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結(jié)題報(bào)告

【內(nèi)容摘要】作為創(chuàng)客教育的重要領(lǐng)域，3D打印近年來(lái)受到了學(xué)校的推崇和青睞，可是縱觀市面上各種3D打印的相關(guān)教材，更多的是“高端、大氣、上檔次”的吸人眼球的華麗教材，卻很難發(fā)現(xiàn)貼近我們學(xué)生的合適教材，在“以學(xué)生為主體，致力于培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)”的指導(dǎo)思想下進(jìn)行了3D One拓展課程開(kāi)發(fā)與實(shí)施的研究。分別從課程課例的選擇、課例的拓展、微課程的制作、課程的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)等方面著手，開(kāi)發(fā)了一本適合我們學(xué)生的3D打印教材《輕松玩轉(zhuǎn)3D One與3D打印》。在實(shí)踐的過(guò)程中，我們將3D打印的學(xué)習(xí)過(guò)程進(jìn)行總結(jié)歸納并劃分為三個(gè)階段：模仿中思考、思考中創(chuàng)新、創(chuàng)新中成長(zhǎng)。

【關(guān)鍵詞】創(chuàng)客教育  3D打印  拓展課程  教材

一、課題的現(xiàn)實(shí)背景及意義

（一）國(guó)內(nèi)創(chuàng)客教育發(fā)展的需要

創(chuàng)客課程是創(chuàng)客教育生態(tài)的關(guān)鍵構(gòu)成部分，也是推動(dòng)我國(guó)創(chuàng)客教育“落地”的關(guān)鍵點(diǎn)；另外，還是新課標(biāo)要求的重點(diǎn)目標(biāo)與內(nèi)在推動(dòng)力?，F(xiàn)在，國(guó)內(nèi)的創(chuàng)客教育研究者與實(shí)踐者關(guān)于創(chuàng)客課程的研發(fā)還處于起始階段，我國(guó)的創(chuàng)客教育正在摸索中前進(jìn)。國(guó)內(nèi)外創(chuàng)客教育課程開(kāi)發(fā)的情況呈現(xiàn)蓬勃的趨勢(shì)，2014年以來(lái)國(guó)內(nèi)的創(chuàng)客教育越來(lái)越火，有關(guān)的課程例如scratch教學(xué)方面的課程，arduino教學(xué)方面的，機(jī)器人教學(xué)方面的，3D打印方面等如雨后春筍般破土而出。

（二）3D拓展性課程建設(shè)的需要

我校在建校初添置了3D打印機(jī)，同時(shí)開(kāi)設(shè)了以3D One軟件為基礎(chǔ)的拓展課程，在小學(xué)四到六年級(jí)及中學(xué)七年級(jí)中開(kāi)展活動(dòng)，在實(shí)際的教學(xué)過(guò)程中我們發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有的教材《3D One三維實(shí)體設(shè)計(jì)》不太適合我們學(xué)生，學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中很難掌握教材中所要求的教學(xué)目標(biāo)，因此我校在實(shí)踐的基礎(chǔ)上著手開(kāi)發(fā)適合中小學(xué)生特點(diǎn)的3D One拓展課程。

適合的才是最有效的，開(kāi)發(fā)一套適合我們學(xué)生學(xué)情和特點(diǎn)的3D One拓展課程，有利于學(xué)生軟件技能的掌握，同時(shí)為了避免單純教學(xué)軟件命令的枯燥性，在教材開(kāi)發(fā)過(guò)程中采用案例為載體，設(shè)計(jì)案例選取中小學(xué)生身邊熟悉的三維模型，更加貼近學(xué)生生活，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，減少三維實(shí)體設(shè)計(jì)的神秘感。

結(jié)合豐富的課程資源和互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)（青少年三維創(chuàng)意社區(qū)www.sdwhjm.com），以作品展示、校園創(chuàng)客推薦、優(yōu)秀作品申報(bào)、PK擂臺(tái)等形式開(kāi)展高質(zhì)量的創(chuàng)客活動(dòng)，培養(yǎng)學(xué)生們的創(chuàng)意創(chuàng)新能力以及運(yùn)用已學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力，同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生展示自我、與人分享的意識(shí)，實(shí)現(xiàn)對(duì)學(xué)生們?nèi)嫠刭|(zhì)提高的培養(yǎng)。讓創(chuàng)造從這里起步，讓夢(mèng)想在實(shí)踐中啟航。

（三）學(xué)生創(chuàng)新素養(yǎng)培育的需要

隨著世界多極化、經(jīng)濟(jì)全球化、文化多樣化、社會(huì)信息化深入發(fā)展，各國(guó)都在思考21世紀(jì)的學(xué)生應(yīng)具備哪些核心素養(yǎng)才能成功適應(yīng)未來(lái)社會(huì)這一前瞻性戰(zhàn)略問(wèn)題。中國(guó)學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)以培養(yǎng)“全面發(fā)展的人”為核心，綜合表現(xiàn)為人文底蘊(yùn)、科學(xué)精神、學(xué)會(huì)學(xué)習(xí)、健康生活、責(zé)任擔(dān)當(dāng)、實(shí)踐創(chuàng)新六大素養(yǎng)。學(xué)生創(chuàng)新素養(yǎng)是學(xué)生核心素養(yǎng)中六大素養(yǎng)之一，也是學(xué)生能夠適應(yīng)終身發(fā)展和社會(huì)發(fā)展需要的必備品格和關(guān)鍵能力之一。學(xué)生創(chuàng)新素養(yǎng)的培育需要以課程為依托，然課程的品質(zhì)、課程的結(jié)構(gòu)將直接影響著學(xué)生創(chuàng)新素養(yǎng)的品質(zhì)。因此，我們嘗試創(chuàng)客背景下3D One拓展課程開(kāi)發(fā)與實(shí)施的研究，實(shí)現(xiàn)學(xué)生創(chuàng)新素養(yǎng)的培育，達(dá)成學(xué)生核心素養(yǎng)培養(yǎng)的終極目標(biāo)。

二、國(guó)內(nèi)外關(guān)于同類課題的研究綜述

1.3D打印技術(shù)，在發(fā)達(dá)國(guó)家早已進(jìn)入教育領(lǐng)域，在美國(guó)，幾乎所有的大中小學(xué)已經(jīng)開(kāi)設(shè)了3D打印的課程。通過(guò)對(duì)青少年進(jìn)行3D打印創(chuàng)新意識(shí)、技術(shù)手段的培養(yǎng)，使3D打印成為“美國(guó)智造”的有力手段，成為中美制造業(yè)競(jìng)爭(zhēng)的重要砝碼。

弗吉尼亞大學(xué)一直在通過(guò)一些項(xiàng)目來(lái)推廣3D打印產(chǎn)品，該校在夏洛茨維爾市的幼兒園到12年級(jí)的各年齡段的學(xué)生中推廣該技術(shù)，使學(xué)生能夠具備未來(lái)制造業(yè)技術(shù)的相關(guān)知識(shí)。弗吉尼亞大學(xué)教授、科技和教師教育中心主任的格蘭?布爾表示“我們將3D打印機(jī)帶入課堂，比如我們教幼兒園的孩子們?nèi)绾卧O(shè)計(jì)和打印彈弓，然后讓孩子們就會(huì)分析如何把彈弓設(shè)計(jì)得更有效率。我們認(rèn)為，美國(guó)的每個(gè)學(xué)校都將在未來(lái)幾年里在課堂上配備3D打印機(jī)?！?/p>

2.在我國(guó)，青島各區(qū)市相繼建立了中小學(xué)3D打印實(shí)踐中心，并分三個(gè)階段推進(jìn)3D打印進(jìn)校園活動(dòng)，每半年舉行一次優(yōu)秀學(xué)生作品評(píng)選及拍賣活動(dòng)；上海師范大學(xué)以黎加厚教授牽頭的項(xiàng)目組于2013年9月進(jìn)入和田路小學(xué)，與一線教師共同開(kāi)發(fā)3D打印課程，并在三、四年級(jí)分別實(shí)施了一個(gè)學(xué)期。

三、課題研究的理論依據(jù)

體驗(yàn)型學(xué)習(xí)理論是美國(guó)社會(huì)心理學(xué)專家?guī)觳诙啪S爾.勒溫還有皮亞思的學(xué)習(xí)知識(shí)根基中總結(jié)的。此理論指出，一切學(xué)習(xí)發(fā)展都需包括“經(jīng)驗(yàn)學(xué)習(xí)圈”，當(dāng)中又分成經(jīng)驗(yàn)、思考、定義化和實(shí)際四個(gè)層面。需要學(xué)習(xí)者由平常生活或別人創(chuàng)建的流程中進(jìn)行親自感受。且在這個(gè)根基上完成思考、總結(jié)、探究和評(píng)定。最后形成新的理論、感受或行為。體驗(yàn)型學(xué)習(xí)知識(shí)跟創(chuàng)客教育的重點(diǎn)思想是完全一致的，關(guān)于創(chuàng)課的構(gòu)思和施行有著關(guān)鍵的引導(dǎo)作用。創(chuàng)課需為學(xué)習(xí)者帶來(lái)親自感受的機(jī)遇，使學(xué)生在不停的探討、實(shí)踐、檢測(cè)的進(jìn)行中，真實(shí)感受理論的創(chuàng)新進(jìn)行和應(yīng)用意義，獲取個(gè)體在理論經(jīng)驗(yàn)、技巧方式還有情感層面的發(fā)展與成熟。老師要依照學(xué)生現(xiàn)有理論經(jīng)驗(yàn)創(chuàng)建有趣的、實(shí)際的問(wèn)題情景，帶動(dòng)學(xué)生固有認(rèn)識(shí)，使學(xué)習(xí)者完全投入進(jìn)去，在察看、思索、探究、感受、使用的進(jìn)行中，深深認(rèn)識(shí)與形成學(xué)科理論。

四、課題研究目標(biāo)及主要內(nèi)容

（一）研究的目標(biāo)

1.通過(guò)課程的開(kāi)發(fā)，編寫符合本校學(xué)生、學(xué)校真正需要的3D One拓展課程學(xué)習(xí)教材。根據(jù)學(xué)校、學(xué)生的實(shí)際狀況研究并設(shè)定3D One拓展課程的目標(biāo)，以《浙江省教育廳辦公室關(guān)于建設(shè)義務(wù)教育拓展性課程的指導(dǎo)意見(jiàn)》為基礎(chǔ)，結(jié)合本校的實(shí)際情況，以及學(xué)生的興趣和未來(lái)發(fā)展的需要編寫整理出一本3D One拓展課程的教材。

2.通過(guò)課程的實(shí)施，學(xué)生在創(chuàng)新能力和動(dòng)手實(shí)踐能力上得到訓(xùn)練，將學(xué)生的創(chuàng)意、想象變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)，將極大發(fā)展學(xué)生動(dòng)手和動(dòng)腦的能力，從而實(shí)現(xiàn)學(xué)校培養(yǎng)方式的變革。

3. 通過(guò)3D One拓展課程開(kāi)發(fā)與實(shí)施的全程研究，構(gòu)建3D One拓展課程的新型操作模式，全面提升學(xué)生的核心素養(yǎng)、促進(jìn)教師的專業(yè)成長(zhǎng)。

（二）研究的內(nèi)容

1. 3D打印文化的滲透、發(fā)掘。比如：3D打印的起源研究；3D打印原理的介紹；3D打印的發(fā)展簡(jiǎn)史；由此開(kāi)辟學(xué)生視野，拓展創(chuàng)新素養(yǎng)，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)情緒。

2.結(jié)合學(xué)生學(xué)情，研究設(shè)計(jì)3D One拓展課程的教學(xué)內(nèi)容。

3.探索“翻轉(zhuǎn)課堂”模式在3D One拓展課程中的應(yīng)用。

4.探索行之有效的3D One拓展課程評(píng)價(jià)方式，激勵(lì)學(xué)生的學(xué)習(xí)及創(chuàng)新能力，設(shè)計(jì)出更多的創(chuàng)意作品。

5.主題式3D設(shè)計(jì)研究活動(dòng)。

（三）研究的方法

1.問(wèn)卷調(diào)查法；2.行動(dòng)研究法；3.比較研究法；4.實(shí)驗(yàn)研究法

（四）研究的人員

沈志宏：課題負(fù)責(zé)人，主持研究課題，負(fù)責(zé)課題總策劃，分配研究人員的任務(wù)全面指導(dǎo)課題實(shí)施帶領(lǐng)課題組成員進(jìn)行課題研究。

沈志宏：執(zhí)筆人，制定研究措施和計(jì)劃，收集、分析研究資料，成果整理，撰寫結(jié)題報(bào)告，帶領(lǐng)課題組成員參與課題研究。

鄒濤：全面參與，共同收集、整理資料，實(shí)施過(guò)程，進(jìn)行課題的總結(jié)。

丁宇：全面參與，共同收集、整理資料，實(shí)施過(guò)程，進(jìn)行課題的總結(jié)。

五、概念界定

創(chuàng)客（Mak-er）“創(chuàng)”指創(chuàng)造，“客”指從事某種活動(dòng)的人，“創(chuàng)客”本指勇于創(chuàng)新，努力將自己的創(chuàng)意變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)的人。這個(gè)詞譯自英文單詞“Mak-er”，源于美國(guó)麻省理工學(xué)院微觀裝配實(shí)驗(yàn)室的實(shí)驗(yàn)課題，此課題以創(chuàng)新為理念，以客戶為中心，以個(gè)人設(shè)計(jì)、個(gè)人制造為核心內(nèi)容，參與實(shí)驗(yàn)課題的學(xué)生即“創(chuàng)客”?！皠?chuàng)客”特指具有創(chuàng)新理念、自主創(chuàng)業(yè)的人。

3D One青少年三維設(shè)計(jì)軟件，是中望公司根據(jù)6~23歲年齡階段（小學(xué)、中學(xué)、大學(xué)）的教育特點(diǎn)，開(kāi)發(fā)出適用于青少年群體的3D打印設(shè)計(jì)軟件。3D One軟件界面簡(jiǎn)潔、功能強(qiáng)大、易于上手，非常符合中小學(xué)生的開(kāi)放思維創(chuàng)意操作模式，能夠簡(jiǎn)單、輕松、快捷地表達(dá)創(chuàng)意想法，能讓沒(méi)有任何基礎(chǔ)的孩子們，在短短幾個(gè)小時(shí)的學(xué)習(xí)即可用搭積木的堆砌、簡(jiǎn)單的拖拉操作方式，繪出自己的3D作品，并直接輸出到3D打印機(jī)打印。

六、課題實(shí)施

（一）健全組織，有序開(kāi)展

課題自2017年2月《創(chuàng)客背景下3D One拓展課程開(kāi)發(fā)與實(shí)施的研究》批準(zhǔn)立項(xiàng)，策劃啟動(dòng)后專門召開(kāi)了課題組成員會(huì)議，共同探討了課題研究的方向（從哪幾個(gè)方面入手，怎樣進(jìn)行研究，達(dá)到什么樣的目標(biāo)，以什么形式呈現(xiàn)研究成果等問(wèn)題），在大家的共同討論下，我們初步形成了研究方案，并確定了課題組成員的分工。課題組堅(jiān)持每?jī)芍苷匍_(kāi)一次網(wǎng)絡(luò)研討，每月召開(kāi)一次碰頭研討總結(jié)會(huì)，及時(shí)交流實(shí)驗(yàn)中的經(jīng)驗(yàn)，解決遇到的問(wèn)題。

（二）立足實(shí)際，構(gòu)建框架

1.框架一

創(chuàng)課作為一個(gè)新方式的課程，現(xiàn)在還沒(méi)有充分的構(gòu)思理論與進(jìn)行研發(fā)的模板。而教材框架的確定可以說(shuō)是教材開(kāi)發(fā)的首要任務(wù)，也是關(guān)系到教材開(kāi)發(fā)的進(jìn)度。所以根據(jù)對(duì)現(xiàn)有創(chuàng)客教學(xué)的了解和有關(guān)課程的研發(fā)經(jīng)驗(yàn)為基礎(chǔ)，結(jié)合本校實(shí)際制訂了如圖1所示的3D One拓展課程的初步框架。

圖1：3D One拓展課程的初步框架

2.框架二

初稿確定后，我們教材的編寫和框架修改的工作也在摸索著中開(kāi)始了。我們的初稿是根據(jù)學(xué)生的調(diào)查反饋而制定的，只是單一的考慮了學(xué)生的喜好，在實(shí)踐的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)我們的課程框架初稿是存在問(wèn)題的，每個(gè)課時(shí)安排都只是要求學(xué)生完成一個(gè)物品的模仿制作，學(xué)生為了完成而模仿，沒(méi)有任何的創(chuàng)意，課程內(nèi)容缺乏內(nèi)涵、不夠豐富。因此，我們結(jié)合學(xué)校開(kāi)展的各種活動(dòng)再一次對(duì)課程的框架進(jìn)行了修改，內(nèi)容得到了豐富，在初稿的基礎(chǔ)上得到了第二稿如圖2。

圖2：3D One拓展課程框架

此框架共包括了三個(gè)方面，分別是3D打印融于生活、3D打印融于學(xué)習(xí)和3D打印融于社會(huì)。其中，每個(gè)方面包含了體驗(yàn)型學(xué)習(xí)與構(gòu)建主義兩個(gè)重要理論，二者都是課程因素構(gòu)思和學(xué)習(xí)進(jìn)行構(gòu)思的“根本點(diǎn)”。新的課程框架帶給了我們的課程編制新思路，讓學(xué)生在體驗(yàn)式的活動(dòng)中完成學(xué)習(xí)內(nèi)容，后續(xù)內(nèi)容我們將進(jìn)一步完善。

3.框架三

3D One拓展課程框架第二稿確定后，隨之在教學(xué)中進(jìn)行了實(shí)踐檢驗(yàn)，實(shí)施過(guò)程中我們發(fā)現(xiàn)活動(dòng)的主題和活動(dòng)的內(nèi)容在設(shè)計(jì)上過(guò)于牽強(qiáng)，主題式的活動(dòng)設(shè)計(jì)跨度較大，在實(shí)施中有很大的難度，在時(shí)間上也有很大的限制，學(xué)生無(wú)法在一次拓展課中達(dá)成教學(xué)目標(biāo)，教學(xué)效果不明顯，學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣也受到一定的影響，因此經(jīng)過(guò)課題組成員的多次討論，我們?cè)僖淮螌?duì)課程的框架進(jìn)行了修改和提升，最終確定了我們現(xiàn)在的終極框架如圖3。

圖3：3D One拓展課程終極框架

新的課程框架繼續(xù)采用主題式的活動(dòng)形式，主題內(nèi)容設(shè)計(jì)更趨于合理、更貼近學(xué)生實(shí)際、更有利于學(xué)生核心素養(yǎng)的培養(yǎng)。

在此次調(diào)整中，首先，加入了3D打印的理論知識(shí)，讓學(xué)生對(duì)3D打印的出現(xiàn)、發(fā)展、成長(zhǎng)有一個(gè)系統(tǒng)性的了解，解決了在以往教學(xué)中學(xué)生只會(huì)熟練操作3D模型設(shè)計(jì)卻不懂3D打印的“前世今生”的尷尬。

其次，我們?cè)黾恿溯敵龃蛴〉那衅O(shè)置內(nèi)容，切片設(shè)置在3D打印的學(xué)習(xí)過(guò)程中同樣是一個(gè)重要的環(huán)節(jié)，很多學(xué)生對(duì)切片并不理解，只知道我的作品設(shè)計(jì)好了就可以到打印上打印了，那什么是切片呢？在教材中我們根據(jù)課例進(jìn)行了詳細(xì)的講解并讓學(xué)生親身體驗(yàn)切片到打印的過(guò)程，在失敗中認(rèn)識(shí)切片設(shè)置的重要性。

最后，增加了3D One的操作快捷鍵，快捷鍵的學(xué)習(xí)可以幫助學(xué)生提高建模效率。

（三）結(jié)合主題，設(shè)計(jì)模塊

我們的教材是主題體驗(yàn)式教學(xué)，首先，每個(gè)環(huán)節(jié)都有主題，讓學(xué)生帶著問(wèn)題去體驗(yàn)，在體驗(yàn)中解決問(wèn)題；其次，我們有多人協(xié)作的互動(dòng)的環(huán)節(jié)，體現(xiàn)學(xué)生思維的共享，促進(jìn)學(xué)生作品的優(yōu)化；第三，面對(duì)不同層次的學(xué)生，體現(xiàn)分層教學(xué)，在每個(gè)環(huán)節(jié)的最后增加一個(gè)二維碼，學(xué)生掃二維碼就可以觀看課堂中作品制作的技術(shù)視頻，以幫助不同層次的學(xué)生達(dá)成目標(biāo)。

基于以上三點(diǎn)，我們的教材內(nèi)容設(shè)計(jì)了五個(gè)互動(dòng)環(huán)節(jié)，分別是問(wèn)一問(wèn)、畫一畫、試一試、說(shuō)一說(shuō)、練一練。

（1）問(wèn)一問(wèn)

問(wèn)一問(wèn)環(huán)節(jié)是根據(jù)本課內(nèi)容的主題，了解我們身邊的同學(xué)、老師、家長(zhǎng)的想法和需求，對(duì)自己想要設(shè)計(jì)的作品有個(gè)初印象。本環(huán)節(jié)可以讓我們的學(xué)生在設(shè)計(jì)的時(shí)候考慮作品的實(shí)用性，也是課前預(yù)習(xí)重點(diǎn)。

（2）畫一畫

畫一畫環(huán)節(jié)是在學(xué)生對(duì)設(shè)計(jì)作品有初印象的基礎(chǔ)上，在紙上繪制出作品的雛形，采用合適的比例設(shè)計(jì)出作品的尺寸，為使用3D One軟件設(shè)計(jì)模型做好準(zhǔn)備。

（3）練一練

練一練環(huán)節(jié)是虛擬轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實(shí)的必經(jīng)之路，在這環(huán)節(jié)學(xué)生可以不斷的嘗試作品的制作與修改，直至最終作品的誕生。在這個(gè)過(guò)程中，學(xué)生完成作品--提出質(zhì)疑--修改作品，使學(xué)生有種不滿足感，自由發(fā)揮創(chuàng)作的同時(shí)有效地提升了學(xué)生的創(chuàng)新素養(yǎng)。

（4）說(shuō)一說(shuō)

說(shuō)一說(shuō)環(huán)節(jié)是學(xué)生作品共享、展示的平臺(tái)，學(xué)生將自己的創(chuàng)意與大家分享，在來(lái)自不同的聲音中進(jìn)行整合、修改。在這個(gè)過(guò)程中學(xué)生的語(yǔ)言表達(dá)能力及交流能力得到了鍛煉，也使自己的作品得到進(jìn)一步提升。

（5）試一試

試一試環(huán)節(jié)是一個(gè)反思延續(xù)、提升的階段，讓學(xué)生完成規(guī)定創(chuàng)作的同時(shí)進(jìn)行一次提高，通過(guò)一個(gè)實(shí)例拓展出更多的作品，起到舉一反三的效果，讓學(xué)生產(chǎn)生更高層次的知識(shí)聯(lián)系。

（四）實(shí)踐尋問(wèn)，探索求真

1.課程安排

3D One拓展課程面對(duì)的教學(xué)對(duì)象是三到八年級(jí)的學(xué)生，時(shí)間是每周二、三、四的下午，分三個(gè)層次分別進(jìn)行教學(xué)，第一個(gè)層次是三至六年級(jí)一個(gè)班、第二個(gè)層次是七年級(jí)兩個(gè)班、第三個(gè)層次是八年級(jí)一個(gè)班，學(xué)生人數(shù)每個(gè)層次在15-20人之間。

2.上課環(huán)境

我們現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)的計(jì)算機(jī)云機(jī)房三個(gè)，在試用過(guò)程中我們發(fā)現(xiàn)云機(jī)房不適合3D One的教學(xué)，因此和學(xué)校反映了教學(xué)中的實(shí)際情況，學(xué)校領(lǐng)導(dǎo)對(duì)3D One拓展課的開(kāi)展非常支持，同意在2017年暑期建設(shè)一間高標(biāo)準(zhǔn)的3D One拓展課的專用機(jī)房。2017年10月新的3D打印實(shí)驗(yàn)室正式投入使用，高配置的獨(dú)立PC為我們3D打印學(xué)習(xí)提供了強(qiáng)有力的硬件保障，3D One教育版正版軟件、Acer網(wǎng)絡(luò)同傳、Acer電子教室為我們3D打印學(xué)習(xí)提供了強(qiáng)有力的軟件保障。

3.首次活動(dòng)

和“綠色”的親密接觸，第一次根據(jù)新的課程框架進(jìn)行上課，我們心中有些忐忑，是否能達(dá)到預(yù)期的教學(xué)效果呢？

一開(kāi)始我們就帶著學(xué)生走訪了學(xué)校的一些同學(xué)和老師，從同學(xué)和老師中學(xué)生了解到了他們喜歡的花盆類型，匯總歸納后有以下幾種最受師生的青睞：分別是圓形的、方型的、愛(ài)心型的、花瓣型的花盆。

接下來(lái)就是我們的設(shè)計(jì)制作環(huán)節(jié)了，同學(xué)們根據(jù)自己的初步設(shè)想在白紙上畫出了花盆的雛形，經(jīng)過(guò)修改基本定型后開(kāi)始在3D One中進(jìn)行模型的繪制，很快有些同學(xué)已經(jīng)把作品設(shè)計(jì)出來(lái)了，如圖4所示。

圖4：學(xué)生作品

完成作品的同學(xué)在老師的幫助下對(duì)作品進(jìn)行了切片和打印。就這樣一只只精美的花盆就誕生了！

為了能夠自主選擇喜歡的植物，同學(xué)們親自來(lái)到了花鳥(niǎo)市場(chǎng)進(jìn)行大采購(gòu)。我們的同學(xué)很聰明，在選購(gòu)中，他們仔細(xì)詢問(wèn)了價(jià)格，詢問(wèn)了每種植物的名稱、喜好。他們最終選擇的植物特點(diǎn)是：美觀、實(shí)惠、好養(yǎng)護(hù)、易繁殖。同學(xué)們將鏟子、營(yíng)養(yǎng)土、水壺等工具準(zhǔn)備好之后就進(jìn)行了種植！

種植結(jié)束后，同不們把種植好的花盆分別放在了教室書(shū)柜上，點(diǎn)“亮”教室的綠，綠色植物對(duì)居室的空氣具有很好的凈化作用。

4.技能結(jié)構(gòu)

3D One是3D打印學(xué)習(xí)的載體，也是學(xué)生模型創(chuàng)作的基礎(chǔ)，課程教材中涵蓋了3D One軟件的所有功能及操作，讓學(xué)生在實(shí)踐中輕松掌握3D One軟件的使用及3D設(shè)計(jì)的基本思路。整個(gè)教材分為理論基礎(chǔ)和實(shí)踐操作兩大塊，理論基礎(chǔ)中又分為3D打印、3D打印機(jī)、3D One軟件三個(gè)部分；實(shí)踐操作分為初級(jí)模仿和進(jìn)階實(shí)踐兩個(gè)部分（圖5）。

圖5：技能結(jié)構(gòu)

圖6：微課

（五）微課開(kāi)發(fā)，助力分層

2017年我國(guó)早已步入“互聯(lián)網(wǎng)+”時(shí)代，網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展和計(jì)算機(jī)、移動(dòng)終端的普及使自主學(xué)習(xí)成為可能，微課是指在10分鐘以內(nèi)，教學(xué)目標(biāo)明確，教學(xué)內(nèi)容短小，能集中說(shuō)明一個(gè)問(wèn)題的小課程，其內(nèi)容和形式靈活多樣。

不同的學(xué)生對(duì)知識(shí)的吸收和消化都不一樣的，我們無(wú)法保障在課堂中全員掌握，但也不能放棄任何一位掉隊(duì)的學(xué)生，那么微課就是我們幫助弱學(xué)學(xué)生最好的幫手。針對(duì)每一個(gè)主題內(nèi)容中的疑難點(diǎn)，制作微課，幫助弱學(xué)學(xué)生在課外解決課堂中不能及時(shí)吸收和消化的疑難點(diǎn)(圖7)。

圖7：微課難點(diǎn)解惑

（六）線上線下，全面評(píng)價(jià)

“互聯(lián)網(wǎng)+”背景下要充分利用網(wǎng)絡(luò)資源及互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)進(jìn)行教學(xué)和評(píng)價(jià)，借助青少年三維創(chuàng)意社區(qū)（www.sdwhjm.com）作為學(xué)生作品展示和評(píng)價(jià)的平臺(tái)，學(xué)生完成作品的同時(shí)有展示自我的空間和平臺(tái)，還可以和平臺(tái)中的學(xué)友進(jìn)行交流和溝通，資源和技能共享的同時(shí)幫助學(xué)生創(chuàng)意思維的培養(yǎng)。

1.評(píng)價(jià)原則

課程評(píng)價(jià)應(yīng)根據(jù)學(xué)校教育的性質(zhì)和任務(wù)，重視學(xué)生個(gè)性健康發(fā)展和人格完善，必須以尊重學(xué)生為基本前提，符合客觀公正原則，全面性原則，激勵(lì)性原則。

2.評(píng)價(jià)方式

課堂評(píng)價(jià)、社區(qū)評(píng)價(jià)、活動(dòng)評(píng)價(jià)

3.評(píng)價(jià)量規(guī)及操作說(shuō)明（表1）

表1 綜合評(píng)價(jià)表

（七）歸納總結(jié)，形成共識(shí)

3D 打印技術(shù)，又稱增材制造技術(shù)。相比于傳統(tǒng)的減材制造方法，成形靈活性高、技術(shù)難度小。目前，3D打印技術(shù)廣泛地應(yīng)用于建筑、醫(yī)療、食品、模具制造及教育等多個(gè)行業(yè)。3D 打印被譽(yù)為一項(xiàng)改變世界的顛覆性技術(shù)，正在快速應(yīng)用到人們生活和生產(chǎn)的各個(gè)領(lǐng)域。學(xué)習(xí)和掌握3D打印技術(shù)，對(duì)于激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新創(chuàng)造潛力，提高學(xué)生的創(chuàng)新創(chuàng)造能力，營(yíng)造全新的學(xué)習(xí)體驗(yàn)，均具有重要意義。學(xué)生學(xué)習(xí)3D打印的過(guò)程可以分三個(gè)階段：模仿中思考、思考中創(chuàng)新、創(chuàng)新中成長(zhǎng)。

1.最低層操作—模仿性實(shí)踐

模仿性實(shí)踐是指3D 打印學(xué)習(xí)的初始階段，在初學(xué)者對(duì)3D建模軟件缺乏了解的前提下，由老師演示模型的制作，然后由學(xué)生操作模仿老師提供的3D模型的一種學(xué)習(xí)模式。模仿性操作強(qiáng)調(diào)老師的演示和學(xué)生的模仿體驗(yàn)，它注重的是模仿的結(jié)果，而不是操作的過(guò)程。這種模仿性操作對(duì)于3D打印的初學(xué)者來(lái)說(shuō)是必不可少，也是不可替代的，它在3D打印學(xué)習(xí)過(guò)程中屬于最低層的操作。在課程教材開(kāi)發(fā)的過(guò)程中我們是以模仿性實(shí)踐為基礎(chǔ)的。

2.第二層操作—思考性實(shí)踐

在3D打印學(xué)習(xí)的中期，當(dāng)學(xué)習(xí)3D打印的學(xué)生對(duì)3D建模軟件和工具命令有了一定的認(rèn)識(shí)和了解之后，可以讓學(xué)生運(yùn)用已有的3D建模軟件知識(shí)進(jìn)行3D打印作品的制作，作品可以是一件學(xué)習(xí)用品模型、一件生活用品模型、一件體育器材、一件建筑模型、一件交通工具模型等。模型制作是一項(xiàng)綜合性、技術(shù)性、藝術(shù)性很強(qiáng)的實(shí)踐，因此需要學(xué)生在制作過(guò)程中善于思考、樂(lè)于思考，將要制作的模型做詳細(xì)的規(guī)劃。思考性實(shí)踐是檢驗(yàn)學(xué)生3D打印學(xué)習(xí)成果的重要性指標(biāo)，也是學(xué)習(xí)獨(dú)立創(chuàng)作的基礎(chǔ)，在3D打印學(xué)習(xí)過(guò)程中最重要的環(huán)節(jié)。

【案例1】 3D拓展課教材第4課《靈感源于生活—花瓶》

教師展示本課的課例—花瓶

師：花瓶的制作比較簡(jiǎn)單，三步就可以完成了。

第一次模仿性探究：如何使用三個(gè)步驟來(lái)完成花瓶的制作呢？會(huì)用到哪些命令？

教師演示三步完成花瓶的制作，學(xué)生模仿完成花瓶的制作。

第二次思考性探究：三個(gè)步驟（草圖繪制、旋轉(zhuǎn)、抽殼），四個(gè)命令（直線命令、通過(guò)點(diǎn)繪制曲線命令、旋轉(zhuǎn)命令、抽殼命令）完成了花瓶的制作（圖8），能不能使用類似的方法制作出其他的作品呢？

圖8：花瓶

首先學(xué)生思考，花瓶口和底是圓形的，那么想要使用類似的方法制作出來(lái)的作品也要有這樣的特點(diǎn)，比如說(shuō)家中吃飯用的飯碗；其次，嘗試制作，使用制作花瓶的命令及方法制作飯碗；然后，集體討論自己的發(fā)現(xiàn)，并探索此類作品制作的規(guī)律；最后，應(yīng)用規(guī)律，研討如何制作出菜盤子、水杯等作品來(lái)（圖9）。

圖9：菜盤子

【評(píng)析】本課是3D打印學(xué)習(xí)中的第1節(jié)實(shí)踐操作課，學(xué)生沒(méi)有任何的技術(shù)基礎(chǔ)，教師演示花瓶的制作，讓學(xué)生在模仿中掌握了花瓶的制作技巧，通過(guò)一次思考性探究讓學(xué)生發(fā)現(xiàn)制作花瓶類作品的制作規(guī)律，讓學(xué)生明白一件作品的制作方法不只是只能做一件，而是可以舉一反三制作出各種各樣的作品來(lái)。

3.最高層操作—?jiǎng)?chuàng)新性實(shí)踐

3D打印的學(xué)習(xí)不可能永遠(yuǎn)停留在模仿和思考上，3D打印課堂更不能成為形式上的制物課、作品課等，那這樣的3D打印課就失去了它開(kāi)設(shè)的初衷。

在3D打印學(xué)習(xí)的后期，我們需要學(xué)生以已有的生活閱歷為基礎(chǔ)創(chuàng)作出具有一定功能的創(chuàng)意作品，讓學(xué)生了現(xiàn)問(wèn)題、思考問(wèn)題、并用已有3D打印知識(shí)去解決問(wèn)題。創(chuàng)新性實(shí)踐相比于思考性實(shí)踐更具挑戰(zhàn)性，它將技術(shù)學(xué)習(xí)和問(wèn)題解決有機(jī)契合，體現(xiàn)了學(xué)以致用的思想，是3D打印學(xué)習(xí)的終極目的。

【案例2】湖州市青少年創(chuàng)客大賽，主題《高溫下解決動(dòng)植物降溫》

這是2017年湖州市首屆“南太湖”計(jì)劃青少年創(chuàng)客大賽的主題--在高溫下給動(dòng)植物降溫，輔導(dǎo)學(xué)生采用3D打印技術(shù)，設(shè)計(jì)問(wèn)題的解決方案并制作出作品。

師：烈日炎炎，我們?nèi)绾尾拍軒椭彝獾膭?dòng)植物度過(guò)高溫酷暑呢？

首先， 明確解決的是動(dòng)物降溫還是植物降溫；

其次，要讓學(xué)生了解高溫下動(dòng)植物生存的必要因素，例如遮陰、保持水份、降低周邊溫濕度等； 

第三，尋求科學(xué)原理的支持，找到解決問(wèn)題的方法。例如可以用風(fēng)扇給植物吹風(fēng)，風(fēng)扇吹風(fēng)可以加快空氣的流動(dòng)，加速植物的蒸騰作用，帶走熱量，從而起到降溫的作用；

最后，運(yùn)用已有3D建模能力創(chuàng)作解決實(shí)際問(wèn)題的創(chuàng)新作品。學(xué)生創(chuàng)新作品展示如下圖10和圖11：

【評(píng)析】本例以學(xué)生參加創(chuàng)客大賽，解決大賽主題為契機(jī)，學(xué)生從遇到問(wèn)題、思考分析問(wèn)題、解決問(wèn)題，充分體現(xiàn)了學(xué)生的自主探究性，是從思考性實(shí)踐成功邁向創(chuàng)新性實(shí)踐的標(biāo)志性案例。它的成功在于多學(xué)科知識(shí)的融合，將科學(xué)原理融入到3D作品的設(shè)計(jì)之中。

創(chuàng)新性實(shí)踐是思維含量較高的3D打印學(xué)習(xí)模式，它是學(xué)生思維變革性的標(biāo)志，從模仿作品到思考制作作品、從思考制作作品到創(chuàng)作作品，由起初的低階思維轉(zhuǎn)向高階思維，是3D打印課程開(kāi)展的終極目的--培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新素養(yǎng)。

四、課題價(jià)值與推廣意義

課題研究成效顯著，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

1.課堂轉(zhuǎn)變體現(xiàn)學(xué)習(xí)價(jià)值

從“知識(shí)課堂”走向“生命課堂”①，體現(xiàn)了社會(huì)歷史發(fā)展的必然要求?？茖W(xué)的教育，不僅要讓學(xué)生“學(xué)會(huì)”前人積累下來(lái)的各種經(jīng)驗(yàn)與規(guī)則，還要發(fā)展學(xué)生的智力和能力，讓學(xué)生變得更“會(huì)學(xué)”。最重要的是，要能通過(guò)我們的教育，讓學(xué)生體會(huì)到知識(shí)與科學(xué)的美麗與神奇，充分體現(xiàn)學(xué)生個(gè)人的經(jīng)驗(yàn)、價(jià)值與情感，使學(xué)生在教育中體會(huì)到自我生命的意義與價(jià)值，充分享受到教育對(duì)人的精神需要的滿足與促進(jìn)，讓學(xué)生變得更“愛(ài)學(xué)”。

2.直面挑戰(zhàn)刺激角色轉(zhuǎn)變

課堂發(fā)生變化后，教師的角色隨之也發(fā)生了變化，教師真正成為了課堂上的組織者和引導(dǎo)者，通過(guò)精心設(shè)計(jì)的主題式研究活動(dòng)組織教學(xué)，極大地調(diào)動(dòng)了各個(gè)層次學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主動(dòng)性，但同時(shí)對(duì)教師的自身素養(yǎng)提出了更高的要求，面臨的挑戰(zhàn)也更加復(fù)雜。

3.主題探究培養(yǎng)學(xué)生素養(yǎng)

學(xué)生通過(guò)參與主題式的3D設(shè)計(jì)研究活動(dòng)，主動(dòng)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、獲取知識(shí)、應(yīng)用知識(shí)、解決問(wèn)題，在活動(dòng)中培養(yǎng)和發(fā)展了學(xué)生對(duì)問(wèn)題、現(xiàn)象進(jìn)行探究的基本素養(yǎng)，以及進(jìn)行改造創(chuàng)新的基本素養(yǎng)。一年來(lái)，我校學(xué)生在3D打印方面所取得的成果（表2）：

表2 學(xué)生成果

另有三項(xiàng)學(xué)生成果已申報(bào)國(guó)家實(shí)用新型專利，國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局分別于2017年12月1日、12月4日、12月29日已發(fā)函受理專利申請(qǐng)的通知（圖12、13、14）。

圖12、13、14  專利申請(qǐng)受理通知書(shū)

4.3D實(shí)踐營(yíng)造學(xué)術(shù)氛圍

課題研究的實(shí)踐探索，帶動(dòng)了我校和推動(dòng)了我區(qū)3D打印領(lǐng)域階段性發(fā)展。2017年9月我區(qū)將有5個(gè)3D打印實(shí)驗(yàn)室投入使用，開(kāi)辟我區(qū)創(chuàng)客教育的新紀(jì)元。課題組教師所獲的成果（表3）：

表3 教師成果

5.成果推廣造福更多師生

課程教材在開(kāi)發(fā)過(guò)程中得到了眾多學(xué)校的支持和協(xié)助，上海市安亭小學(xué)、沈陽(yáng)市大東區(qū)育林小學(xué)、南陵縣三里鎮(zhèn)峨嶺完全小學(xué)、四川省雙流中學(xué)、貴州省畢節(jié)黔西三小、甘肅省武威新城區(qū)第一小學(xué)等學(xué)校紛紛采用我們開(kāi)發(fā)的課程教材進(jìn)行教學(xué)(圖15)，同時(shí)將教學(xué)中出現(xiàn)的問(wèn)題及時(shí)反饋給我們，在后期的修訂中提供了強(qiáng)有力的支撐。

圖15

課程教材《玩轉(zhuǎn)3D One與3D打印》在青少年三維創(chuàng)意社區(qū)進(jìn)行了分享（圖16），同時(shí)也獲得了人民郵電出版社的認(rèn)可，將于2018年正式出版，全國(guó)優(yōu)秀教師、全國(guó)優(yōu)秀科技輔導(dǎo)員、浙江省小學(xué)信息技術(shù)特級(jí)教師許憬老師也對(duì)本書(shū)作了高度評(píng)價(jià)，并為本書(shū)作序（附件二），我們有理由相信，本書(shū)的面世會(huì)讓全國(guó)各地更多的同學(xué)用到適合他們自己的3D打印課程教材。 

五、課題研究的后期思考

實(shí)踐是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)，唯有實(shí)踐我們的課程教材《玩轉(zhuǎn)3D One與3D打印》才能不斷進(jìn)步，教材成功開(kāi)發(fā)與穩(wěn)步實(shí)施，給我們的3D打印拓展課帶來(lái)新的活力。實(shí)踐中，我們還需要注意以下幾個(gè)問(wèn)題：

1.主題活動(dòng)更加趨于實(shí)際。

例如在“和“綠色”的親密接觸”主題學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)中，采購(gòu)植物環(huán)節(jié)由于需要出校門，安全問(wèn)題比較突出；盆景布置環(huán)節(jié)，同學(xué)們都想把盆景先布置到自己教室中去，由于事先沒(méi)有考慮到這一點(diǎn)導(dǎo)致在本環(huán)節(jié)中學(xué)生的意見(jiàn)才生了很大分岐。

2.分層設(shè)計(jì)更加趨于完善。

雖然在教材開(kāi)發(fā)中，我們考慮到了分層設(shè)計(jì)，但現(xiàn)有的分層設(shè)計(jì)還是比較粗淺的，沒(méi)有太多實(shí)踐的檢驗(yàn)，需要在接下來(lái)的教學(xué)實(shí)踐中不斷的修改和改進(jìn)，使我們的分層教學(xué)更加合理和完善。

3.過(guò)程評(píng)價(jià)更加趨于合理。

線上線下的評(píng)價(jià)機(jī)制在實(shí)踐的過(guò)程中也存在著一些問(wèn)題，現(xiàn)階段已和3D One社區(qū)進(jìn)行溝通，要求學(xué)校版塊進(jìn)行適當(dāng)改版，能真正的體現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)+教學(xué)和評(píng)價(jià)優(yōu)勢(shì)。

4.閱讀材料更加趨于充實(shí)。

在已完成的課程教材中我們將3D One的快捷鍵作為閱讀材料納入其中，方便了學(xué)生對(duì)軟件命令的靈活運(yùn)用，使得學(xué)生的模仿和創(chuàng)作更加便捷。在接下來(lái)的教學(xué)實(shí)踐中我們將更多3D打印的輔助知識(shí)納入到教材中，豐富學(xué)生的視野，服務(wù)學(xué)生的創(chuàng)作。

【注釋】

①夏晉祥. 從“知識(shí)課堂”走向“生命課堂”[J].中國(guó)教育報(bào).2015（4）