3D创意校本课程开设探索
——以兰州市第三十四中学为例

兰州市第三十四中学

随着3D打印技术日益成熟并在当今社会生产生活的多个领域的推广，给社会生产技术带来了深刻的变革和影响。3D打印设计与创意课程作为现代信息技术课程教学的重要组成部分，其明确的育人目标、完整的课程体系、高效的课堂教学模式、有效的评价标准是3D创意设计作为校本课程在中学阶段得以顺利开设的保障。本文主要是以兰州三十四中学开设3D打印校本课程为实例，阐述3D打印课程在中学开设存在的问题及相应的解决办法。

一、3D创意校本课程开设的目的及意义

1.培养学生科学创新精神。主要是学生在学习、理解、运用科学知识和技能等方面所形成的正确的价值标准、科学理性的思维方式和合适的行为表现。具体包括善于理性思维去分析问题、敢于大胆批判质疑、勇于不断探究等基本要点。

2.实践创新。主要是学生在日常学习中发现问题与解决问题和在科学创新过程中迎接挑战等方面所形成的创新意识、实践创造能力和行为表现。具体包括学生的劳动创造意识、问题解决的能力。

3.以社团为支点，撬动学生创新思维，提升综合分析与合作学习的能力。深化STEAM教育对学生的影响，拓展学生3D建模能力和综合性发展的需要，培养出符合现代教育理念的合格学生。

4.创新学习方式。以小组为单位完成项目，提供了新的学习方式，并将协作学习逐渐转变为学生在中学课堂中主要的学习方法，使学生积极性大幅度提高，由被动学习转化为主动学习，由单科学习模式向综合性学习的转变，更符合未来创新型人才培养的需求。

例如，学生在媒体上看到“海绵城市”的相关报道，结合兰州市这两年雨水偏多和南北两山绿化用水的艰难，于是想利用海绵城市的理念设计一套南北两山雨水回收的“海绵”绿化新设备。于是他将设想分享给了创禾社团的同学，一些有兴趣的同学走到了一起，组建了一个团队，经过多次摸索，一群孩子将理想转化到实践。在这个过程中，他们自己查阅资料：兰州市的南北两山的地形、地貌及土壤结构和近几年气象资料等；分工明确：山体的3D造型建模及打印小组、各项感应电子器件的测试安装小组、制作过程呈现（视频制作）和作品创意文化（项目创作的目的和意义）宣讲小组。孩子们在项目完成中，将地理、物理、数学和历史知识及计算机技术都结合到一起，最终将作品呈现出来，在当年获得了省科创大赛二等奖。而我们指导老师的作用就是利用我们的知识能力提供一些参考和改进意见，并做好设备和所需元器件采供的后勤服务。孩子们在实践过程中将3D创意校本课程开设的目的及意义完美地体现出来。

二、3D创意校本课程体系

首先，确立三级课程目标：一级目标激发学生兴趣、开阔学生视野，引导学生了解科技前沿的相关知识及成果，使学生热爱科学，了解科学、探索科学；二级目标培养学生的创新意识、创新思维，培养学生的科学实践精神；三级目标通过了解、认同甘肃文化热爱甘肃，形成文化自信和作为甘肃人的自豪感。

其次，依据三级目标设置不同类别的课程，并根据教学需要编纂合适的教材。通过在初一、高一年级开设3D创意设计的基础性课程实现一级目标；在通识培训的基础上针对学有余力的学生开展拓展性课程实现二级目标；结合学生成长发展需求以3D创意设计课程为手段开展关于地方文化的专项研究性课程实现三级目标，力争将地域文化以更加立体生动的3D技术实物模拟手段展示出来。

最后，针对不同的教学内容及学习方式，采用不同的评价标准及评价方式对学生的学习进行科学有效的评价，并依据评价结果对学生学习的情况作出客观公正的反馈。

三、3D创意校本课程开设过程中存在的问题

1.校本教材编写团队力量不足。教材是教师组织教学的主要依据，是阐述课程目标、课程内容的专用书籍。3D创意设计课程，本身就属于跨学科的教学内容，它涉及科学、工程、技术、美术、数学等多个领域的知识背景。但是目前中学参与3D创意课程校本教材编写的老师多为信息技术教师，校本教材在一定程度上不可避免地成为了软件学习及应用的工具书，课程虽然开设但不能完全实现课程目标。同时学生在学习过程中创新意识和科学精神培养还不够完全，这也是今后要加以关注并改善的问题。

2.课堂教学缺乏创新。3D创意设计课程的教学方法基本与信息技术课教学方法一致，课堂教学主要以软件的学习为主，有些时候会出现老师照本宣科的情况，在教学过程中忽视了学科之间的融合，学生照猫画虎很难实现创新能力的培养，且目前专业的师资规模化培养还没有完全实现。所以这就要求授课教师要不断强学习，提升自己的能力。

3.学生评价机制不完善。学生学习3D创意课程评价和学习信息技术课程的评价是不同的，目前对学生的评价还是主要以结果性评价为主，过程性评价为辅。评价更侧重于3D建模，忽略了创作过程中对其他学科知识的应用与融合能力的评价。在今后我们应不断细化评价项目，注重结果的同时更注重过程性评价。

四、学校高效开设3D创意校本课程的策略

1.基于STEM教育理念，教材的编写要实现多学科的融合。STEM教育不是科学、技术、工程和数学知识的简单叠加［1］，其教育的核心是，利用学生的兴趣爱好引导他们发现问题［2］。进而指导学生团队设计解决方法，并将正确解决方法传达给学生，从而使学生由单纯的被动学习向主动学习转变，由单纯的解决问题向探究更深层次的内容的主动探索，由单打独斗转变为团队合作模式，由单一学科内容向多学科交融的模式，同时也会使学生获得且符合现代教育理念的全面发展。

3D创意设计校本教材的编写学习内容不简单局限于软件的基本操作，而是以创设情境为基础，每一节内容都以问题的提出开始，同时明确学生要完成本节课学习所具备的其他学科的相应知识，并在今后相似的情景中能触类旁通地熟练展示出来，对学生以后的个人全面发展起到帮助。例如，我们“创禾”社团的张同学在升入大学后，继续参与3D打印技术的社团，组建的团队在重庆市第一届大学生创意创新大赛中取得了不错的成绩；还有王同学（文科生）已将“3D环保筷”进行了专利申请。这些学生都能将在我校所学的3D创意设计的知识和技能在高校中逐步展示出来，并且取得不错的成绩。在今后，随着课程的不断完善，相信通过我们课程培养出的综合发展的学生会越来越多，他们的创意创新能力也会越来越强。

2.转变教学模式，提升学生综合素质。教师在教学过程中要遵循问题导向、学科整合、兴趣引领、小组合作的原则。在授课内容上尽量丰富学生的相关学科知识和综合能力的培养。从学生的兴趣出发，让他们能够在积极的心态中汲取更多知识，促使他们自主学习、自由探索。教师在讲授的过程中不仅仅局限于建模更应该注重发展学生的立体空间思维，通过3D打印实体的触觉过程，建立新型的学习通道，引导学生观察生活，培养学生发现、解决实际问题的能力。例如，在作为兰州地方特色的水车文化的主题设计中，指出研究的方向，引导学生去追寻兰州水车的利用史、演变史以及构造特点和工作原理等等诸多背景素材，让学生可以发挥设计才能复原出一个兰州水车模型，借助开源电子技术将静物模型再升级为动态模型，再由单一模型发展组建多模型群，最终将兰州水车文化呈现出来。将主题式的学习发展延伸成项目式学习，在整个项目式学习实现过程中学生成为主体，兴趣成为最好的老师，而3D建模只是成为实物化的手段而已。从而将学生的能力完全挖掘并发挥出来，使学生的能力和创造水平也在学习的过程中得到不断的锻炼和提升，进而实现我们开设课程的初衷。

3.完善评价体系。根据学校不同的教学任务及教学目标对学生进行分类分层评价［3］。

通常学习评价主要从以下几个方面进行：

（1）自我评价：学生从模型分解能力、工具指令使用熟练程度和创意设计能力三个方面以星级（1～5五星的标准）的形式完成自我学习评价。

（2）学生互相评价：学生的评价主要是针对已完成的作品从创意设计、软件技巧使用和最终作品的实物呈现方式方面进行评价。

（3）教师评价：让学生展示自己的设计理念和意图，并通过设计过程、学生的实操过程和最终的作品呈现，给学生以客观、公正、准确的评价［4］。

这部分评价是最基础的评价，是在完成课程一级目标后便可进行的，主要针对所有参与3D创意设计校本课程的学生，更注重其个人学习能力和创作成果的展示。

围绕二、三级教育目标的评价，主要是针对项目式学习的学生的评价。对于其学习内容的评价主要围绕具体项目学生的实操能力、学生收集信息资源能力、学生利用和组织信息与表达能力、学生团队合作能力、项目的创造力和项目表现力等六个维度构建创客教育多元评价系统，并对这六个维度进行不同评价等级的划分，还要根据项目的实际情况，量身定制相应的评价量表，以求更加精准全面地评价学生，充分体现学生的知识能力和创造创新能力。这部分评价更注重学生的创意创新能力、合作能力和综合性学习及知识应用能力的评价，对学生综合素质要求也相对较高。

以上便是我们将3D打印从引进课堂并通过摸索钻研将其转化为我校特色校本课程的开设实施过程。从落地生根到目前小有成果，我们经历了从无到有，从有到精的过程。目前我们已经编纂出《三维创意设计走进3D打印》校本课程系列丛书（在“兰州市中小学教材评比”中获得一等奖），并开展教学。今后我们还将不断完善我们校本课程、评价体系，让我们的特色校本课程更符合社会发展需要、学生成长需要和推进新教育发展的需要。