基于3D打印的初中人工智能課程初探

王龍靜 毛志秀 李秀彥

2017年，國務院印發的《新一代人工智能發展規劃》中指出人工智能成為國際競爭的新焦點，應逐步開展全民智能教育項目，在中小學階段設置人工智能相關課程，逐步推廣編程教育、建設人工智能學科，培養復合型人才，形成我國人工智能人才高地。由此引發了全民學習人工智能的熱潮。

目前，中小學人工智能課程的建設還處在初級探索階段，國家對于人工智能課程沒有針對性的課程標準和綱要，各學校開設的人工智能課程多種多樣，主要包括機器人、編程、AI、3D打印等課程。3D打印課程對于培養學生的創新思維、動手操作、團隊協作等能力都有著重要的意義。我校自2018年開始了3D打印課程的教學實踐研究，并開發了校本教材。筆者將從以下四個方面對3D課程建設及實施情況予以簡單介紹：

一、創新人才培養、優化課程目標

在這個技術快速更新的人工智能時代，培養學生的網絡學習能力、合作交流能力、人機交互能力和創新思維能力成為重中之重。學生在初中這個階段，具備了一定的自主學習能力以及計算機操作能力。他們敢于探索、質疑，勇于創新。基于這個階段學生的基本情況，優化課程的教學目標，讓學生在體驗、嘗試、模仿、改造、合作、交流、展示等活動中收獲知識和本領，在實踐中感知新型技術的魅力和在生活、學習中的應用。

二、整合教育資源，設計課程內容

3D打印課程的開設應該以課程目標為導向，搜集整合各類教育資源，將教學內容與各學科相融合、與中國傳統文化相融合、與生活實際相融合，展開技術原理的探究，促進學生的全面發展。

1.與各學科教學內容相融合。在進行教學設計時，我們加強與其他學科教師的溝通和交流，學生們在學技術的同時，也將學科知識進行了鞏固和練習，增加了學習內容的趣味性，讓學生們更積極、主動的投入到學習中去。比如在講“幾何體與布爾運算”這節課時，讓同學設計物理實驗“v排=v進”時用到的溢水杯。

2.與中國傳統文化相融合。中國傳統文化博大精深，是我們的祖先用親身實踐為我們積攢下來的精髓。學習中國傳統文化，對中學生愛國情操的培養、思想道德的約束都有著非常重要的意義。比如在講“二維草圖”這節課時，讓學生設計一款獨特的酒杯來盛放中國美酒，培養學生的民族自豪感。

3.與生活實際相融合。《中小學信息技術課程指導綱要》中指出：中學信息技術課程的主要任務是培養學生良好的信息素養，把信息技術作為支持終身學習和合作學習的手段，為適應信息社會的學習、工作和生活打下必要的基礎。在課堂教學中，我們多以學生的實際生活情境為切入點，搜集與學生生活相關的主題，引導學生發現問題、分析問題、解決問題，將課堂中學習的知識應用到生活中去。比如，在講“實體變形”這節課時，讓學生設計一款分類垃圾箱，解決現實生活中垃圾分類難的問題。

三、依據教學理論，創設教學模式

我校的3D打印課程主要在特色課堂中開設，每周一節課。在課程實施過程中，依據建構主義等理論積極創設教學情境，開展主題性教學，設計學習任務，引導學生在做中學，玩中學，學中思。學生參照老師開發的“3D打印微視頻”和隨堂學案，分小組進行3D模型的設計和制作。課程最后，進行作品的展示匯報。這個環節不僅可以讓各小組展示學習成果，還可以分享各自的設計理念和設計思路。同時還能夠培養學生歸納總結、語言表達、團結協作等方面的能力。

四、展現人文關懷，開展多維度評價

德國教育家第斯多惠說過：教學的藝術不在于傳授知識，而在于激勵與喚醒。評價是指揮棒，更是學生前進的動力。老師對學生看似不經意的一句表揚、鼓勵，對學生的發展都有著非常重要的作用。在3D打印課堂教學過程中，我們堅持做到以下幾點：

1.評價內容綜合化。學生對知識和技能的掌握是教學評價的一個關鍵點，但學生在學習過程中的表現和態度也是值得關注的。比如，對學生的3D打印作品進行評價時，可以從設計思路、創新點、解決問題的能力、參與的態度和積極性、展示作品時的語言表達能力和情感交流能力等方面，給予學生認可和鼓勵。

2.評價主體多元化。評價主體不單單是教師，還可以進行學生互評和自我評價，從多個渠道獲得反饋信息，從而得到更好的提升。

3.評價形式多樣化。課堂教學不再把總結性評價作為唯一的評價方式，而是將形成性評價和總結性評價結合起來。在評價過程中，注重學生的進步程度，對學生在學習過程中的努力和提高給予鼓勵和肯定。

4.評價語言藝術化。教師的課堂評價語言是一門藝術，它與教師良好的口才素養和正確的教學理論是分不開的。批判性的評價能讓學生虛心接受、積極進取，贊揚性的評價能讓學生戒驕戒躁、再接再厲，通過語言的魅力鼓舞學生全身心投入到學習中。

世界新一輪的科技革命正在興起，人工智能教育水平的高低決定了國家地位。通過加強人工智能教育構筑我國人工智能發展的先發優勢，成為當今亟需解決的問題。在中小學階段開展人工智能教育，是培養創新型人才的基礎，是推動全民智能教育的關鍵。3D打印技術是第三次科技革命的重要工具，它使學生將自己的想法變為實際，在學習過程中，學生不僅需要動腦思考，還需要動手進行實踐操作，有效的推動了學生的創新精神和創造能力。作為信息技術教師的我們，要繼續探究人工智能在教育中的應用，推動教育事業良好發展。

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