【導(dǎo)言】隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)高速發(fā)展,3D設(shè)計(即三維設(shè)計)3D打印技術(shù)日趨成熟,讓越來越多熱衷于將創(chuàng)意變?yōu)閷嶋H行動的青少年踏上“創(chuàng)客”之路;與此同時,相對應(yīng)的中小學(xué)課堂教學(xué)模式也發(fā)生改變。筆者作為3D打印設(shè)計課程的推動者之一,根據(jù)日常的課堂教學(xué)在本文主要對創(chuàng)客教育的內(nèi)涵作出歸納,并探討了3D設(shè)計與3D打印兩者間的相互關(guān)系,及其對創(chuàng)客教育、在校創(chuàng)新課堂教學(xué)的促進(jìn)意義。歡迎各位老師與我一起交流討論。

3D打印設(shè)計課程教學(xué)現(xiàn)場
在創(chuàng)客文化席卷全球的潮流下,創(chuàng)新教育融合信息技術(shù)的發(fā)展成果,開拓了創(chuàng)新課堂的新模式。同時,當(dāng)前信息技術(shù)的主流代表——3D打印與3D設(shè)計(三維設(shè)計)——作為創(chuàng)新教育中的重要工具,給學(xué)習(xí)和教學(xué)帶來了深刻的影響。如何科學(xué)合理地將3D打印與3D設(shè)計和學(xué)科課程整合,以促進(jìn)學(xué)習(xí)效果的最優(yōu)化,是當(dāng)前教育技術(shù)研究的重點之一。
作為在一線從事3D打印設(shè)計課程的教學(xué)工作者,我明顯感覺到,實施創(chuàng)新課堂教學(xué)模式一個最重要的途徑,就是要從培養(yǎng)創(chuàng)新精神入手,以提高創(chuàng)新能力為核心,帶動學(xué)生整體素質(zhì)的自主構(gòu)建和協(xié)調(diào)發(fā)展。創(chuàng)新課堂教學(xué)的過程,是一個充分發(fā)揮受教育者的主體性、主動性,使受教育者在期間不斷認(rèn)識、追求探索和完善自身的過程。因此,在教學(xué)過程中要致力于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識、創(chuàng)新能力及實踐能力,而學(xué)習(xí)3D設(shè)計與3D打印實體的過程,可以建立新型的學(xué)習(xí)通道,驗證想法,激發(fā)無窮創(chuàng)造力。
一、認(rèn)識創(chuàng)新教育,避免陷入3D打印的兩大誤區(qū)
創(chuàng)新教育就是以培養(yǎng)人們創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力為基本價值取向的教育。在創(chuàng)新教育中,我認(rèn)為有兩個錯誤的觀念尤其要值得我們注意:
第一,我們的教師容易照本宣科?!敖逃蟹?,但無定法”,這里前一個法就是指教育中的規(guī)律和原則,教育教學(xué)活動必須堅持和遵循教育規(guī)律和原則。但是,這個“規(guī)律和原則”并不是指過去多年來一直沿用的照本宣讀的教學(xué)習(xí)慣,而是指教育要順應(yīng)孩子們的自然天性,符合學(xué)科的特點。然而在傳統(tǒng)的數(shù)學(xué)課、物理課、生物課等課堂上,多數(shù)教師一味單向地灌輸枯燥的知識,誤以為創(chuàng)造優(yōu)秀成績的教學(xué)方式是受到多年來教學(xué)中的經(jīng)驗指導(dǎo)??墒墙處煴究梢酝ㄟ^更合適的教學(xué)方式提升孩子們的知識水平。因為理化生等知識本身就比較抽象,而教師的依書直說更讓課程沉悶不堪,加速孩子們的厭惡感。同理,若3D設(shè)計打印技術(shù)只是通過教師在課本上的復(fù)述來介紹給孩子們,他們很有可能對這項技術(shù)不為所動,錯過主動學(xué)習(xí)并利用這一高新技術(shù)造福人類的機會。
第二,教師容易孤立且放大化地看待3D打印機。因為人都傾向于記住具體化的事物,很多教師在剛剛接觸3D打印時,腦海中浮現(xiàn)的就是3D打印機,所以教師們很容易孤立且放大化地看待3D打印機本身功能和作用,而忽略了打印機前端:3D設(shè)計。當(dāng)前3D領(lǐng)域中最活躍的當(dāng)數(shù)3D打印機廠商,他們以推廣3D打印技術(shù)的名義,展示他們使用3D打印機做出來的模型。然而,設(shè)備廠商的模型基本上都是從國外的網(wǎng)站上直接下載用于打印的,他們在展示成品的時候往往會忽視模型設(shè)計階段的重要性,在一定程度上誤讓消費者認(rèn)為3D打印機無所不能。因此目前有的學(xué)校對3D打印技術(shù)的關(guān)注,大多集中在3D打印機。打印的過程也很酷,但卻了忽略對打印內(nèi)容創(chuàng)建過程的關(guān)注,3D設(shè)計創(chuàng)造3D數(shù)據(jù)模型這一前端重要領(lǐng)域。沒有3D建模設(shè)計文件,再強的3D打印機也如巧婦難為無米之炊。
所以說,走出3D打印兩大誤區(qū),是正確將3D打印技術(shù)引進(jìn)創(chuàng)新教育課堂的前提。
二、融合學(xué)生興趣,打造創(chuàng)新實踐的個性舞臺
偉大的科學(xué)家愛因斯坦曾說: “興趣是最好的老師”。 古往今來,對于取得優(yōu)異成就的人物來說,濃厚的興趣總是起到了關(guān)鍵的作用。正是由于他們熱愛自己的事業(yè),他們就更加刻苦鉆研,鍥而不舍最終獲得成功。對于孩子們來說,“興趣”在認(rèn)識活動中必不可少的情緒表現(xiàn),他們對某一事物感興趣,就會愿意更深入、更廣泛地認(rèn)識對他們有意義的這個事物。而激起孩子們興趣的,則是他們從未接觸過的新科技。所要教授的這些新科技其實是創(chuàng)新教育的表層內(nèi)容,更重要的意義是,新事物吸引了孩子們的興趣,讓他們能夠在積極的心態(tài)中汲取更多知識,甚至促使他們自主學(xué)習(xí),自由探索。

孩子們對3D打印樂此不疲
既然興趣對于教育來說如此關(guān)鍵,那么如何用新科技來喚起孩子們的興趣這個問題自然值得思考。在數(shù)學(xué)、美術(shù)、科學(xué)、綜合實踐等很多其他操作實踐較強的學(xué)科中,由于其課堂上的局限性導(dǎo)致教學(xué)變得格外枯燥無味。孩子們不少新奇的想法,受客觀條件所限,大多只能通過說、畫、寫等傳統(tǒng)方式來表達(dá)。但孩子們的各種創(chuàng)新想法是否有效可行,是否科學(xué)合理,往往缺乏有效驗證途徑。孩子們就不知道自己的想法究竟能不能與實際接軌,也就無法提高創(chuàng)新的質(zhì)量。與實際接軌如此重要是因為,創(chuàng)新的想法歸根到底要為現(xiàn)實所服務(wù)才更有意義。而類似3DOne這種符合中小學(xué)學(xué)生特點的3D設(shè)計軟件,則能將孩子們天馬行空的構(gòu)思、創(chuàng)意,通過建模設(shè)計出來,最后進(jìn)行3D打印成實品。想象力與動手能力相結(jié)合,極大鍛煉孩子們的創(chuàng)新思維,恰恰能填補傳統(tǒng)教育帶來的缺陷,能在課堂外學(xué)到課堂內(nèi)接觸不到的認(rèn)知體驗。
三、培養(yǎng)創(chuàng)新能力,促進(jìn)3D技術(shù)與教學(xué)融合

小學(xué)生學(xué)習(xí)3DOne三維設(shè)計軟件
我們在教學(xué)中發(fā)現(xiàn),3D創(chuàng)新教育所倡導(dǎo)的教學(xué)模式,包括3D創(chuàng)新實驗室是指以中小學(xué)3D設(shè)計軟件與其他3D打印機及網(wǎng)絡(luò)多媒體硬件為主體建立起的3D創(chuàng)新課堂,把互聯(lián)網(wǎng)線上的交互和3D設(shè)計課堂教學(xué)的應(yīng)用結(jié)合起來。對于傳統(tǒng)的課堂教育,不是簡單的“替代”,而是更深層次的“嬗變”。那么孩子們?yōu)槭裁磳@種3D打印設(shè)計課程如此青睞?首先因為從引發(fā)孩子們好奇心到培養(yǎng)孩子們的興趣,或是激發(fā)孩子們的求知與探索精神,3D打印設(shè)計課程所帶來的魅力是符合孩子們愛玩的天性。
我在多節(jié)3D打印課程教學(xué)中深刻體會到一點,非常重要的是,孩子們在玩的過程中,可以潛移默化地提升了各方面的能力。3D立體空間認(rèn)知對培養(yǎng)學(xué)生的空間想象能力、抽象思維能力等方面具有重要意義。我們在研究過程中調(diào)查發(fā)現(xiàn): 3D打印設(shè)計課程,對青少年提高空間認(rèn)知能力有明顯的幫助。因此,我們建議在研究3D技術(shù)的同時,其中包括3D實體打印技術(shù)與3D建模軟件的運用,更應(yīng)致力于3D技術(shù)與教學(xué)融合的探索與實踐,其中包括學(xué)生創(chuàng)新意識的培養(yǎng);簡易建模軟件的學(xué)習(xí),發(fā)展學(xué)生立體空間思維;通過3D打印實體的觸覺過程,建立新型的學(xué)習(xí)通道;引導(dǎo)學(xué)生觀察生活,培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)、解決實際問題的能力。
多位老師同時問我一個問題:為何在創(chuàng)新教育中要更注重3D建模設(shè)計這一過程呢?其實在3D創(chuàng)新實驗室最重要的環(huán)節(jié),是3D打印的前端設(shè)計建模過程,也就是3D設(shè)計的模型文件。沒有連接計算機及設(shè)計文件的3D打印機,是沒有用處的。同時,由于接受教育的對象是中小學(xué)學(xué)生,所以我們對3D設(shè)計軟件的要求,必須是簡單操作、具備趣味性,這樣才能激發(fā)孩子們學(xué)習(xí)動力。而3D打印設(shè)計創(chuàng)意課堂,則為孩子們帶來趣味十足的標(biāo)準(zhǔn)課件,例如生物課的分子模型,化學(xué)課的球棍模型,地理課的版圖,數(shù)學(xué)課的幾何模型……孩子們希望就算沒有任何基礎(chǔ),也可通過簡單的學(xué)習(xí)操作,完成繪畫設(shè)計,最后3D打印出來。
在教學(xué)中,我深刻認(rèn)識到,青少年3D打印與3D設(shè)計的創(chuàng)意課程是創(chuàng)新教育中一種重要形式,也是最根本的基礎(chǔ)教育。同時由于3D打印僅僅是一種教學(xué)載體,我們應(yīng)當(dāng)更加關(guān)注3D設(shè)計打印所能提升孩子們的各種綜合能力。希望通過3D打印與3D設(shè)計,孩子們能不甘落后地沖在科技發(fā)展的前沿,直觀地感受新科技新技術(shù)帶來的新變化,進(jìn)而勇當(dāng)科技潮流的開拓者。
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