徐艳莉

3D打印又称为快速成型技术，是指在数字化模型文件的基础上，利用粉末状的金属或塑料等可粘合的材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。学校引入3D打印课程，是希望学生通过深度体验和参与设计制作过程，更好地发展其综合能力。

目前，3D打印课程在国内中小学校还处于尝试和探索阶段。已经引入3D打印的学校，其相关课程也多以课外兴趣小组、社团等方式开展，教学和实践时间不足，师资力量和硬件设施参差不齐，还没有完全发挥 3D 打印的功能与价值，尤其是设计成熟并适合高中学生的教材与课程极度缺乏。

2016年9月，学校为培养学生的创新、创课思维和综合实践能力，丰富学校原有的信息技术课程体系，开设了《3D建模与打印》校本选修课程。课程开设一年来，两个学期的教学内容、教学方式等均存在很大差异。笔者将2016年秋季学期，也就是开设《3D建模与打印》课程的第一个学期称为“尝试期”，即3D打印教学的第一阶段；2017年春季学期称为“调整期”，即3D打印教学的第二阶段；2017年秋季学期及以后则称为“升华期”，即3D打印教学的第三阶段。本文将围绕三个阶段的实践探索和教学反思来进行分享。

尝试期的三个误区

这一阶段的模型主要是结合日常生活中现有物体进行模仿设计。笔者设计了四个综合项目，分别是万圣节墙贴、花瓶、万圣节南瓜灯、马克杯。刚开始，学生对这个主题非常感兴趣，但后来觉得“万圣节墙贴”没有实用价值，而南瓜灯模型因为操作较为复杂，于是中途放弃。花瓶和马克杯的模型虽然操作起来相对容易，但是学生作品几乎一样，缺乏个性化的表达。

经过教学反思，笔者发现自己陷入了三个误区：过于注重软件操作的讲解，将3D打印课程上成了软件操作课；忽略了设计模型的实用性；忽略了学生创新能力的培养。

调整期的课程优化策略

发现问题后，笔者及时进行了调整。笔者购置了一批简易的电路装置和传感器，为学生设计多功能的模型提供支持。这一阶段与第一阶段相比，课程设置及实施方面，进行了四个方面的优化。

一是优化教学内容。将“万圣节墙贴”修改为“钥匙挂饰”，它们所用的建模技巧相同，但后者实用性更强；“花瓶”和“马克杯”模型修改为课堂模仿学习的内容，帮助学生学习建模技巧，学生在此基础上设计“笔筒”；“万圣节南瓜灯”修改为“小台灯”，不对学生作统一要求，作为期末作品的推荐主题之一，供学生自由选择（如下表）。

与第一阶段的综合项目相比，第二阶段的综合项目设计主题更贴近学生生活实际，更具实用性，内容安排更符合学生学习规律，循序渐进，更有利于培养学生的创造性思维，提高学生的创新能力和动手能力。在钥匙挂饰、手机支架、笔筒、小黄人、汽车等五个综合项目中，前四个是静态的整体模型，第五个则是可活动的拼装模型，综合性更强，更复杂也更具有挑战性，同时实现了多学科知识的融合。

在设计汽车模型时，学生需要查阅资料，了解汽车外观与功能的关系才能设计出满足要求的汽车模型。从学生作品来看，模型设计更加多样化和个性化。

二是优化教学方法。注重“一题多解”，培养学生的发散思维和创造性思维。由桌子模型“基本体的拼装组合”和“在二维草图基础上拉伸”这两种方法引出三维建模的两种思路，培养学生的设计思维；由花瓶的放样和旋转两种做法，引导学生更加细致地观察生活中的物体，发现它们的结构特点，从而根据特点选择合适的建模方法；由挖空花瓶的几种方法将抽壳、切割体、合并、相减等工具的用法融汇在一起，开拓思路，发散思维，让学生设计模型时更加灵活。

为了提高学生的学习兴趣，笔者采用了多样化的教学方式。第一阶段，学生在学期结束时反映3D打印的理论部分比较枯燥。因此，笔者将“3D打印与传统工艺的比较”这一部分作为辩论课，请学生就“3D打印能否取代传统工艺”展开激烈辩论；将“3D打印的应用领域”这一部分设计成展示课，学生以小组为单位搜集整理3D打印的应用领域，并在讲台上进行集中展示与分享。辩论课和展示课的课堂气氛非常活跃，学生都积极参与到课堂活动中，增进了师生交流和生生交流，也提高了学生们的学习兴趣。

在操作部分，根据不同的教学内容，笔者也采用了不同的教学方式。如设计手机支架时，由生活中的问题引入，引导学生运用所学知识，通过自主探究和小组合作设计手机支架从而解决问题；设计小黄人模型时，要求学生利用老师提供的课件进行自学从而完成模型设计等。通过问题探究和自主学习，提高了学生分析问题和解决问题的能力、合作能力、自学能力以及创新能力等。

三是优化师生交流方式。丰富的教学内容，灵活的教学方法，增进了师生交流，让师生关系更加融洽。除此之外，笔者还开通了课程微博，用来展示学生作品和拓展学习内容，搭建师生课下学习交流平台，让师生互动从课上延续到线上。

四是优化作品展示方式。第一阶段的作品展示方式主要为课堂展示及校园展示两种。有了课程微博之后，微博也成了作品展示的平台。课程微博上的作品展示增加了作品的曝光率，也让好的作品接受到更多的赞美、有瑕疵的作品得到更多的建议，从而提高学生的成就感，激励学生设计出更好的作品。

這一阶段改善了学生的课堂体验，增进了师生交流，但对学生工程思维和设计思维的培养依然不够，购置的简易电路和传感器使用较少，可拼装的模型和可活动的模型设计部分应该进一步强化。

升华期的设想

通过对第二阶段的总结反思，笔者计划在第三阶段增强体验性、增进师生交流，增加课程的时代感。为此，笔者在课程设计中增设了智能模块，引导学生尝试智能化设计。具体来说，笔者对第三阶段的课程实施有以下设想：

加强主题探究活动。在不同的节日开展不同的主题学习活动，如母亲节设计梳子，儿童节设计动漫形象，利用节日内涵，传递感恩等思想，将德育教育引入课堂教学之中。

加强课程内容的综合性。第三阶段的学习内容综合性将更强，体现多学科的深度融合。如设计桥梁模型，探究桥梁结构与承重的关系等；设计飞机模型，探究机身形状与空气阻力的关系等等。

提高解决实际问题的能力。引导学生从生活中发现问题并提出问题，从而设计模型解决问题，如设计可放置在自行车上的手机支架等。

设计模型更加智能化。加强与《智能机器人》选修课的联系，设计智能机器人。

总之，第三阶段是前两个阶段的升华，要让学生更好地感受三维设计的美观、严谨和独特的魅力，更好地培养学生的工程思维和创新思维，进一步开发学生的智力和潜能。

（责任编辑 徐世兵）endprint