未来智讯 > 3D打印论文 > 3D打印课程,你关注学生核心素养了吗

3D打印课程,你关注学生核心素养了吗

发布时间:2017-12-07 09:08:00 文章来源:未来智讯    
    【关键词】3D打印;核心素养;创客教育
    【中图分类号】G434 【文献标识码】B
    【论文编号】1671-7384(2017)03-0066-03
    今天你“造”了吗?随着开源软、硬件的普及,创客教育的不断推进,越来越多的人把这句话变成了见面时的问候语。这真的是一个人人都需要设计、人人都会设计的时代。
    3D打印是一种以数字模型文件为基础,运用PAL、ABS或粉末、金属、塑料等可黏合材料,通过逐层打印的方式来构造物体的技术。随着创客教育在各地的不断推进,曾被推崇为“创客神器”的3D打印机早已飞入寻常百姓家。
    目前,无论是小巧灵活的3D打印笔,还是高端大气的3D打印机,在学校教育教学中已经非常普及,特别是在学校创客教育中发挥着非常重要的作用。但是如果我们在轰轰烈烈的3D打印热潮中静下心来仔细审视目前大部分的3D打印课堂,你会发现不少问题。
    现象1:单纯为了“造物”而“造物”。从网上下载一些3D模型文件,打印出来供学习者远观和把玩。
    现象2:把3D打印教学变成建模软件的教学,目的似乎是为了学会软件的使用,而不是设计和造物本身。如若换了建模软件,学生就基本上又得重新再学习一遍。
    现象3:学生依葫芦画瓢,按照教师的制作步骤或范例提示一步步操作完成作品建模,并最终把实物打印出来。
    其中,第三种教学现象在目前相对较普遍,看上去似乎教学环节很完整,但我们可能忽视了一个非常重要的细节,那就是我们因什么而教?让孩子了解和学习3D打印技术的最终目的又是什么?
    这些问题恐怕很少有教师认真思考过。大部分授课教师满足于教孩子在某种3D打印软件中建模并打印出实物。他们认为,这就是3D打印课程的全部。
    其实,真正的3D打印课程,并非简简单单学习一个造物的过程,更重要的是发现问题并创造性地解决问题,体验并经历一段奇妙的设计之旅,让学生意识到设计对生活的重要性,养成一种设计的思维和习惯,并贯穿其一生。这样,孩子今后会带着设计的意识重新审视这个熟悉而又陌生的世界,并把这种意识、思维和习惯带入到今后的学习和工作中去。无论孩子们长大后从事的工作是否与设计相关,其实都非常需要这些品质和习惯,从而真正实现“为孩子未来而教”的育人功能,这才是3D打印课程所要培养学生的核心素养之关键。
    具体来说,作为已经准备开展3D打印课程教�W的学校,应该如何操作呢?根据笔者的实践经验,3D打印课程大致可以分为以下几个流程。
    1. 知识铺垫
    3D打印笔的工作原理和3D打印机非常类似。前期学习和使用3D打印笔,会有助于学生了解3D打印机的工作原理,理解它们二者“造物”的本质都是层层叠加。虽然3D打印笔有精细度不够等先天不足,但也有其自身的优势,比如体积小、便于携带、价格便宜、操作简单等。实验中我们发现,只上了一节课,学生就几乎已经全部掌握了3D打印笔的使用方法。我们再给每位孩子一些打印耗材让他们带回家,要求他们只需每周上交一件3D打印笔作品即可。每当上交作品的那天,孩子们带着自己满意的作品来创客教室交作业,眼神中满满的是兴奋和自豪。
    2. 体验生活
    让学生通过图片、视频、实物等形态了解人们生活中“衣、食、住、行、用”等方面所蕴含的设计艺术。比如:后部带漏孔的簸箕方便过滤垃圾中的水分;可折叠的手杖能在主人走累时伸展成座椅,方便人歇息;带底部支撑的勺子放置在灶台上会更卫生等。学生体验到在我们的生活中设计的元素其实无处不在,设计思维是人的核心素养之一。
    3. 发现不足
    用自己的眼睛观察和发现生活中的不完美(不安全、不卫生、不健康、不舒服、不方便等),并想一想,可以用什么设计方案去改进它,让它更安全、更卫生、更舒服、更有趣、更好玩等。教师可以设计一张调查表格,让孩子把想到的问题及可能的方案写下来。这个阶段可以让孩子天马行空,充分发挥想象力和创意,至于能否实现,先不要太在意。
    4. 交流分享
    小组讨论交流,每个人都可以自主提出自己的设计(改进方案),在师生、生生不断碰撞和对话中逐步缩小问题范围。教师引导学生首先解决最迫切、最现实,也相对最容易实现的问题。
    5. 确定模型
    确定设计制作的模型,并完成草图绘制。这个阶段其实对学生而言非常重要,构图的基本知识和必要技能是学生首先要具备的,比如三视图如何绘制、物体大小如何测量、测量工具如何使用、如何做好尺寸标记等。
    6. 软件建模
    学习3D建模软件(如AUTOCAD公司的123D建模软件),学生通过软件的学习完成自己设计作品的建模工作,并保存下来,这是非常重要的一个环节。
    7. 打印实现
    完成建模过程并用3D打印机把实物打印出来,这个过程可以利用课外时间来完成。我们学校的做法是,在打印作品时,允许作者本人来创客教室观摩和欣赏打印过程。看着自己的作品随着时间的推移从无到有,逐步成型,孩子甭提有多高兴了。
    8. 实地测试
    把打印出来的实物放到现实环境中测试其是否满足要求,解决了实际问题。学生第一次设计的笔帽,由于把更多的精力放在美观上,外形设计得过于复杂,结果在实际打印时,有好几个都失败了。这次经历让学生意识到,设计不能好高骛远,要脚踏实地,符合工艺基本要求。
    9. 修改模型
    根据测试结果增加或完善功能,在满足功能基础上让作品更具有艺术感。如图这个笔帽虽然可以满足需求,但学生一致认为在外观上还可以改进,比如增加鱼的眼睛部分的设计,让它变得更漂亮和吸引人。
         10. 重新测试
    修改后再次打印并实际测试。这个过程可能要反复好多次,直至满足实用性和艺术性两个基本指标。从这个过程中,学生也体验到了创造者的不易,会更珍惜自己使用的物品。
    11. 展示交流
    展示及交流汇报。每位学生用5分钟来介绍自己的作品。可围绕以下几个方面:通过调查发现了什么问题,想到了哪些解决的办法,每种办法各有什么优缺点,最后选择了哪个,本设计方案的最大特点是什么,是否实现了之前的想法,还有什么不足需要改进等。在这个环节,如何向其他同学介绍自己的想法和设计方案,让他人理解就显得非常重要。这样别人才能接受和喜欢你的设计,其实这也是推销自己创意的最好时机。
    一位学生在谈自己的体会时说:“3D打印课程可以把我们的奇思妙想变成现实,真的是非常神奇,我很喜欢。我最喜欢老师让我们把3D打印笔带回家,这样可以把自己想要做的东西绘制出来,非常有意思。3D打印让我明白了,制作一件东西一定要先了解需求,然后才能帮助到别人。”
    创客教育的核心是利用�_源软、硬件去完成“造物”的过程。现在的产品很少是由单纯的机械结构组成的,大多都需要整合电路、传感器,并编写程序。而3D打印在“造物”过程中一般只是完成了一个作品的外壳设计,有必要引导学生在设计3D作品时,注意提前预留好以后安装主控、传感器、线路等的位置,为最终完成智能化的创客作品奠定基础。
    经历这样一个观察、发现、思考、绘制、建模、打印、展示、分享的完整3D“造物”过程,孩子们收获满满,不但增强了自信,也展示了自我。同时,他们也明白了设计思维要有同理心,即站在用户的角度换位思考,而理解他人的需要和观点的“设计思维”则是学校教育着力培养孩子创造力最为关键的要素。
    设计思维是以解决方案为导向的思维形式,它不是从某个问题入手,而是从目标或者要达成的效果着手探究问题的解决方案,是一种独特的“在行动中进行创意思考”的方式。3D打印教学中,学生通过发现生活中的问题,以解决问题作为要达到的目标,独立思考,合作分享,利用3D打印技术进行问题解决。
    总之,看上去很“美”的3D打印教学,只有牢牢抓住培养学生设计思维意识和习惯这一核心,才能真正成为创客教育弹药库中的重型武器,发挥其重要的育人价值和作用。
    (作者单位:浙江杭州市余杭区安吉路良渚实验学校)
转载请注明来源。原文地址:https://www.7428.cn/page/2017/1207/7452/
 与本篇相关的热门内容: