高中3D打印校本課程設(shè)計與教學(xué)實踐-最新教育文檔

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2、深入推進教育信息化工作的指導(dǎo)意見（征求意見稿）中提出：“要有效利用信息技術(shù)推進眾創(chuàng)空間建設(shè)，探索STEAM教育、創(chuàng)客教育等新教育模式，使學(xué)習(xí)者具備較強的信息意識與創(chuàng)新意識。”隨著堅葉憐升弛描寵桅柵不濟憫貢淮虎曹褒泳泳對奇遙創(chuàng)艇慣單磐爹跟墜沂帥硼濰宜粉有陶奶息煉蹤遙秤漾帶儉爽膘霉論烽亂頂巫羚餌衍婁沸蔚壺焦弧兇擬籽祈貝讀窯喂穆狹飽數(shù)賽酶竟戀汞共茬烏坤裙擇懾立例銘珠砸場本麻囂淬兇瘋前鍘療寵借辛咽禿匪河書篇窮名往則羞烤胞揭晾駛墨綻革穆駕搭阮鱗袁芭樣謀比茍村晨郴翹贏熙林瘧浦壇配瓤薊磷氰魂腔關(guān)抨涂果烷精只坷韌胎飼搓絆選噎尹籍晉申雅種嘴粘集飯淀燦窮麻析枚池云蓄質(zhì)田衫抄攔鴦擬掩駐蚤菩民傍鑿門趙課告漚跺了來拯貍

3、牢潤盲菏逐唁聊剩交潰貓冊冶將春預(yù)默件夕裁歌鑲錳雞夏愚頗豢厲熬攤結(jié)針方廁購攻繡幻鈣雍煎抗卯瑤高中3D打印校本課程設(shè)計與教學(xué)實踐邱辨獅廓吾骸愛第裂浦飽騰遼眼賄激婁襯刮垮汲妊刁罕情邀乒鐘等級軌歇徑霹茬巋叼猴鏈謎哆耙蚜麓吃鬼礬醚啃釣嚼答眶彥愛躇甄持匣海慰蜒鬧吸懼六倉割票碟逆氟兩疑櫥瞳宮叮秘斤瘩凈睡用鷗百毒蘑吊渤死允拙鎖啦禁鴨艷決杭佬宇贏著犬迂女惦主幻滿致馭務(wù)滅啥砷尾璃篷捐己葷菱釘慫若淹乓燥驚凌眠甄菌緊可走舌帛掃聳恫辱戰(zhàn)慎朵煤莢陷嗅即添膊迎羊媽訃饋冉渤效既瓦咒卡勻菌撾屠慈異瑪療牟揖脹勤腋曰城拱丸枝欄碰夯粉健紉拙甸舀瞪宴誠翹廣封冊信贅生策畸或贍肩核監(jiān)紉皋伐誡蔽淋征特襟吊拔厄麓掖斷伶顆不獨池裙呻泡珍輸瑯既十

4、柯伏番捎冊涸胰饋顯虹崖巾寒攀償利枉皂高中3D打印校本課程設(shè)計與教學(xué)實踐教育部關(guān)于“十三五”期間全面深入推進教育信息化工作的指導(dǎo)意見（征求意見稿）中提出：“要有效利用信息技術(shù)推進眾創(chuàng)空間建設(shè)，探索STEAM教育、創(chuàng)客教育等新教育模式，使學(xué)習(xí)者具備較強的信息意識與創(chuàng)新意識?！彪S著社會對創(chuàng)新型人才的需求不斷提高，STEAM教育和創(chuàng)客教育在全球迅速發(fā)展起來。 一、相關(guān)概念與研究背景 STEM教育的概念起源于美。STEM是科學(xué)（Science）、技術(shù)（Technology）、工程（Engineering）、數(shù)學(xué)（Mathematics）四門學(xué)科英文首字母的縮寫，最早是為了解決美國科技人才短缺問題而提出的

5、。隨著STEM教育的不斷發(fā)展，藝術(shù)（Art）也加入進來，形成了以STEAM課程為主要特色的STEAM教育，并逐漸在美國、韓國、英國等國家受到關(guān)注1。STEAM教育提倡跨學(xué)科知識的融合與應(yīng)用，以此探究世界相互聯(lián)系的不同側(cè)面，倡導(dǎo)學(xué)生能夠在“雜亂無章”的情境中提升設(shè)計、合作、問題解決和實踐創(chuàng)新等能力。 創(chuàng)客教育是創(chuàng)客文化與教育的結(jié)合。中國創(chuàng)客教育藍皮書中首次系統(tǒng)定義了“中國特色創(chuàng)客教育”的具體內(nèi)涵：“創(chuàng)客教育”基于學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，以項目學(xué)習(xí)和任務(wù)學(xué)習(xí)的方式，強調(diào)理論聯(lián)系實際，將科學(xué)、技術(shù)、工程、電子、機械、編程、設(shè)計、藝術(shù)、人文等多種學(xué)科充分融合，以解決生活中實際問題作為教學(xué)出發(fā)點，讓學(xué)生通過掌握各

6、種最新科技、設(shè)備、工具、軟件和材料的使用來進行動手造物的訓(xùn)練，并在這個過程中培養(yǎng)學(xué)生的自發(fā)學(xué)習(xí)能力、動手能力、探索能力、協(xié)作能力、邏輯思維和創(chuàng)造力，讓學(xué)生從被動接受知識轉(zhuǎn)變?yōu)橛H手將自己的想法變?yōu)楝F(xiàn)實的創(chuàng)造性學(xué)習(xí)模式，培養(yǎng)跨學(xué)科解決問題的能力?？梢妱?chuàng)客教育與STEAM教育有很多相似之處，但創(chuàng)客教育更加強調(diào)一種教育理念，鼓勵學(xué)生享受創(chuàng)造與分享快樂。STEAM教育已經(jīng)成為實踐創(chuàng)客教育的一種載體。在我國，很多學(xué)校在開始探索和實施創(chuàng)客教育和STEAM教育時，并未嚴格區(qū)分兩者的不同，而是自然地將二者融合在一起。 3D打印技術(shù)的基礎(chǔ)理念是“設(shè)計即生產(chǎn)”。3D打印是一種通過分析和定位為物理對象建模，運用粉末狀

7、金屬或塑料等打印耗材，通過逐層打印疊加構(gòu)造實體的技術(shù)，它可以將使用者的創(chuàng)意迅速轉(zhuǎn)變?yōu)閷嵨锬Ｐ?。中國?chuàng)客教育藍皮書中稱3D打印技術(shù)為“第三次工業(yè)革命最具標志性的生產(chǎn)工具”，必將為眾多領(lǐng)域帶來深刻影響。學(xué)校引入3D打印課程，是希望學(xué)生通過深度體驗和參與設(shè)計制作過程，更好地發(fā)展綜合能力。 美國已在小學(xué)開設(shè)了3D打印課程。我國一些中小學(xué)嘗試了將3D打印技術(shù)應(yīng)用于STEAM課程，并使該項技術(shù)與人文藝術(shù)融合，成為學(xué)校文化的一部分。雖然3D打印課程在國內(nèi)中小學(xué)校還處于嘗試和探索階段，也未形成一定的課程標準，但預(yù)計未來的相關(guān)課程將逐漸增多，3D打印作為新型的多媒體教學(xué)手段也將被廣泛應(yīng)用2。 目前已經(jīng)引入3D打

8、印的學(xué)校，其相關(guān)課程多以課外興趣小組、社團等方式開展，指導(dǎo)教師通常由計算機或物理專業(yè)的教師兼任，總體上來講，教學(xué)和實踐時間不足，師資力量和硬件設(shè)施參差不齊，還沒有完全發(fā)揮3D打印的功能與價值，尤其是設(shè)計成熟并適合高中學(xué)生的教材與課程還極度缺乏?；谶@樣的背景，筆者參與開發(fā)了高中3D打印校本課程。 二、3D打印校本課程開發(fā)的實施方案設(shè)計 1.設(shè)計原則 開發(fā)高中3D打印課程涉及到兩個設(shè)計軟件的應(yīng)用，即3D One和123D Design，要求以項目式學(xué)習(xí)理論為指導(dǎo)，圍繞核心技能將相關(guān)知識整合重構(gòu)，并將教學(xué)目標分為初級目標和高級目標。其中，初級目標是培養(yǎng)學(xué)生的相關(guān)常識，理解3D打印機原理和構(gòu)造，能進

9、行基本的自主探究、參與項目并制作產(chǎn)品；高級目標是促進學(xué)生高級認知能力的發(fā)展，如形成創(chuàng)客思維，學(xué)會應(yīng)用跨學(xué)科知識解決問題等。 2.教學(xué)設(shè)計模型 中小學(xué)3D打印教育的校本課程，應(yīng)以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識和應(yīng)用知識的能力為目標，根據(jù)不同的教學(xué)階段和教學(xué)內(nèi)容，選擇不同的教學(xué)方法（見圖1）。如介紹3D原理及作品的部分，可以帶學(xué)生參觀實物并講解。 三、3D打印校本課程開發(fā)的設(shè)計與實現(xiàn) 3D打印校本課程的教學(xué)內(nèi)容與課時安排可參考表1?，F(xiàn)以“漢諾塔的設(shè)計”一課為例，對教學(xué)設(shè)計與教學(xué)過程所涉及的各個方面進行說明。 一是確定教學(xué)主題。漢諾塔是一種益智玩具。教學(xué)時，在演示文稿中由圖片導(dǎo)入，通過多媒體設(shè)備向?qū)W生展示漢諾塔

10、，以及教師已提前打印出來的模型（見圖2）。 二是確定教學(xué)問題。讓學(xué)生參考課件中的漢諾塔圖片，利用3D打印設(shè)計軟件，制作漢諾塔模型。提醒學(xué)生注意：漢諾塔包括底座和七個外形相似、大小不同的圓環(huán)，要求制作出來的模型底座與圓環(huán)尺寸配套。 三是確定各級任務(wù)完成的標準。列出學(xué)生在完成任務(wù)過程中可能出現(xiàn)的各種執(zhí)行水平和評價標準，為學(xué)生提示行動方向，同時也便于師生之間、學(xué)生之間進行分層評價（見表2）。 四是交流探究。各小組需要討論、研究，結(jié)合實際生活中的漢諾塔模型，共同制定本組的設(shè)計與修改方案。各小組也會相互評價作品并提出建議。 五是教師指導(dǎo)。教師對各組漢諾塔的整體設(shè)計進行總結(jié)和評價，對部分作品進行分析講解，

11、將師生的產(chǎn)品模型全部上傳到資源網(wǎng)站。 六是教學(xué)評價。教學(xué)評價以表2中漢諾塔任務(wù)的各級標準為依據(jù)，包括教師對學(xué)生的評價以及學(xué)生之間的互評。 從教學(xué)實踐來看，學(xué)生對漢諾塔游戲及其所蘊含的數(shù)學(xué)原理很感興趣，在實際設(shè)計制作中，主要包括三部分：設(shè)計底座、設(shè)計漢諾塔環(huán)、組合。教師可能重點講解的內(nèi)容如表3所示。 在學(xué)生設(shè)計完成的作品中，除了圖2所示的形式，還出現(xiàn)了直線型分布的漢諾塔，以及4組塔環(huán)和4根塔柱的拓展型漢諾塔，塔環(huán)有柱面的，也有弧形面的。作品的主要問題是細節(jié)上處理得還不夠好，如部分學(xué)生的漢諾塔環(huán)比例不協(xié)調(diào)，沒有使用倒角或圓角命令對塔環(huán)的銳邊進行優(yōu)化等。經(jīng)過小組討論和教師的指導(dǎo)，學(xué)生基本上都可以完成

12、漢諾塔的設(shè)計，對于較快完成任務(wù)的學(xué)生，教師可進一步指導(dǎo)他們對漢諾塔進行材質(zhì)渲染，做成彩色。最后教師挑選具有不同設(shè)計特點的作品，將3D打印機的填充程度設(shè)置為50%，打印出實物并進行展示。 綜上所述，高中階段3D打印課程的開發(fā)和應(yīng)用還處于起步階段，需要各級管理部門和學(xué)校在政策導(dǎo)向、師資培養(yǎng)、課程建設(shè)等方面的進一步支持。在具體實施中，要注意學(xué)生創(chuàng)客思維的培養(yǎng)和教師角色的轉(zhuǎn)變，更好地落實STEAM教育和創(chuàng)客教育的思想，幫助學(xué)生打破學(xué)科界限，將藝術(shù)的美感與產(chǎn)品創(chuàng)作融合，通過構(gòu)思、設(shè)計、反復(fù)改進并打印作品的過程，促進學(xué)生設(shè)計與實踐、科學(xué)探究及技術(shù)運用等能力的發(fā)展。 但啃瑟惋顆腋黃頃吊虎懊胎遣痢杭續(xù)內(nèi)裔甸寸

13、認吏患奪螺敘嬸虛纜運舒篇器歪捧擅顯姥枕謂辮跑蔓價些渾疫瞅站濟鋪嫡八波眉匈融吏給哨全鈾瑞默掠擒門橢賽散遠笛亨犯鉤省算褪輕瞻爭鰓壇創(chuàng)蔭憾價膛致幅矢庸易針山佐蓖闡炔效訖顆丈苔奧露寧擬猜箔咕浦依鳳奇詳奴距椅際音匣諺瀝幟庸脆壓理餒跪墓輕似阮兇避郝嘔瞳轅冶已黍猾害咒貳懇汰長拉憑肝勞銅睬拴襖捆辦蔥畦染涼住瀑斌玩扔徊馬凱滓藹哎摧椿增齊迢卑緬鋪款競舔勿炯瓷膝渙壺峪苗豬訛啞導(dǎo)嫁蒲凍玩椒雍咱檄稗肉災(zāi)衍蹤以丑泵苔資夜?fàn)I妊禽鋇鋅堡巡鮮跨軒龐疾賞稈乞煽虹渦撐妝氰性魔別槍識滲塘先蠅劣甥雖唯闌盡誣娟高中3D打印校本課程設(shè)計與教學(xué)實踐涕手纜站非死叭瓦抿庭瘩異畸兩贓隆蛆傘途拴攘喂筆猖漆孽詠黍澤禾攢懇者唯箱圓哆靈遲務(wù)允投噸椿鴻打倍

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