(三)3D打印课程的教学设计与实践

1.教学设计思路与实施

《3D打印》课程教学以“我的乐园我做主”为主线，通过让学生运用3DOne打印软件，设计游乐园的城堡、海盗船、摩天轮、大风车、旋转椅等等的游乐设施，把3DOne打印软件所要掌握的命令工具融合到设计乐园的活动中，给学生提供情景化的学习场所，以真实问题出发，在解决问题的过程中掌握3DOne打印知识，从而提高学生问题探究能力、解决问题能力、创新思维能力。下面以3DOne打印课程中的第2课《设计3D神笔——基本实体与颜色渲染》为例，介绍3DOne教学设计的思路和实施。

(1)创设情境，激发兴趣

课程设计了三位虚拟人物魔法公主(充当教师角色)、龙龙和贝贝(充当学生角色)的卡通造型，并且课程自始至终是从这三位虚拟人物进入3DOne世界后的相互对话来展开整个学习活动。丰富的情景，再配上引人入胜的故事情节，使学生的学习就如进入神奇的世界。卡通人物的设计能抓住学生的眼球，凸显出STEAM教育的Art部分，培养学生的审美意识。

如第2课的开篇语，龙龙和贝贝说：“魔法公主，我们有一个梦想，想设计一个乐园。 ”

魔法公主说：“那就用3DOne软件设计吧，这如同‘搭建积木’一样形象、快捷。你们看，我这里就有一个3D乐园的模型。”

龙龙和贝贝说：“哗，好漂亮！我们也想学习设计，这样我们就可以‘我的乐园我做主’”。魔法公主：“好！在学习前，我先‘送’你们一支3D神笔，有了它，你们就可以实现创意设想了。”

“笔”在3DOne设计里是由圆柱体和圆锥体组成的，通过设计一支笔，就很自然引出3DOne命令工具“基本实体”中的“圆柱体”和“圆锥体”的新知学习。在圆锥体和圆柱体的创建中，学生对于怎样才能创建出有美感的、体积大小合适的物体要进行衡量，这样的过程能够激发学生的工程素养、数学思维和艺术素养。

(2)新知学习，方式多样

3DOne课程教学设计的教学理念是以培养学生的创新思维、实践操作能力、问题解决能力、自我学习能力、审美意识和数学思维为目标。所以新知学习的形式多样，有自学教材、微课导学、合作学习等。本课的新知主要是学习：命令工具“基本实体”中的“圆柱体”和“圆锥体”；命令工具“材质渲染”“浮动菜单”中的“移动”。

a.自学教材：绘制、并给笔上颜色、复制笔

绘制3 D笔。由于命令工具“基本实体”中的“圆柱体”和“圆锥体”、命令工具“材质渲染”以及复制功能的学习较为容易，所以采取的学习方式是教师引导，学生自学教材。同理，运用绘制笔杆的方法，学生很容易就能绘制出笔尖。随着情境的进一步创设，自然过渡到新知命令工具“材质渲染”的学习。

贝贝说：“魔法公主，这就是3D神笔？从外表看很普通哦。”

魔法公主说：“3D神笔奇妙在此！它看似普通，其实内有乾坤。教你一招：变！变！变！变出一支漂亮的3D神笔。”

这样，学生带着浓厚的兴趣，通过教师点拨和自学课本也掌握了给笔杆上颜色的新知。

情境引入，继续激发孩子的兴趣，学习新知复制功能。

龙龙说：“谢谢魔法公主！这支3D神笔确实很漂亮。我还想要不同颜色的3D神笔去绘制五彩缤纷的3D世界，可以吗？”

魔法公主说：“当然可以。3D神笔奇妙在此！教你一招：变！变！变！变出色彩多样的3D神笔。”

在情境、故事的不断深入下，学生带着极大地兴奋不断探索，从而掌握一个又一个新知。

最后，综合运用所学新知，学生发挥创意，给笔渲染不同的颜色。

b.利用微课学习，给笔带上漂亮的笔帽

新知的学习，教师除了引导学生自学课本外，对于难度较大的新知，还有配套学习资源，如微视频、教学视频等等。

如学习“浮动菜单”中的“移动”命令，给笔带上漂亮的笔帽，因其操作步骤稍多，且涉及到要在多个窗口中进行图形的移动切换，所以通过微视频，以微课的方式引导学生开展学习。

首先以情境学习为引领，导入新知学习：美化3D笔——戴上笔套。

贝贝说：“如此丰富、漂亮的3D神笔，我要好好爱护它，我想给它戴上笔套。”

魔法公主说：“你如此爱护3D神笔，那我就‘送’你可爱的笔套吧。”

直观、明了、生动的微视频，并配上简明扼要的语音与文字解说，且对于如果在学习过程中未能掌握“浮动菜单”中“移动”命令使用的学生来说，还可以重复播放视频再学习，以收到较好的学习效果。

c.巩固学习，形式多种

要运用所学的知识进行创新设计，关键是对新知的熟练掌握与运用。在课程设计中，通过采取多种的学习形式，如看一看、做一做、练一练、试一试、小技巧等，使学生的新知学习得到进一步的巩固，也为学生继续学习和综合运用打下了坚实基础。

d.综合运用，创新设计

充满趣味性、故事性的教学环节，让学生沉浸在3DOne打印世界的创作中。学生在学完了新知后，迫不及待地综合运用所学过的知识进行创新设计，并创作了很多新颖的作品。

2.课程实践与效果

笔者在2015学年下学期在所在学校四年级信息技术课堂中实施了具有浓厚的“在玩中学，在学中玩”的3DOne打印课程。经过一个学期的实践，取得了不错的效果。

(1)激发了学生极大的兴趣

3DOne打印课程《我的乐园我做主》的教材内容是学生喜闻乐见的，操作的软件又如“砌积木”般所见即所得，给学生带来前所未有的全新学习体验。直观、立体、真实的模型，通过3D打印技术马上能一一呈现眼前，极大地激发了学生的兴趣和求学、求知、求真的欲望。

3DOne打印软件的学习课程让学生乐此不疲，每节课的下课，就是学生对下节课的热切期待以及对自己所设计模型的交流。“老师，下节课学习什么内容?”“老师，下节课能把这节课设计的模型打印出来吗？”“老师，您觉得我设计的3D神笔怎么样？”“老师，请你看一看我设计的城堡是不是很有特色？”等等。

(2)丰富了学生的想象力

具体形象思维是小学生思维的特点。生活中的物体都是立体的，观察这些几何体，分析其几何形状，并要注意对比和想象。例如设计游乐园的城堡，有各种造型，从三视图的角度观察城堡的组成，再利用3DOne打印软件来完成“建模”“运算”，形成所需的模型。学生通常是先根据教材、微视频或者老师的示范操作进行模仿学习，从而掌握新知，在此基础上再进行自由创意。

(3)发挥了学生的创造力

立体模型激发了学生的创造兴趣，学生在建模过程中，从平面到立体的转变，不断地让学生发现物体的神奇变化，通过建模中的放样、圆角等命令让物体发生变化，通过运算让实体进行组合、去除等，在虚拟的立体世界里培养学生动手操作能力，在操作过程中不断发展学生的创造力。

在本课程的教学中，时刻体现着STEAM教育思想。学生通过使用3D打印技术感受新技术的强大，提高技术素养；通过设计游乐园的城堡，观察城堡的三视图，分析其几何体组成，培养学生的科学素养和数学素养；利用3D打印软件完成“建模”和“运算”，形成需要的模型，发展学生的工程素养；卡通人物的创设以及整体场景的布置，体现学生的艺术素养。总之，教学设计中都贯穿STEAM教育思想，强调学生的问题解决能力、批判性思维和设计能力，这也与3DOne课程教学设计的教学理念不谋而合。

五、结语

随着新的控制技术、信息技术和材料技术的广泛应用，3D打印技术也逐渐推向更高的层面。本研究将3DOne打印引入课堂教学中，充分体现了STEAM教育的思想，激发了学生的想象力，将学生的创意有了变为现实的可能，激发了学生DIY的兴趣，使学习更加生动有趣，将艺术的美感与作品的创作融合在一起，为学生的学习开辟了新的空间，培养学生的实践操作能力，从设计到打印，更是大大激发了学生实践的积极性，提高了学生的学习热情，增强了学生的动手能力、设计能力和思维能力。实践证明：3DOne打印设计的课堂有利于学生科学素养、技术素养、工程素养、艺术素养和数学素养的发展。但是3D打印对学生的影响不仅仅在于能让学生学习建模软件，3D打印机和建模只是一个工具软件或者一台机器，想要充分发挥3D打印技术在教育领域中的积极作用，在课程教学的设计方面，我们需要更多地思考如何在课堂教学中把学生培养成为有思想、有创造力的设计者与思考者，让学生拥有一个观察、探索、实践和不断完善的完整过程，为学生开辟一种全新的思维通道。

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