導(dǎo)學(xué)生觀察生活，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)、解決實際問題的能力。例如，在作為蘭州地方特色的水車文化的主題設(shè)計中，指出研究的方向，引導(dǎo)學(xué)生去追尋蘭州水車的利用史、演變史以及構(gòu)造特點和工作原理等等諸多背景素材，讓學(xué)生可以發(fā)揮設(shè)計才能復(fù)原出一個蘭州水車模型，借助開源電子技術(shù)將靜物模型再升級為動態(tài)模型，再由單一模型發(fā)展組建多模型群，最終將蘭州水車文化呈現(xiàn)出來。將主題式的學(xué)習(xí)發(fā)展延伸成項目式學(xué)習(xí)，在整個項目式學(xué)習(xí)實現(xiàn)過程中學(xué)生成為主體，興趣成為最好的老師，而3D建模只是成為實物化的手段而已。從而將學(xué)生的能力完全挖掘并發(fā)揮出來，使學(xué)生的能力和創(chuàng)造水平也在學(xué)習(xí)的過程中得到不斷的鍛煉和提升，進而實現(xiàn)我們開設(shè)課程的初衷。

3.完善評價體系。根據(jù)學(xué)校不同的教學(xué)任務(wù)及教學(xué)目標(biāo)對學(xué)生進行分類分層評價［3］。

通常學(xué)習(xí)評價主要從以下幾個方面進行：

（1）自我評價：學(xué)生從模型分解能力、工具指令使用熟練程度和創(chuàng)意設(shè)計能力三個方面以星級（1～5五星的標(biāo)準(zhǔn)）的形式完成自我學(xué)習(xí)評價。

（2）學(xué)生互相評價：學(xué)生的評價主要是針對已完成的作品從創(chuàng)意設(shè)計、軟件技巧使用和最終作品的實物呈現(xiàn)方式方面進行評價。

（3）教師評價：讓學(xué)生展示自己的設(shè)計理念和意圖，并通過設(shè)計過程、學(xué)生的實操過程和最終的作品呈現(xiàn)，給學(xué)生以客觀、公正、準(zhǔn)確的評價［4］。

這部分評價是最基礎(chǔ)的評價，是在完成課程一級目標(biāo)后便可進行的，主要針對所有參與3D創(chuàng)意設(shè)計校本課程的學(xué)生，更注重其個人學(xué)習(xí)能力和創(chuàng)作成果的展示。

圍繞二、三級教育目標(biāo)的評價，主要是針對項目式學(xué)習(xí)的學(xué)生的評價。對于其學(xué)習(xí)內(nèi)容的評價主要圍繞具體項目學(xué)生的實操能力、學(xué)生收集信息資源能力、學(xué)生利用和組織信息與表達能力、學(xué)生團隊合作能力、項目的創(chuàng)造力和項目表現(xiàn)力等六個維度構(gòu)建創(chuàng)客教育多元評價系統(tǒng)，并對這六個維度進行不同評價等級的劃分，還要根據(jù)項目的實際情況，量身定制相應(yīng)的評價量表，以求更加精準(zhǔn)全面地評價學(xué)生，充分體現(xiàn)學(xué)生的知識能力和創(chuàng)造創(chuàng)新能力。這部分評價更注重學(xué)生的創(chuàng)意創(chuàng)新能力、合作能力和綜合性學(xué)習(xí)及知識應(yīng)用能力的評價，對學(xué)生綜合素質(zhì)要求也相對較高。

以上便是我們將3D打印從引進課堂并通過摸索鉆研將其轉(zhuǎn)化為我校特色校本課程的開設(shè)實施過程。從落地生根到目前小有成果，我們經(jīng)歷了從無到有，從有到精的過程。目前我們已經(jīng)編纂出《三維創(chuàng)意設(shè)計走進3D打印》校本課程系列叢書（在“蘭州市中小學(xué)教材評比”中獲得一等獎），并開展教學(xué)。今后我們還將不斷完善我們校本課程、評價體系，讓我們的特色校本課程更符合社會發(fā)展需要、學(xué)生成長需要和推進新教育發(fā)展的需要。