校园创客空间：3D课堂教学模式实践与思考

简介:随着现代科技的飞速发展，3 D设计和3D打印技术越来越成熟，使得越来越多热衷于把想法变成实际行动的年轻人走上了“制造者”的道路；同时，相应的中小学课堂教学模式也发生了变化。作为3D打印设计课程的推动者之一，笔者主要根据日常课堂教学总结了Maker教育的内涵，并探讨了3D设计与3D打印的关系，及其对Maker教育和学校创新课堂教学的促进意义。

3D打印设计课程教学网站

在制造者文化的全球化趋势下，创新教育整合了信息技术的发展成果，开辟了创新课堂的新模式。同时，信息技术的主流代表——3D打印和3D设计作为创新教育的重要工具，给学习和教学带来了深刻的影响。如何科学合理地将三维打印与三维设计和学科课程相结合，促进学习效果的优化，是当前教育技术研究的热点之一。

作为一名在一线从事3D打印设计课程的教学工作者，笔者清楚地感受到，实施创新课堂教学模式的重要途径之一是从培养创新精神入手，以提高创新能力为核心，促进学生整体素质的自主建构和协调发展。创新课堂教学的过程是一个充分发挥受教育者主体性和能动性，使受教育者不断认识自我、追求自我、提高自我的过程。因此，在教学过程中，应致力于培养学生的创新意识、创新能力和实践能力，学习三维设计和三维打印实体的过程可以建立新的学习渠道，验证思想，激发无限的创造力。

一、了解创新教育，避免陷入3D打印的两大误区

创新教育是以培养人的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想法值得我们注意:

第一，我们的老师很容易按照剧本来。“教学有法，但无定法”。这里的前法是指教育中的法律和原则，教育教学活动必须坚持和遵循教育的法律和原则。但这种“规律和原则”并不是指按照多年来使用的书来阅读的教学习惯，而是指教育要符合孩子的自然本性，符合学科的特点。但在传统的数学课、物理课、生物课等课堂上，大部分老师都是盲目地向一个方向灌输枯燥的知识，错误地认为创造优异成绩的教学方法是以多年的教学经验为指导的。然而，教师可以通过更合适的教学方法来提高儿童的知识水平。因为物理、化学之类的知识本身就是抽象的，老师从书本上的直白让课程变得索然无味，加速了孩子的厌恶。同理，如果3D设计打印技术只是通过老师在课本上的复述介绍给孩子，他们很可能对这项技术无动于衷，错过了积极学习和利用这项新技术造福人类的机会。

第二，老师容易孤立对待3D打印机，放大。因为人往往会记住具体的东西，所以当很多老师第一次接触到3D打印的时候，3D打印机就浮现在脑海里。所以老师很容易孤立放大的看3D打印机的功能和作用，而忽略了打印机的前端:3D设计。目前3D显示领域最活跃的3D打印机厂商，都是以推广3D打印技术的名义，利用3D打印机制作自己的模型。但是设备厂家的型号基本都是直接从国外网站下载打印的。在展示成品时，往往忽略了模型设计阶段的重要性，在一定程度上错误地让消费者认为3D打印机是万能的。所以，目前有些学校注重3D打印技术，大多以3D打印机为主。打印过程也很酷，但是忽略了对创建打印内容过程的关注。三维设计创建三维数据模型，是一个重要的前端领域。没有3D建模设计文档，再强大的3D打印机也离不开米饭。

因此，走出3D打印的两个误区，是将3D打印技术正确引入创新教育课堂的前提。

第二，整合学生兴趣，创造个性化的创新实践平台

爱因斯坦曾经说过，“兴趣是最好的老师”。古往今来，浓厚的兴趣一直对取得突出成就的人起着关键作用。正是因为热爱自己的事业，所以才会更加努力学习，持之以恒，最终获得成功。对孩子来说，“兴趣”是认知活动中必不可少的情感表达。如果他们对某件事感兴趣，他们会愿意更深入、更广泛地了解它。引起孩子们兴趣的是他们从未接触过的新技术。这些要教的新技术，其实就是创新教育的表层内容。更重要的是，新的东西吸引了孩子的兴趣，让他们以积极的态度学习更多的知识，甚至鼓励他们独立学习，自由探索。

既然兴趣对教育如此关键，那么如何用新技术激发孩子的兴趣自然值得思考。在数学、艺术、科学、综合实践等诸多操作性较强的学科中，由于课堂的局限性，教学变得枯燥。孩子的很多新奇想法都受到客观条件的限制，大多只能通过说、画、写等传统方式来表达。然而，孩子的创新想法是否有效、可行、科学、合理，往往缺乏有效的方法来验证。孩子不知道自己的想法是否能符合现实，无法提高创新的质量。符合现实是如此重要，因为归根结底，创新的想法必须服务于现实，才能更有意义。像3DOne这种符合中小学生特点的3D设计软件，可以通过建模来设计孩子的想法和创意，最后以3D打印成实物产品。想象力和实践能力的结合，可以极大地培养孩子的创新思维，正好填补了传统教育带来的缺陷，学会了课堂内外课堂上无法获得的认知体验。

第三，培养创新能力，促进三维技术与教学的整合

在教学中，我们发现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、其他3D打印机、网络多媒体硬件为主体建立的3D创新课堂，将互联网上的交互与3D设计课堂教学的应用相结合。传统课堂教育不是简单的“替代”，而是更深层次的“嬗变”。那么为什么孩子这么喜欢这个3D打印设计课程呢？首先，从唤起孩子的好奇心到培养孩子的兴趣，或者说激发孩子求知探索的精神，3D打印设计课程带来的魅力是符合孩子玩耍的天性的。

我在很多3D打印课程的教学中深刻体会到一件事。孩子在玩耍的过程中，各方面能力的提高是非常重要的。3D立体空认知对于培养学生“空想象力和抽象思维能力具有重要意义。在我们的研究中，我们发现3D打印设计课程可以明显帮助青少年提高空之间的认知能力。因此，我们建议在学习三维技术的同时，包括三维物理打印技术和三维建模软件的应用，应致力于三维技术与教学整合的探索和实践，包括学生创新意识的培养。学习简单的建模软件可以开发学生的三维空思维；通过3D打印实体的触觉过程建立新的学习渠道；引导学生观察生活，培养学生发现和解决实际问题的能力。

很多老师同时问了我一个问题:创新教育为什么要更注重3D建模和设计的过程？其实3D创新实验室最重要的环节就是3D打印的前端设计建模过程，也就是3D设计的模型文件。没有电脑和设计文档的3D打印机是没有用的。同时，因为教育的对象是中小学生，所以我们对3D设计软件的要求一定要简单有趣，这样才能激发孩子的学习动力。3D打印设计创意课为孩子带来了有趣的标准课件，比如生物课的分子模型、化学课的球棍模型、地理课的布局、数学课的几何模型……孩子希望即使没有任何基础，也能通过简单的学习操作完成绘画设计，最终以3D打印出来。

在教学中，我深刻体会到，面向青少年的3D打印与3D设计创意课程是创新教育的重要形式，是最基础的基础教育。同时，由于3D打印只是一种教学载体，我们更应该关注3D设计打印如何提高孩子的综合能力。希望通过3D打印和3D设计，让孩子在科技发展的前沿狂奔，直观感受新技术、新工艺带来的新变化，进而勇敢成为科技潮流的先锋。

结合3D创意设计软件3D One，为开展maker教育的学校和机构提供3D设计+3D打印的创新课程，打造激发年轻人创造力的maker社区。