高中3D打印校本课程设计与教学实践.docx

高中3D打印校本课程设计与教学实践 摘要：随着科技的发展和创客时代的到来，3D打印技术开始走进校园。以高中为例，在没有现成教材的情况下，可依据项目式学习理论自主开发高中3D打印校本课程，以实现培养学生的创新精神、创客思维及综合实践能力的目标。 关键词：3D打印；校本课程；高中前言3D打印技术的基础理念是“设计即生产”。是一种通过分析和定位为物理对象建模，运用粉末状金属或塑料等打印耗材，通过逐层打印叠加构造实体的技术，它可以将使用者的创意迅速转变为实物模型。中国创客教育蓝皮书中称3D打印技术为“第三次工业革命最具标志性的生产工具”，必将为众多领域带来深刻影响。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，更好地发展综合能力。1. 3D打印校本课程理论研究1.1 3D打印技术理论研究3D打印（3D printing）技术是增材制造技术的俗称，也叫快速成型技术。准确地说，“快速成型技术”的名称更早使用，“增材制造技术”的名称更专业些，而“3D打印技术”的名称更通俗些。确切地说，3D打印技术并不是一种打印技术，它是一种与传统的材料去除加工方式相反的制造技术。1.2 校本课程校本课程的出现是为了克服国家课程因没有考虑到不同地域、不同学生等因素产生的教学上的矛盾，而推行的一种以学校教师为开发主体、根据本校的教育资源和学生的实际情况而有针对性地设置的课程类型，它是以学校与教师为开发本体、由学校自主制定的课程。校本课程是某个学校的个别老师、一些老师甚至所有老师，按照有关教育目标的规定，对学校内外部环境分析和论证，为学校学生群体有针对性地组织编制、实施教学和进行评价的课程。2. 3D打印校本课程设计方案1. 组建校本课程开发小组组建3D打印校本课程开发的小组，同时确定参与成员及工作分工，并进行校本课程开发的前期准备。小组的参与人员可以由教师、分管领导、学生和校外辅助人员组成。具体的分工是，分管领导主要负责学校层面相关的支持，教师主要负责课程方案编制、实施及与相关人员的相互沟通，学生主要负责学情的分析和反馈，校外辅助人员则视具体情况来确定或是作为相关专业知识的咨询对象。2.2. 分析开发可行性3D打印技术在高中校本课程开发的可行性主要从以下四个方面进行分析：1. 学校的支持。3D打印校本课程需要拥有一间能进行多媒体教学的网络教室和3D打印机的操作间，要事先跟校长的沟通，取得学校的大力支持，同意改建教室并购置相关设备。因此，学校的支持方面是首要的。2. 教师的能力。其次是教师的能力。作为3D打印技术校本课程开发主体的教师，既要有硬件操控和维护的能力又要有软件使用和设计的能力。3. 学生的兴趣。对于3D打印技术进入校本课程，学生对这一新兴技术进入课堂的兴趣是很高的，可以做关于学生对3D打印技术认知度的问卷调查，统计学生的支持的。2.3. 校本课程目标课程目标是指课程开发者希望学生能够达到的学习结果的基本要求，也就是说，课程目标必须是确保教学水准的最低要求。要根据学校、教师和学生的具体情况拟定3D打印技术的高中校本课程目标，如：1. 教师要了解3D打印技术的发展史与未来发展趋势，了解3D打印机的结构、分类和工作原理。2. 教师能应用3D建模软件进行3D模型设计，会使用分层软件进行分层。3. 教师能独立操作3D打印机进行打印。4. 学生之间可以分享3D打印作品的创意。5. 让学生学会在小组制作中与组员的分工合作。2. 3D打印校本课程教学实践3.1课程实施课程实施的实践模式可以说是洞中多样的，为此就实施过程中可能产生的问题提出以下几点注意事项。1. 教师作为校本课程开发和课程实施的主体，应当注意转变教学观念和教学实践方式，课堂中教师要尽量少讲而且要经常鼓励学生提出问题，面对学生的问题应多交给其他学生来进行探究、讨论和解答而不是由教师直接作答。2. 在课堂上经常播放一些有关近期3D打印技术的最新视频，让学生更多了解3D打印技术的最新技术发展，提高学习3D打印技术的兴趣。3. 努力改变学生在课堂中习惯于依赖老师的被动学习方式，多引导学生通过网上视频教程的方式进行自主学习，通过网上搜索学习的资料，通过小组进行合作学习。4. 对学生的评价方式、评价主体、评价方法等方面都应注重多元化、过程性和发展性。有平时成绩、有考试成绩、有作品评分、有比赛评比，可以自评、互评、教师评价。3.2教学方法课程实施是校本课程的一个重要环节，科学合理的教学方法是实现校本课程应用的主要手段。应选择合适的教学方法，通过创设有利于学生主动学习的教学过程，从而提高学生自主学习的能力，通过创设小组教学的模式提高学生间合作交流的能力，通过创设自主设计的教学模式来提高学生分析和解决问题的能力。教学方法的种类繁多，课堂教学中也不能只用一种教学方法，结合3D打印校本课程的特点，选用几种合适的教学方式：1. 探索和小组项目。网上有大量3D建模软件的视频教程，整理出一些比较好的网站上的教程让学生自学，可以学到更多课程上没有时间介绍的内容，锻炼学生自主检索知识的能力和分工合作的能力。2. 演示和练习。对于3D打印机的使用操作步骤，可以通过老师演示，再学生动手操练，老师在旁边指导纠正，学生只有自己动手操作才能掌握操作要点。3. 小测验。可以充分利用网络教室的优势，平时可以多进行一些在线测验，及时了解学生对所学内容的掌握情况。3.3学习方式传统的学习方式是一种比较被动的、自保的和盲目的学习方式，这种忽略了人的主动性、能动性和独立性的学习方式，使得学生因此缺乏应有的自主探究并获取知识的机会、缺乏必要的合作学习的机会。随着社会文明的进步和教育革新的进一步深入，这种单一的、被动地学习方式将迫切需要及时地加以改变。现代的学习方式能够让学生真正成为学习的主人，而教师则成为学生学习的指导者、组织者和合作者，不再是学生学习的灌输者、讲授者甚至领导者。可以采用以下几种方法：1. 探索式学习方法。课堂上，教师提出学习要探索的问题，让学习自主探索针对问题搜集总结证据、做出合理解释、阐述论证和解释、发表观点与其他学生进行交流讨论。让学生知道要解决的问题是什么，并主动寻找答案，是一种主动的求知过程。2. 合作学习方法。合作学习就是通过分组进行小组内部组员之间的学习合作和小组外部各组之间的学习竞争，这种的学习方式有利培养学生的合作精神和提高学生的竞争意识。3. 构建式学习方法。这是一种让学生主动通过新老知识之间的关系，建构出新知识的过程。这种学习方式更重视学生对知识的理解，过程不再是简单的记忆而是思维的过程。结语高中阶段3D打印课程的开发和应用还处于起步阶段，需要各级管理部门和学校在政策导向、师资培养、课程建设等方面的进一步支持。在具体实施中，要注意学生创客思维的培养和教师角色的转变，帮助学生打破学科界限，将艺术的美感与产品创作融合，通过构思、设计、反复改进并打印作品的过程，促进学生设计与实践、科学探究及技术运用等能力的发展。参考文献1 张成. 基于STEAM的高中3D打印校本课程设计与教学实践研究J. 新课程研究(上旬刊), 2018, 485(09):35-37.2 沙洁. 3D打印课程实践探索J. 中学教学参考, 2018(30):47-49. -全文完-