☆徐钦

（南京市栖霞区实验小学，江苏南京　210046）

3D 打印让创意立体化

☆徐钦

（南京市栖霞区实验小学，江苏南京210046）

被喻为第三次工业革命的重要标志之一的3D打印技术，正声势浩大地进入人们的视野。3D打印技术虽已广泛应用于建筑、工业、医学等诸多领域，但在基础教育应用领域还处于起步、探索的初级阶段。本文从文献研究与教学实践经验入手，介绍了3D打印在小学教学中的应用探索；进一步分析了3D打印对培养学生空间思维、创新能力的重要意义；最后讨论了目前3D打印应用于教学的前景、困惑与思考。

3D打印；教学应用；教育创新

近年来，3D打印逐渐成为人们关注的热点，2013年5月30日北京召开首届世界3D打印技术产业大会，并同期成立了世界3D打印技术产业联盟，标志着3D打印技术真正进入了大规模应用和研究的阶段［1］。尽管3D打印技术的应用在教育界还处于崭新的探索期，但同样也由此掀起了一番学习的热潮。

随着3D打印技术的发展，它在教育教学领域的应用日益受到一线教师的关注，新媒体联盟（New Media Consortium，NMC）在2013年地平线报告中提出［2］，3D打印是未来四到五年值得关注的新技术，将带来教学、学习和研究领域的创新。如何将其有效应用到学习领域，为学生的发展提供技术支持与创新发展，无疑是需要我们共同思考的问题。

一、教学创意的无限延伸

3D打印作为一种全新的媒体形式，创新了现有的教学活动方式。自学校配备两台3D打印机后，笔者在“边学边做边思考”的状态下开始了3D打印教学的探索。学校以兴趣社团的方式组织学生参加每周一课的3D打印学习。3D教学的实质更多是指导学生进行建模的学习，利用建模的技术与打印出的实物来指导实践活动，实现创造性思维的拓展与提升。

（一）“半成品加工”策略提高教学效率

在3D打印教学之初，学生面对功能复杂的建模软件会有一定畏难情绪。此时，我们从学生的具体经验出发，不要求原创设计出自己的作品，而是给他们提供一些半成品的例子，运用学习到的简单工具进行修改与完善。通过“半成品加工”策略的应用让学生在短时间内体会到3D建模技术的操作方法和信息素养的内涵，提高教师讲解和学生实践的效率。

（二）联系生活激发创意源泉

当学生掌握了建模软件基础的操作技巧后，往往会在作品设计的创新方面遇到瓶颈。其实，丰富多彩的生活世界是创新取之不尽用之不竭的源泉。我们鼓励学生善于从生活的细节中发现灵感，也经常用生活中的小物件来举例。

二、课程意义的深远影响

3D打印课程的开设极大地激发学生学习的好奇心和积极性，给学生的“思维方式”也带来了新的变化与挑战。3D打印在理论与实践、知识与技能之间架起了一座桥梁，极大地丰富学生真实的学习体验。具体表现为以下方面。

（一） 3D打印作为虚拟化设计的现实延伸，增强了学生动手实践热情和能力

3D打印从模型设计到打印出实物，都需要学生的参与。学生的想法、构思、创意能够通过3D打印机转变为立体彩色的模型，这种可视化的实践环境充分激发了学生DIY创作的乐趣，提高实践操作的热情度，开辟了学习活动的新空间。

（二）有效地发展立体空间思维和创新能力

学生通过简易软件的学习掌握3D设计操作技巧，形成一定的建模思想，开发了其设计能力、思维能力和创造能力。这些都是激发学生创新精神和实践能力的重要因素，对创新型人才的培养具有积极的作用。

（三）充分发挥小组协作性学习，培养合作精神

在组织3D教学过程中，笔者注重以小组为学习单位进行主题式项目学习，让学生真正成为学习的主人。通常，当确定项目主题后，小组成员将共同展开课题任务，收集设计想法、确定尺寸与耗材、创建模型、打印成品、交流展示等。每个环节中学生自主参与其中，创意灵感大家一起分享，困难问题大家协同解决。这样民主、和谐、智慧的课堂氛围充分发挥了小组的团队合作意识，有效地拓展了学生的思维宽度、提升了思维深度。

（四）培养学生善于观察生活，提高解决实际问题的能力

在3D打印社团活动开展以来，学生面对层出不穷的各类3D作品热情高涨，惊喜不已。很多小巧、精致的作品就是来源于生活实际，如手机座、杯托、口哨。教师鼓励学生从生活中寻找创意设计的灵感，将想法通过3D打印来实现。只有将在课堂中获得的技能和创造性构思应用到现实生活中去才是真正的学以致用。

三、应用实践的研究思考

将3D打印这项新兴技术引入中小学课堂，在教与学的诸多方面有着创新之处，能为学生提供更加广阔的创新实践平台，但就其目前在教育领域的起步阶段研究来看，3D打印要想实实在在地融入中小学的学科教学，助力学生发展，还有许多值得深入思考与探索的地方。

（一）有效的学科整合应用

3D打印作为一种通用的技术，可以应用到大部分的学科中去，尤其是国外较早开展的一些3D打印研究项目，值得大家借鉴和学习。就中小学基础教育而言，我们要切合实际地考虑3D打印与学科整合的应用研究。

1.作为教具、学具，辅助课堂教学

根据教学需求，可利用3D打印制作出教学用具，供师生观察与使用。例如：语文学科中的说明文教学，打印出“真实”的桥梁建筑等模型给学生观察研究讨论，调动课堂氛围，提高教学效率。

2.作为学习内容，促进设计创新

在中小学，将3D打印作为学习内容指导学生进行学习与设计，培养学生建模的思维。例如：南京市马府街小学开展的3D打印课堂，学生通过建模软件的学习设计航模飞机、八音盒等创意作品，再打印出立体模型进行展示。

（二）适合学生的课程设计

课程的设计需要考虑到学生的年龄特点和认知思维，同时，也需考虑创新性的教学模式。在教学中如何促进学生创意思维的发展，如何提高学生创新的层次，如何设计符合学生的3D课程等多方面内容，是值得思考与研究的课题。笔者期望能有越来越多的3D研究团队进行资源共享，组织教师开展学习培训，助推这项新技术在中小学的推广普及。

（三）硬件设施的配备需求

相对来说，现在3D打印机的价格比较昂贵。打印精度越高的，价格也会更高，一台具备3D扫描功能的设备价格也要在三、四万元以上，打印耗材的种类、安全性也值得考虑。大部分学校配备的入门级3D打印机的打印精度、良品率、工作效率不太高。一个小物件的打印都要数小时时间，这对于常规班级的教学会带来一定的影响，也会在一定程度上挫败教师、学生的积极性。笔者建议可先结合学校实情以兴趣小组社团的形式开展3D课程教学，重在培养学生建模的设计思维和创新实践能力，优选出精品设计模型进行打印与展示。

3D打印技术对教育的重要价值之一，在于它能够创造对事物真实、直观的探索机会。同时，也对教师在技术应用与教学能力等方面提出更高的要求。教师要参与到3D打印课程应用的教学研究中去，引导学生开展有效的学习活动，促进学生思维创新，推动在创新技术支持下的教育教学发展。作为教育工作者，我们一同探索挖掘3D打印技术在教育中的应用价值，迎接教育大变革时代的到来。

［1］首届世界3D打印技术产业大会：世界3D打印技术产业联盟［EB/OL］.http：//news.cntv.cn/2013/05/31/VIDE13699578465762 27.shtml.

［2］NMCHorizonReport：2013HigherEducationEdition［EB/OL］.http：//www.nmc.org/publications/2013-horizon-report -higher-ed.

［编辑：陈钺］

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