東營市墾利區(qū)第一實驗小學   籍承艷

發(fā)展背景

近幾年，人工智能和自動化蓬勃發(fā)展，科學技術正飛速改變著我們的生活。在教育領域，應時代要求新生的“steam”教育、創(chuàng)客教育如雨后春筍，在全國范圍發(fā)展起來。我校響應教育部號召，在2017年投資建設了創(chuàng)客空間，引進了3D打印機并開設3D模型設計校本課。

開課意義

對于3D模型設計，我也是第一次接觸。剛開始遇到很多困難，但是熟悉之后，覺得這門課程很前沿，對孩子的數(shù)學思維提升，三維空間想象力，都具有很好的教育意義。

我們選擇了3D One軟件來教學。

首先，3D One界面簡潔，工具也不復雜，對電腦配置要求也不高。缺點是不能設計太復雜的模型，但是小學生使用已經(jīng)足夠了。 

其次，這款軟件吸引我的還有比較完善的網(wǎng)絡空間。我為學校和每個學生都申請了賬號。每個學生的作品都可以上傳到網(wǎng)絡，跟全國的小朋友交流學習。發(fā)布作品還能得到相應的獎勵分值，分值越高等級越高。網(wǎng)站還會不定期舉行賽事，全國各地熱愛3D的小選手都來一較高下。

最后，利用這款軟件會學到超難度的數(shù)學知識，對小學生既是一個挑戰(zhàn)，對數(shù)學學習也是一個促進。例如三維坐標（X，Y，Z），三維運動， 實體的加、減、交運算，還有角度、陣列的計算，超難度的數(shù)學概念讓孩子更早接觸高中數(shù)學，較早形成數(shù)軸和正負概念。對孩子今后學習數(shù)學很有幫助。

課程特點

我在不斷的教學中，一邊教學一邊總結。摸索出一套適合小學生特點的校本教材。

一、  創(chuàng)建基本形狀——就像積木搭城堡。這一單元學習創(chuàng)建三維實體的基本形狀，將各種形狀拼接起來，就是我們想要的實體。這一章節(jié)重點學習形狀的拆分，把看似一個整體的物體，劃分成不同形狀的組合體?；w為部分，化繁為簡。例如：水井、房子，電視機等實物的創(chuàng)作。

二、  草圖繪制——二維圖形變三維。二維圖形是畫在平面上的，比較好理解。對二維草圖做拉伸、旋轉、掃掠，二維圖形就有了厚度——第三維度。對于基本形狀不容易拼接的特殊形狀，就需要二維圖形轉換三維圖形。這時候三位實體的創(chuàng)建就會豐富起來。就好像畫在紙上的平面圖形站立起來。這一章節(jié)重點學習二維圖形轉換三維圖形。給平面圖形加上厚度，這樣有了三維的概念。這只是初步，將二維圖形圍繞一條線旋轉，就得到立體實物，而且旋轉中心不同，得到的立體實物也不同。例如花瓶、燈籠等，是通過旋轉得到的。

三、  基本形狀變形——圓角、扭曲、放樣、拔模。這一章節(jié)的學習，可以設計出造型復雜的實體。像水果蔬菜動植物這些造型不規(guī)范的事物，也可以通過這些命令來實現(xiàn)。這一章節(jié)重點學習讓規(guī)規(guī)矩矩的物體邊的圓潤，或者扭曲，塑造規(guī)律變化的物體。

四、  細微之處顯示真功夫。折彎、錐削、切割、投影、雕刻這些細節(jié)處理功能讓造型有更多更細致的變化。造型做好后，細致的刻畫細節(jié)，更加考驗耐心和智慧。

五、  立體模型設計和數(shù)學結合。鏡像、陣列、移動，這些命令讓抽象的數(shù)學在這里有了用武之地，三維的立體形象更加深了對面積、體積的理解。實體的移動、陳列，通過計算，必須分毫不差才能得到想要的模型，體現(xiàn)數(shù)學的嚴謹性。

六、  加點顏色更出彩，打印成品做獎勵。最后，給實體渲染各種顏色，讓造型更加逼真。當打印的成品拿在手中時，每一個孩子臉上都洋溢著成功的自豪感，比任何獎勵都要幸福。學習的過程，本身就是一種快樂。

教學效果

教學過程從簡入繁，從現(xiàn)實到抽象，最后可以創(chuàng)作改進生活中的小創(chuàng)意。

開始以生活中小物件為起點，在生活中尋找素材。學生身邊常見的筆筒，水杯，花瓶、?；眨褪俏覀冎谱鞯膶ο?。在實踐制作過程中學會軟件各種工具的用法。

然后制作難一點的、大一點的，臺燈，電腦，家具，可以設計教學樓，學校大門、學校各種設施。這個過程激發(fā)孩子們的創(chuàng)作欲望。模型雖然很大，但是很多同學說沒有什么美感。于是有的同學開始加上自己的設計，對教學樓等模型進行改造。

最后，地球已經(jīng)裝不下孩子們的想象了。他們放眼全球，仿制世界著名建筑，像埃菲爾鐵塔、倫敦橋、教堂、航空母艦，都在孩子們手中模仿出來。而且有的還設計了未曾見過的空中花園、傳說中的城堡，微觀的水分子模型、DNA模型。

學生用心制作的三維設計作品，每一個都花費了很多時間和經(jīng)歷，每一個作品都代表了孩子對生活的一種思考，每一個作品都代表了孩子對物件的新認知。

在i3DOne創(chuàng)意社區(qū)展示著孩子的每一個成果，記錄著孩子制作作品的過程，分享孩子的設計作品時候的想法和故事。作品、照片、視頻、文章等等都在用不同的方式展示著每一個孩子的點點滴滴，這些學習過程都無比珍貴。i3DOne社區(qū)不僅僅幫助老師輔助教學，更給了小創(chuàng)客門一個展示的平臺，而這種展示不再是一個分數(shù)，而是孩子成長的軌跡。

學科結合

與數(shù)學結合，是最常見的。簡單的數(shù)字運算在這里有了用武之地。模型的尺寸都要經(jīng)過計算，對正負數(shù)的理解更形象。

更高要求

對抽象事物的建模，對孩子的要求比較高，不但要有足夠的三維空間想象力，對尺寸的把握，數(shù)學的計算，都是一個挑戰(zhàn)。制作過程也很繁復，有時候一點失誤，會導致整個模型的失敗。但是無盡的興趣熱情是最強大的動力。多少學生都能毫不氣餒的從頭開始，用更熟練的動作，更精準的數(shù)據(jù)，完成更加完美的作品。

Steam教育不是天馬行空的座談，也不是聽聽報告走訪名校，更不是買來設備擺放在展臺就能完成的。只有根植教學實踐，在與學生教和學的碰撞中一點一滴磨礪，才是最好的教育。讓學生真正受益，給學生搭建實現(xiàn)夢想的舞臺，學生的成功就是我們最大的欣慰。