校园创客空间：3D课堂教学模式的实践与思考

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中小学3D打印设计课程讲师 吴道吉

【导言】随着现代科学技术高速发展，3D设计（即三维设计）3D打印技术日趋成熟，让越来越多热衷于将创意变为实际行动的青少年踏上“创客”之路；与此同时，相对应的中小学课堂教学模式也发生改变。笔者作为3D打印设计课程的推动者之一，根据日常的课堂教学在本文主要对创客教育的内涵作出归纳，并探讨了3D设计与3D打印两者间的相互关系，及其对创客教育、在校创新课堂教学的促进意义。欢迎各位老师与我一起交流讨论。
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. r2 k6 ?7 j6 X+ `# [& Q3D打印设计课程教学现场

; }  A  d" T3 B% o* W) v" V3 g2 ^  a在创客文化席卷全球的潮流下，创新教育融合信息技术的发展成果，开拓了创新课堂的新模式。同时，当前信息技术的主流代表——3D打印与3D设计（三维设计）——作为创新教育中的重要工具，给学习和教学带来了深刻的影响。如何科学合理地将3D打印与3D设计和学科课程整合，以促进学习效果的最优化，是当前教育技术研究的重点之一。
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作为在一线从事3D打印设计课程的教学工作者，我明显感觉到，实施创新课堂教学模式一个最重要的途径，就是要从培养创新精神入手，以提高创新能力为核心，带动学生整体素质的自主构建和协调发展。创新课堂教学的过程，是一个充分发挥受教育者的主体性、主动性，使受教育者在期间不断认识、追求探索和完善自身的过程。因此，在教学过程中要致力于培养学生的创新意识、创新能力及实践能力，而学习3D设计与3D打印实体的过程，可以建立新型的学习通道，验证想法，激发无穷创造力。

一、认识创新教育，避免陷入3D打印的两大误区
创新教育就是以培养人们创新精神和创新能力为基本价值取向的教育。在创新教育中，我认为有两个错误的观念尤其要值得我们注意：
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; y; Z/ G) y: ?( f0 o2 Z第一，我们的教师容易照本宣科。“教有法，但无定法”，这里前一个法就是指教育中的规律和原则，教育教学活动必须坚持和遵循教育规律和原则。但是，这个“规律和原则”并不是指过去多年来一直沿用的照本宣读的教学习惯，而是指教育要顺应孩子们的自然天性，符合学科的特点。然而在传统的数学课、物理课、生物课等课堂上，多数教师一味单向地灌输枯燥的知识，误以为创造优秀成绩的教学方式是受到多年来教学中的经验指导。可是教师本可以通过更合适的教学方式提升孩子们的知识水平。因为理化生等知识本身就比较抽象，而教师的依书直说更让课程沉闷不堪，加速孩子们的厌恶感。同理，若3D设计打印技术只是通过教师在课本上的复述来介绍给孩子们，他们很有可能对这项技术不为所动，错过主动学习并利用这一高新技术造福人类的机会。
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第二，教师容易孤立且放大化地看待3D打印机。因为人都倾向于记住具体化的事物，很多教师在刚刚接触3D打印时，脑海中浮现的就是3D打印机，所以教师们很容易孤立且放大化地看待3D打印机本身功能和作用，而忽略了打印机前端：3D设计。当前3D领域中最活跃的当数3D打印机厂商，他们以推广3D打印技术的名义，展示他们使用3D打印机做出来的模型。然而，设备厂商的模型基本上都是从国外的网站上直接下载用于打印的，他们在展示成品的时候往往会忽视模型设计阶段的重要性，在一定程度上误让消费者认为3D打印机无所不能。因此目前有的学校对3D打印技术的关注，大多集中在3D打印机。打印的过程也很酷，但却了忽略对打印内容创建过程的关注，3D设计创造3D数据模型这一前端重要领域。没有3D建模设计文件，再强的3D打印机也如巧妇难为无米之炊。
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  V7 B' o: |* q所以说，走出3D打印两大误区，是正确将3D打印技术引进创新教育课堂的前提。
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二、融合学生兴趣，打造创新实践的个性舞台
伟大的科学家爱因斯坦曾说： “兴趣是最好的老师”。 古往今来，对于取得优异成就的人物来说，浓厚的兴趣总是起到了关键的作用。正是由于他们热爱自己的事业，他们就更加刻苦钻研，锲而不舍最终获得成功。对于孩子们来说，“兴趣”在认识活动中必不可少的情绪表现，他们对某一事物感兴趣，就会愿意更深入、更广泛地认识对他们有意义的这个事物。而激起孩子们兴趣的，则是他们从未接触过的新科技。所要教授的这些新科技其实是创新教育的表层内容，更重要的意义是，新事物吸引了孩子们的兴趣，让他们能够在积极的心态中汲取更多知识，甚至促使他们自主学习，自由探索。


孩子们对3D打印乐此不疲

! u+ z' a1 G4 P3 s/ a5 G既然兴趣对于教育来说如此关键，那么如何用新科技来唤起孩子们的兴趣这个问题自然值得思考。在数学、美术、科学、综合实践等很多其他操作实践较强的学科中，由于其课堂上的局限性导致教学变得格外枯燥无味。孩子们不少新奇的想法，受客观条件所限，大多只能通过说、画、写等传统方式来表达。但孩子们的各种创新想法是否有效可行，是否科学合理，往往缺乏有效验证途径。孩子们就不知道自己的想法究竟能不能与实际接轨，也就无法提高创新的质量。与实际接轨如此重要是因为，创新的想法归根到底要为现实所服务才更有意义。而类似3DOne这种符合中小学学生特点的3D设计软件，则能将孩子们天马行空的构思、创意，通过建模设计出来，最后进行3D打印成实品。想象力与动手能力相结合，极大锻炼孩子们的创新思维，恰恰能填补传统教育带来的缺陷，能在课堂外学到课堂内接触不到的认知体验。

; D! X  \3 m+ t5 a3 N三、培养创新能力，促进3D技术与教学融合

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, t2 A  |. d9 y1 N0 H, u3 J$ i小学生学习3DOne三维设计软件

+ X5 l& s$ W; u( T. v1 L- h9 Q我们在教学中发现，3D创新教育所倡导的教学模式，包括3D创新实验室是指以中小学3D设计软件与其他3D打印机及网络多媒体硬件为主体建立起的3D创新课堂，把互联网线上的交互和3D设计课堂教学的应用结合起来。对于传统的课堂教育，不是简单的“替代”，而是更深层次的“嬗变”。那么孩子们为什么对这种3D打印设计课程如此青睐？首先因为从引发孩子们好奇心到培养孩子们的兴趣，或是激发孩子们的求知与探索精神，3D打印设计课程所带来的魅力是符合孩子们爱玩的天性。

我在多节3D打印课程教学中深刻体会到一点，非常重要的是，孩子们在玩的过程中，可以潜移默化地提升了各方面的能力。3D立体空间认知对培养学生的空间想象能力、抽象思维能力等方面具有重要意义。我们在研究过程中调查发现： 3D打印设计课程，对青少年提高空间认知能力有明显的帮助。因此，我们建议在研究3D技术的同时，其中包括3D实体打印技术与3D建模软件的运用，更应致力于3D技术与教学融合的探索与实践，其中包括学生创新意识的培养；简易建模软件的学习，发展学生立体空间思维；通过3D打印实体的触觉过程，建立新型的学习通道；引导学生观察生活，培养学生发现、解决实际问题的能力。

多位老师同时问我一个问题：为何在创新教育中要更注重3D建模设计这一过程呢？其实在3D创新实验室最重要的环节，是3D打印的前端设计建模过程，也就是3D设计的模型文件。没有连接计算机及设计文件的3D打印机，是没有用处的。同时，由于接受教育的对象是中小学学生，所以我们对3D设计软件的要求，必须是简单操作、具备趣味性，这样才能激发孩子们学习动力。而3D打印设计创意课堂，则为孩子们带来趣味十足的标准课件，例如生物课的分子模型，化学课的球棍模型，地理课的版图，数学课的几何模型……孩子们希望就算没有任何基础，也可通过简单的学习操作，完成绘画设计，最后3D打印出来。
     
在教学中，我深刻认识到，青少年3D打印与3D设计的创意课程是创新教育中一种重要形式，也是最根本的基础教育。同时由于3D打印仅仅是一种教学载体，我们应当更加关注3D设计打印所能提升孩子们的各种综合能力。希望通过3D打印与3D设计，孩子们能不甘落后地冲在科技发展的前沿，直观地感受新科技新技术带来的新变化，进而勇当科技潮流的开拓者。


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" W" W; L; k1 r+ s. v本文转载自i3DOne青少年三维创意社区（www.i3done.com），提供创客教育、3D创意&3D打印课、创客空间建设方案。

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