郭江浩　于松军　傅师睿　张乾

【摘 要】本文从项目学习理念出发，提出将Arduino应用与3D打印融合进行教学实践，实现3D打印作品的智能化转变，并通过具体项目的选择、设计、实施，来验证其可行性。

【关键词】项目学习;Arduino;3D打印

一、问题的提出

当前，3D打印教学在中小学广泛开展，学校以社团和兴趣小组的形式开展3D打印的教学实践。在研究的层面，主要体现在3D打印与学科融合的研究，校本课程开发的研究等，在实践层面，主要是引导学生设计、打印一些简单的模型。这些固然能够让学生学习3D建模、3D打印，但是，目前社会已经迎来人工智能时代，智能化已经成为创客技术的主流。实现3D打印作品的智能化，不仅能够使作品发挥更大的实用价值，更能让学生学习和接触到更多的创客技术，提升信息化创新素养。

二、核心概念概述

（一）项目学习

项目学习主要是指学生们围绕一个主题或者项目，通过合作开展学习、研究、分析、创作、展示、评价等学习活动。[1]具体说，项目学习就是由选定项目、制定计划、活动探究、作品制作、成果交流与評价几部分组成。

（二）Ardunio

Arduino是一款方便、智能的开源电子硬件项目。它包含硬件（Arduino电路板）和软件件（Mind+），通过连接各种传感器和功能模块，借助PC上的软件进行可视化编程，实现智能的感知、识别、处理等功能功能。[2]

三、基于Ardunio的“3D打印智能课程表”项目学习案例

（一）选定项目

课程表是学生在校学习的进程安排表，初中学生对课程表非常熟悉，因此，选定“智能化课程表”作为3D打印智能化课程的一个项目。智能化课程表放在教室学生的旁边，能够按时提醒学生每节课的课程，使学生能够在课前快速预习下节课的内容。

智能化课程表主要由两部分组成，一部分是课程表的外部模型和框架，这一部分涉及到3D打印的建模与打印;另一部分是课程表的核心，借助Arduino开源平台实现智能控制。

（二）制定计划

学生要学会制作智能课程表，需要掌握3D建模与打印技术以及Arduino的编程技术，了解智能课程表的结构组成，分析各部分之间的关系，了解传感器的功能与连接方法，理解其工作原理，设计出制作流程，还需要教师引导学生进行系统化探究学习设计。

（三）活动探究

依据智能课程表的功能，进行探究活动的设计，根据“建立小组-提出问题-引导学生假设和猜想-团队合作-探究与设计-实验与分析-可行性评估-展示成果”流程进行活动的探究。

探究活动1：探究智能课程表所需的主板、传感器，以及传感器的连线方法、编程方法，参数设置等。

探究活动2：探究智能课程表模型外观、大小，及3D建模方法等。

通过两个探究活动，得出智能课程表所需主板、传感器，以及传感器的连线方法、编程方法、参数设置、模型的设计草图、建模方法等，得出了智能课程表的制作流程、调试方法。

（四）作品制作

两组学生通过多次探究，分别探究出了合理、高效的智能课程表制作流程和调试方法，制作出智能课程表的流程。在调试过程中，学生运用时钟控制器对显示屏和功放喇叭的控制进行分析研究，总结出智能课程表控制系统的原理。

（五）活动评价

智能课程表项目采用过程性评价和总结性评价相结合的评价方案。过程性评价包含对学习态度及组织合作、搜集信息、发现问题、解决问题、创新创造、反思总结等能力评价。过程性评价在整个评价中占据大部分位置。总结性评价包含作品质量和功能目标两部分，以提高学生成就感为基础，提高学生学习的积极性为重点。

四、总结与反思

（一）项目选择立足于兴趣化、生活化、合作化

兴趣是最好的老师。项目具有趣味性可以调动学生的积极性、主动性，这是完成项目的先决条件。只有服务于生活的项目才是有价值的项目，选择的项目只有源于生活，又服务于生活，才能让学生体验创造价值的乐趣。在制作过程中合理地对组内人员进行分工，分工注重发挥学生个体特长优势，这样能够提升学生综合创新能力和合作探究能力。

（二）学生为主、教师为辅动态调控进程

计划的制订是智能课程表项目成败的关键因素。在学生合作进行方案制定前，教师要对智能课程表项目进行知识梳理，对项目进行合理分解，让学生对项目问题有深入认识，有针对性地制定计划。学生在进行计划的制订时，教师要给予指导，指导并不是代替，而是递进式地逐步引导学生完成。计划制订后教师要进行反馈、评价、引导，并及时调整计划方案。在计划实施时，指导学生分解任务，采用分工与协作并行解决出现的问题。

（三）加强活动探究的过程管理

活动探究是学生学的核心环节，通过探究能够提高学生的思考、动手、创新能力。活动之前教师要对活动的目标有清晰的认识，对出现的问题进行预测，对活动的流程进行优化。加强活动探究的过程管理，包括小组的建立、问题的指导、团队的沟通、作品的设计等;并对实践活动的质量进行监控，使得整个活动在可控的范围内。在调试环节指导学生进行迭代的调试方法，使作品调试到最优状态。

（四）科学的、综合的实践活动评价

“智能课程表项目”采用过程性评价和终结性评价相结合。过程性评价采用维度评价，在评价形式上采用教师评价、小组评价和自评的方式;制作综合性的评价量表有利于学生对学习目标的理解，也对实践的过程更加重视;依据评价量表的标准能够对作品进行不断完善，提高作品的质量。

参考文献：

[1]黄纯国，殷常鸿.信息技术环境下的项目学习研究[J].中国电化教育，2007（05）.

[2]刘伟，庄达民，柳忠起.人机界面设计[M].北京：北京邮电大学出版社，2011.