3D打印课程，实现孩子创客梦

刘菲菲

3D打印对学生的影响不仅仅在于能让学生学习建模软件，更能把学生培养成为有思想、有创意的设计者与思考者，让学生经历一个探索、思考和操作实现的完整过程。

3D打印技术，属于新一代绿色高端制造业，与智能机器人、人工智能并称为实现数字化制造的三大关键技术。为了让学生领略先进的技术和理念，我们学校于2013年9月尝试开发和实施了3D打印课程。该课程吸引了一大批热衷于创意、设计、制造的学生群体，实现了孩子们的“创客梦”。

课程目标旨在创意创新

创新，从来不是一件简单的事，通往创新的唯一捷径，只有投入。3D打印给学生的“学习方式”带来了新的思考，可以激发学生对科学、数学，尤其是工程和创意设计的兴趣，带来实践与理论、知识与思维、现实与未来的三方面结合。我们不需要过分担心，学生们的创造会不会只停留在美工设计上。对于“虚实创造”课程来说，这个世界上的存在物，太多都是三维存在物，学生们一不小心就是在创造。

3个五年级的学生观察到邻居盲人在日常生活中最大的困难就是出行，其中一个孩子在楼梯间的声控灯和超声波传感器中找到灵感， 他提议：在拐杖内加装超声波感器、触碰传感器、温度传感器，帮助盲人避障，逃离危险。孩子们先各自提供项目，再经过他们的投票，筛选出“会说话的拐杖”作为项目，接着开始做项目分析，分配任务。他们利用3D打印技术和乐高机器人套件专门为盲人设计制作了一种“会说话的拐杖”。这款拐杖具有红外线避障功能、GPS定位、实时温度检测、CO报警灯，可以支持记录老人行走的步伐功能。路上遇险提醒盲人注意避让。能与手机、电脑互联，具有自动定位功能，当盲人忘记拐杖放哪时，可以设计遥控器帮助盲人找到拐杖。该作品荣获第九届长沙市机器人创意大赛一等奖。

3D打印最突出的优点是培养学生的空间概念，同时，也是培养动手能力的极好契机。该课程目标有四：一是让学生的想象更容易变成现实，培养学生的创新意识，鼓励学生的创新实践；二是学习运用简易建模软件，发展学生空间立体思维；三是通过3D打印实体的触觉过程，为学生建立一种新型的学习通道；四是选择贴近生活的建模主题，培养学生解决生活实际问题的能力。

课程实施让学生经历思维、操作、展示的完整过程

3D打印采用分层加工、叠加成形的方式逐层增加材料来生成3D实体。我们认为，3D打印对学生的影响不仅仅在于能让学生学习建模软件，更能把学生培养成为有思想、有创意的设计者与思考者，让学生经历一个探索、思考和操作实现的完整过程。课程内容涵盖四个阶段：第一阶段为案例学习，通过例子掌握软件工具，初步形成空间思维结构；第二阶段为实物构建，通过观察小型实物，创建虚拟模型；第三阶段为想象搭建，引导学生搭建内心所想的物体；第四阶段为虚实创造，用3D打印机打印出来，创造心中所想。创客教室设计为开放性、通透式的，给学生动手制作的机会，他们可以使用各类金属、木制、塑料以及电子工具进行创作，将想法实现出来。

由于每堂课要打印的物品都属于原创，所以，需要教师一步一步地引导学生，激发学生，达成预设中的期待。例如，打印《新年吉祥物》三维建模训练，可以采取以下几步：第一步：主题设计。师生民主商议围绕即将到来的新年打印题材，学生自己在图画本上画出自己想要设计的新年礼物。第二步：熟悉工具。通过相关案例的介绍，引出工具的功能，逐步让学生们熟练工具的使用。第三步：尝试建模。结合素材库里的实物模型，帮助学生更好地建立虚拟空间与现实空间的对应关系。第四步：完善设计。在电脑中设计三维的虚拟物体，运用可搭建的实物模型与虚拟建模相结合，反复推敲，完善设计思维。第五步：打印成型。将设计的作品通过“Wi-Fi”发送到3D打印机上，打印出来。第六步：作品呈现。

课堂里，每一步都在循序渐进地达成预设的目标，学生们能够在最近发展区内不断提高。在这样的课堂，每个学生更需要沉浸，更需要自己在不断的打磨中反思、操作、提升。学校有一间“创客梦工厂”玻璃房，孩子们的作品展览在通透的有机玻璃瓶之中，让他们颇有成就感。每年的3D打印“创客分享”日，我们都选定在感恩节这一天，孩子们会奔走在校园里给老师和同学们派发小作品。

课程实施效果关键在师资

当然，任何课程的核心都是“人”，是否拥有优质的师资是课程落地生根的关键。我们非常幸运的是有一位义工家长——李军老师，他是华曙高科的3D打印美术工艺设计师、学校家委会的会长。他的古道热肠促使我们引进了该课程，并逐步形成了学校的3D打印课程教师团队，建立了3D打印课程创客慕课资源库，孩子们在家里、在学校，都能随时学习设计。这门课程不仅让孩子们的创造力得到最大的开发，最可贵的是激发孩子们天马行空的想象。教师团队的大“创客”和小“创客”畅快沟通，设计、建模、打印，让一切变得无所不能。

3D打印这门前沿的课程，在我们的共同努力下，正在不断打印孩子们的梦想。我们结合学校科技节活动，进行创客作品、成果展示，邀请家长前来参观，形成家校合作效应。通过各种创客比赛分享活动，鼓励学生主动参与创新实践，研究跨学科的综合性项目，提升技术并交流创意，最终形成一个汇聚创意的场所，一个让想法变成现实的“梦想实验室”。 2015年8月，学校学生在全国第三届汽车模型科技创意大赛中，用3D打印技术设计和制作出的汽车创客作品，惊艳了全场。

作者单位：长沙市天心区青园中信小学