运用3D打印提升学生通用技术核心素养

陈毅

随着通用技术课程的改革，通用技术核心素养成为新课程教学的主要目标，那么如何在课程中更好地提升学生通用技术核心素养？新兴的3D打印对此有重要作用。本文就以3D打印与通用技术相结合的项目化课程——“小风扇的制作”为例，讨论3D打印对提升学生通用技术核心素养的作用。

一、引言

3D打印是一种以数字模型文件为基础，运用PAL、ABS或粉末、金属、塑料等可黏合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。随着创客教育在各地的不断推进，很多学校都开设了3D打印课程并建立3D打印社团，各学科也将3D打印技术与课程结合，促进学生对本学科课程的学习，取得了不错的效果。那么普通高中的通用技术课程如何与3D打印技术相结合呢？3D打印技术如何促进通用技术课程核心素养的落地呢？

普通高中通用技术课程是一门立足于实践的学科。随着课程的改革，通用技术课程列出了以技术意识、工程思维、创新设计、图样表达、物化能力为主的核心素养目标，力求培养学生理解技术、使用技术、积极参与技术实践活动等方面的技术素养，培养他们的创新意识和物化能力。而3D打印技术的工作过程是先设计，然后三维建模，再对模型切片，输入打印机打印，最后对作品进行后处理。3D打印的设计与三维建模过程可以提升学生的图样表达、创新设计、工程思维能力;模型的切片、打印、后处理可以加强学生的技术意识和物化能力。项目化课程“小风扇的制作”中，就很好地融入了通用技术核心素养。

二、课程设置

我校通用技术课程采用项目化教学的方式，以项目为载体，采用项目引导、任务驱动的教学方法。课程以小组合作形式展开，进行项目分析、信息收集、方案制订、设计制作、测试优化和作品评价等活动，让学生主动探究、主动获取、亲自体验，从而得到知识、能力、技术方面的综合培养。

比如我在技术与设计1的教学中，分别以粉笔收纳盒和小风扇作为课程的主要项目，带领学生对设计作品的三视图、草图、电脑三维制图等进行探讨。学生通过对粉笔收纳盒、小风扇的设计、制作，掌握了三视图、草图和电脑三维制图的绘制，以及基本的木工工艺、电路设计和3D打印技术，经历了发现问题、信息收集、方案设计、设计制作、测试优化、展示评价等分项活动，对设计的一般过程和各项技术有了一个清晰的认识和评价。

三、遇到的问题和解决办法

经过前期对三视图和草图的学习，通过测绘、讨论和分析，学生能将设计的小风扇的三视图和草图绘制出来，而且设计的样式五花八门。能通过对三维软件的学习，将小风扇的三维图绘制出来，但是当对小风扇进行加工时，却因为设计的尺寸和样式的复杂性，不能很好地将作品打印出来。再加上3D打印出来的零部件有些许误差，设计的作品没有预留线路通道和螺丝装配孔等原因，小风扇的零部件不能进行装配成型。因此在教学过程中，教师要多跟学生进行分析、探讨，要合理地分析整个“工程”，落实到每节课堂。比如，要准确地量取风扇的扇叶等部件的尺寸，要注意预留小风扇导线的通道和所占用的空间，要考虑风扇外壳对风力的影响和产生的噪音，等等。在设计环节，教师要对学生的设计图纸进行分析评价，和学生一起评选出小组内设计最好、最合理的图纸作为后续电脑三维制图的基础图纸。在电脑三维制图阶段，按小组进行绘制，要注意作品各部分连接和装配情况，为打印制作做准备。在打印制作阶段，小风扇零部件切片时，零部件打印摆放位置不一样，零部件的精度也会不一样。在后续的电路连接和装配环节，要注意焊接零部件的顺序和装配顺序。

我校创客中心有20台电脑、7台打印机，在小风扇的制作过程中只能按小组合作的方式进行学习。为了很好地进行教学和制作作品，在项目实施之前就在各班招收部分学生进入3D打印社团，进行前期的三维制图软件和3D打印的学习，从而更好地在各班开展三维设计软件和3D打印教学。这样也培养了一批三维设计软件、3D打印操作熟练的学生，为后续的3D打印比赛人才选拔打下基础。

四、教师和学生的改变

之前通用技术课程的教学大多以理论为主，再加上学生对课程不重视等，课程实施压力很大。这让课程的“地位”越来越低，教师也容易自我怀疑，否定自己，否定科目。实施这些项目化实践课程以后，课程教学状况有明显的改变，课堂也活跃了很多。大多数学生下课以后都不愿离去，而且课后也来学习制作作品，部分学生更是利用三维设计、3D打印去设计班徽、打印零部件，解决生活中的问题，这些改变都让教师和学生激情高昂。

通用技术核心素养的提出有效地指导了高中通用技术课程的教学，通用技术教师不会像以前那么迷茫。随着3D打印技术的普及和发展，3D打印技术在以后的学习和生活中都可能会用到，是学生必须要了解和掌握的一项技术。而普通初高中没有开设专门的3D打印课，所以将通用技术课程与3D打印技术相结合，使学生了解3D打印，并通过实践和制作落实通用技术的核心素养，是一个完美的結合。