(三)3D打印課程的教學(xué)設(shè)計與實踐
1.教學(xué)設(shè)計思路與實施
《3D打印》課程教學(xué)以“我的樂園我做主”為主線,通過讓學(xué)生運用3DOne打印軟件,設(shè)計游樂園的城堡、海盜船、摩天輪、大風(fēng)車、旋轉(zhuǎn)椅等等的游樂設(shè)施,把3DOne打印軟件所要掌握的命令工具融合到設(shè)計樂園的活動中,給學(xué)生提供情景化的學(xué)習(xí)場所,以真實問題出發(fā),在解決問題的過程中掌握3DOne打印知識,從而提高學(xué)生問題探究能力、解決問題能力、創(chuàng)新思維能力。下面以3DOne打印課程中的第2課《設(shè)計3D神筆——基本實體與顏色渲染》為例,介紹3DOne教學(xué)設(shè)計的思路和實施。
(1)創(chuàng)設(shè)情境,激發(fā)興趣
課程設(shè)計了三位虛擬人物魔法公主(充當(dāng)教師角色)、龍龍和貝貝(充當(dāng)學(xué)生角色)的卡通造型,并且課程自始至終是從這三位虛擬人物進(jìn)入3DOne世界后的相互對話來展開整個學(xué)習(xí)活動。豐富的情景,再配上引人入勝的故事情節(jié),使學(xué)生的學(xué)習(xí)就如進(jìn)入神奇的世界??ㄍㄈ宋锏脑O(shè)計能抓住學(xué)生的眼球,凸顯出STEAM教育的Art部分,培養(yǎng)學(xué)生的審美意識。
如第2課的開篇語,龍龍和貝貝說:“魔法公主,我們有一個夢想,想設(shè)計一個樂園。 ”
魔法公主說:“那就用3DOne軟件設(shè)計吧,這如同‘搭建積木’一樣形象、快捷。你們看,我這里就有一個3D樂園的模型?!?/p>
龍龍和貝貝說:“嘩,好漂亮!我們也想學(xué)習(xí)設(shè)計,這樣我們就可以‘我的樂園我做主’”。魔法公主:“好!在學(xué)習(xí)前,我先‘送’你們一支3D神筆,有了它,你們就可以實現(xiàn)創(chuàng)意設(shè)想了?!?/p>
“筆”在3DOne設(shè)計里是由圓柱體和圓錐體組成的,通過設(shè)計一支筆,就很自然引出3DOne命令工具“基本實體”中的“圓柱體”和“圓錐體”的新知學(xué)習(xí)。在圓錐體和圓柱體的創(chuàng)建中,學(xué)生對于怎樣才能創(chuàng)建出有美感的、體積大小合適的物體要進(jìn)行衡量,這樣的過程能夠激發(fā)學(xué)生的工程素養(yǎng)、數(shù)學(xué)思維和藝術(shù)素養(yǎng)。
(2)新知學(xué)習(xí),方式多樣
3DOne課程教學(xué)設(shè)計的教學(xué)理念是以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維、實踐操作能力、問題解決能力、自我學(xué)習(xí)能力、審美意識和數(shù)學(xué)思維為目標(biāo)。所以新知學(xué)習(xí)的形式多樣,有自學(xué)教材、微課導(dǎo)學(xué)、合作學(xué)習(xí)等。本課的新知主要是學(xué)習(xí):命令工具“基本實體”中的“圓柱體”和“圓錐體”;命令工具“材質(zhì)渲染”“浮動菜單”中的“移動”。
a.自學(xué)教材:繪制、并給筆上顏色、復(fù)制筆
繪制3 D筆。由于命令工具“基本實體”中的“圓柱體”和“圓錐體”、命令工具“材質(zhì)渲染”以及復(fù)制功能的學(xué)習(xí)較為容易,所以采取的學(xué)習(xí)方式是教師引導(dǎo),學(xué)生自學(xué)教材。同理,運用繪制筆桿的方法,學(xué)生很容易就能繪制出筆尖。隨著情境的進(jìn)一步創(chuàng)設(shè),自然過渡到新知命令工具“材質(zhì)渲染”的學(xué)習(xí)。
貝貝說:“魔法公主,這就是3D神筆?從外表看很普通哦?!?/p>
魔法公主說:“3D神筆奇妙在此!它看似普通,其實內(nèi)有乾坤。教你一招:變!變!變!變出一支漂亮的3D神筆?!?/p>
這樣,學(xué)生帶著濃厚的興趣,通過教師點撥和自學(xué)課本也掌握了給筆桿上顏色的新知。
情境引入,繼續(xù)激發(fā)孩子的興趣,學(xué)習(xí)新知復(fù)制功能。
龍龍說:“謝謝魔法公主!這支3D神筆確實很漂亮。我還想要不同顏色的3D神筆去繪制五彩繽紛的3D世界,可以嗎?”
魔法公主說:“當(dāng)然可以。3D神筆奇妙在此!教你一招:變!變!變!變出色彩多樣的3D神筆。”
在情境、故事的不斷深入下,學(xué)生帶著極大地興奮不斷探索,從而掌握一個又一個新知。
最后,綜合運用所學(xué)新知,學(xué)生發(fā)揮創(chuàng)意,給筆渲染不同的顏色。
b.利用微課學(xué)習(xí),給筆帶上漂亮的筆帽
新知的學(xué)習(xí),教師除了引導(dǎo)學(xué)生自學(xué)課本外,對于難度較大的新知,還有配套學(xué)習(xí)資源,如微視頻、教學(xué)視頻等等。
如學(xué)習(xí)“浮動菜單”中的“移動”命令,給筆帶上漂亮的筆帽,因其操作步驟稍多,且涉及到要在多個窗口中進(jìn)行圖形的移動切換,所以通過微視頻,以微課的方式引導(dǎo)學(xué)生開展學(xué)習(xí)。
首先以情境學(xué)習(xí)為引領(lǐng),導(dǎo)入新知學(xué)習(xí):美化3D筆——戴上筆套。
貝貝說:“如此豐富、漂亮的3D神筆,我要好好愛護(hù)它,我想給它戴上筆套?!?/p>
魔法公主說:“你如此愛護(hù)3D神筆,那我就‘送’你可愛的筆套吧?!?/p>
直觀、明了、生動的微視頻,并配上簡明扼要的語音與文字解說,且對于如果在學(xué)習(xí)過程中未能掌握“浮動菜單”中“移動”命令使用的學(xué)生來說,還可以重復(fù)播放視頻再學(xué)習(xí),以收到較好的學(xué)習(xí)效果。
c.鞏固學(xué)習(xí),形式多種
要運用所學(xué)的知識進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計,關(guān)鍵是對新知的熟練掌握與運用。在課程設(shè)計中,通過采取多種的學(xué)習(xí)形式,如看一看、做一做、練一練、試一試、小技巧等,使學(xué)生的新知學(xué)習(xí)得到進(jìn)一步的鞏固,也為學(xué)生繼續(xù)學(xué)習(xí)和綜合運用打下了堅實基礎(chǔ)。
d.綜合運用,創(chuàng)新設(shè)計
充滿趣味性、故事性的教學(xué)環(huán)節(jié),讓學(xué)生沉浸在3DOne打印世界的創(chuàng)作中。學(xué)生在學(xué)完了新知后,迫不及待地綜合運用所學(xué)過的知識進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計,并創(chuàng)作了很多新穎的作品。
2.課程實踐與效果
筆者在2015學(xué)年下學(xué)期在所在學(xué)校四年級信息技術(shù)課堂中實施了具有濃厚的“在玩中學(xué),在學(xué)中玩”的3DOne打印課程。經(jīng)過一個學(xué)期的實踐,取得了不錯的效果。
(1)激發(fā)了學(xué)生極大的興趣
3DOne打印課程《我的樂園我做主》的教材內(nèi)容是學(xué)生喜聞樂見的,操作的軟件又如“砌積木”般所見即所得,給學(xué)生帶來前所未有的全新學(xué)習(xí)體驗。直觀、立體、真實的模型,通過3D打印技術(shù)馬上能一一呈現(xiàn)眼前,極大地激發(fā)了學(xué)生的興趣和求學(xué)、求知、求真的欲望。
3DOne打印軟件的學(xué)習(xí)課程讓學(xué)生樂此不疲,每節(jié)課的下課,就是學(xué)生對下節(jié)課的熱切期待以及對自己所設(shè)計模型的交流?!袄蠋煟鹿?jié)課學(xué)習(xí)什么內(nèi)容?”“老師,下節(jié)課能把這節(jié)課設(shè)計的模型打印出來嗎?”“老師,您覺得我設(shè)計的3D神筆怎么樣?”“老師,請你看一看我設(shè)計的城堡是不是很有特色?”等等。
(2)豐富了學(xué)生的想象力
具體形象思維是小學(xué)生思維的特點。生活中的物體都是立體的,觀察這些幾何體,分析其幾何形狀,并要注意對比和想象。例如設(shè)計游樂園的城堡,有各種造型,從三視圖的角度觀察城堡的組成,再利用3DOne打印軟件來完成“建?!薄斑\算”,形成所需的模型。學(xué)生通常是先根據(jù)教材、微視頻或者老師的示范操作進(jìn)行模仿學(xué)習(xí),從而掌握新知,在此基礎(chǔ)上再進(jìn)行自由創(chuàng)意。
(3)發(fā)揮了學(xué)生的創(chuàng)造力
立體模型激發(fā)了學(xué)生的創(chuàng)造興趣,學(xué)生在建模過程中,從平面到立體的轉(zhuǎn)變,不斷地讓學(xué)生發(fā)現(xiàn)物體的神奇變化,通過建模中的放樣、圓角等命令讓物體發(fā)生變化,通過運算讓實體進(jìn)行組合、去除等,在虛擬的立體世界里培養(yǎng)學(xué)生動手操作能力,在操作過程中不斷發(fā)展學(xué)生的創(chuàng)造力。
在本課程的教學(xué)中,時刻體現(xiàn)著STEAM教育思想。學(xué)生通過使用3D打印技術(shù)感受新技術(shù)的強(qiáng)大,提高技術(shù)素養(yǎng);通過設(shè)計游樂園的城堡,觀察城堡的三視圖,分析其幾何體組成,培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)和數(shù)學(xué)素養(yǎng);利用3D打印軟件完成“建?!焙汀斑\算”,形成需要的模型,發(fā)展學(xué)生的工程素養(yǎng);卡通人物的創(chuàng)設(shè)以及整體場景的布置,體現(xiàn)學(xué)生的藝術(shù)素養(yǎng)??傊?,教學(xué)設(shè)計中都貫穿STEAM教育思想,強(qiáng)調(diào)學(xué)生的問題解決能力、批判性思維和設(shè)計能力,這也與3DOne課程教學(xué)設(shè)計的教學(xué)理念不謀而合。
五、結(jié)語
隨著新的控制技術(shù)、信息技術(shù)和材料技術(shù)的廣泛應(yīng)用,3D打印技術(shù)也逐漸推向更高的層面。本研究將3DOne打印引入課堂教學(xué)中,充分體現(xiàn)了STEAM教育的思想,激發(fā)了學(xué)生的想象力,將學(xué)生的創(chuàng)意有了變?yōu)楝F(xiàn)實的可能,激發(fā)了學(xué)生DIY的興趣,使學(xué)習(xí)更加生動有趣,將藝術(shù)的美感與作品的創(chuàng)作融合在一起,為學(xué)生的學(xué)習(xí)開辟了新的空間,培養(yǎng)學(xué)生的實踐操作能力,從設(shè)計到打印,更是大大激發(fā)了學(xué)生實踐的積極性,提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情,增強(qiáng)了學(xué)生的動手能力、設(shè)計能力和思維能力。實踐證明:3DOne打印設(shè)計的課堂有利于學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)、技術(shù)素養(yǎng)、工程素養(yǎng)、藝術(shù)素養(yǎng)和數(shù)學(xué)素養(yǎng)的發(fā)展。但是3D打印對學(xué)生的影響不僅僅在于能讓學(xué)生學(xué)習(xí)建模軟件,3D打印機(jī)和建模只是一個工具軟件或者一臺機(jī)器,想要充分發(fā)揮3D打印技術(shù)在教育領(lǐng)域中的積極作用,在課程教學(xué)的設(shè)計方面,我們需要更多地思考如何在課堂教學(xué)中把學(xué)生培養(yǎng)成為有思想、有創(chuàng)造力的設(shè)計者與思考者,讓學(xué)生擁有一個觀察、探索、實踐和不斷完善的完整過程,為學(xué)生開辟一種全新的思維通道。
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