STEAM理念下3D打印课程项目式设计与实施

郑刚

前言：成都七中初中学校的信息技术课程一直是该校的一大亮点，笔者从认识七中的信息技术老师到现在将近十年的时间里，对该校最深刻的认识，不是该校哪些课程有多优秀，而是七初人不怕麻烦的精神，是他们一直在思考、在变革的精神，在这个案例中，大家能够看到的这种不断创新，在七初不是偶然的，而是七初的一个日常的工作，这可能才是我们做信息化与教育融合的老师们真正要学习的地方吧。

STEAM教育是当下教育领域的一个研究热点。成都七中初中学校信息技术学科迎势而动，整合了现行初中信息技术教程内容，进行了初中信息技术模块化教学实践，开展以信息技术学科为起点的STEAM教育。本文介绍了其中一个模块课程“3D打印”在两轮实践过程中的设计与调整。

● 课程开发背景

STEAM是Science、Technology、Engineering、Arts and Mathematics的缩写，是指整合科学、技术、工程、艺术、数学等学科的课程学习，用以应对学科割裂所造成的无法创造性解决真实、复杂的科学技术问题，在新硬件时代难以设计出高品质产品的现状，培养学习者设计未来的能力，提升国家经济保持繁荣与竞争力的技术和能力。我国为了创新人才的培养引进了STEAM教育。

笔者所在学校作为一所优质初级中学，在一对一数字化学习项目实践中走在了全国的前列，先后建成了3D打印教室、创意工坊（精工实验室）、机器人教室、多媒体创意设计教室、金融实验室等特设专属学习空间，这为学校开展STEAM教育提供了良好条件。笔者首先尝试在选修课、社团课中开展相应的STEAM课程，如3D设计与打印、玩转机器人、精工DIY、新闻工作室、H5页面制作、Intel创新我能行等。在条件成熟后，又开发建设了系列STEAM教育课程，在全校范围内开展普及性的STEAM教育，即对信息技术学科教材进行整合后，开展模块化走班教学，在七年级下期和八年级上期，同一年级两个班在同一课时共同选择三个不同模块课程中的其中一个模块上课。供选择的模块课程包括“3D打印与设计”“C++编程基础”“智能硬件”“智能小车”“iPad影视制作”等。

● 3D打印课程的设计与调整

笔者所在学校在中国教育学会“促进三维创意设计教育促进项目”的资助与学校自主采购下建成了现有的3D打印教室，目前有专用3D打印机11台。另外，学校还建有多媒体创艺设计教室1间，该教室配置有苹果电脑25台。根据学校信息技术模块化课程实施办法，这些设施设备正好能满足开设3D打印课程的条件。由于目前尚无适合初中学段学生学习的3D打印相关教材，所以信息技术组的教师自編了教材。

该门课程目前已经实施了两轮，第一轮的课程设计如表1所示。

经过第一轮实践后，笔者发现本轮的课程设计中存在一些问题：学习目标仅限于学会123D Design软件的操作，能设计一个作品，能操作3D打印机打印出自己的作品;学习内容偏重技术的教学，共计15课时，其中打印实践课只有2～3节;学习活动以软件的操作知识点为线索。由于课程设置的问题，学生的成就感不强，对3D打印课程的兴趣有所降低，课堂学习的参与积极性下降。学生渴望能有更多的时间在3D打印教室将自己的作品打印出来，但是由于课时的安排无法满足学生的要求，在总结第一次教材使用情况后，笔者对该校本教材进行了第二次修改。其内容设计如表2所示。

第二次课程设计时以项目的方式设计课程内容，共设计16课时，其中3D打印实践课程不低于5课时;设计时以学生为中心设计学习活动，学习活动融入STEAM教学理念。课程的评价方式也发生改变，第一次课程的评价方式侧重于学生的技术操作和作品的完成，注重结果的评价，第二次则侧重学生完成项目的过程的评价。表3是两次课程目标设计与评价标准的对比。

从表4可以看出，第二次课程设计时增加了打印实践操作课时，几乎每个项目都要进行打印实践，这大大增强了学生，学习的积极性和主动性。用3D打印技术来解决生活中的实际问题，有效增加了学生学习的挑战性，从而提高了学生学习的动力。经过第二轮的实践，通过项目式的学习，学生参与活动的主动性、参与度等都提高了，学生通过3D打印技术解决生活中的问题，其动手能力，协作能力，运用工程、数学、技术等知识解决问题的能力也得到锻炼和提高。

● 课程设计展望

3D打印教育课程是一门崭新的课程，成都七中初中学校先行先试，在学校普及性地开展了3D打印教育课程，笔者一直在不断地探索和完善课程的设计，希望能把3D打印与设计这门课程做得更好，更有利于培养学生的创新精神和实践能力。

后记

本文所表现的课程内容并不是非常高大上，但本文所表现的课程设计过程却非常具有参考价值、七初信息技术组在数字化课程设计中对教学目标、学生获得感的关注，对学生主体性的关注，对学生学习兴趣的关注，是保证七初校本课程的内容、质量持续提升的最关键的条件，非常值得大家在做课程设计的过程中借鉴。