让创意实现成为学习过程——人大附中《3D打印技术与科技创新实践》精品校本课程

李作林/文



让创意实现成为学习过程
——人大附中《3D打印技术与科技创新实践》精品校本课程

李作林/文

引言：

培养具有国际竞争力的社会未来人才，是现代课程改革的重要使命，而校本课程则是挖掘学生潜力，培养未来人才的重要途径与形式，人大附中在其校本课程开发过程中，以学校教育的受教育者（学生）为主体，以教师为学校教育的直接实施者，构建起了融合学校和社会课程资源的课程开发决策机制。人大附中校本课程丰富多样，因篇幅有限，只能从众多精品校本课程中呈现一隅。

《3D打印技术与科技创新实践》课程关注学生全面发展，注重在学习过程中培养学生的技术素养与创新能力，它与数学、物理、化学、信息、生物、工程等学科紧密配合，具有很好的综合性、创新性、实践性。经过三年的实践与探索，开发了12节3D打印系列微课程，在网络上供学生学习。自课程开设以来，学校先后有四百余名学生熟练掌握了3D打印技术，并能进行创意设计。很多学生接触了该项技术，从而产生了浓厚的兴趣，在研究的过程中克服种种困难，他们收获的不只是知识，还有对科技创新的情感体验。

加拿大教育学家富兰（Fullan）曾经指出课程实施是“使变革成为实践的过程”。《3D打印技术与科技创新实践》正是在校本实施过程中，让学生的创意实现成为整个学习的过程，从中获得学习的乐趣。

课程目标

● 了解3D打印技术的相关知识，包括3D打印的技术原理、打印机的工作原理、未来发展趋势等；能熟练使用一款三维设计软件进行计算机辅助设计，将创意通过打印机变成现实；培养设计理念和技术素养；

● 通过动手组装3D打印机，了解打印机的结构原理、机械原理，并能够进行结构创新，提高动手能力；了解并掌握FDM3D打印技术，能够将创意变成现实，.

● 了解3D打印技术的发展以及给人们生活带来的变化，感受技术创新的魅力。了解我国3D打印技术的发展以及3D打印技术对人们未来生活带来的影响，产生时代责任感。

教学内容

第一部分：《3D打印技术的时光隧道》，简述3D打印技术的由来与发展。

第二部分：《3D打印的技术详解》，了解当前3D打印常见的技术原理以及该项技术在各领域的发展趋势。

第三部分：《3D打印机的使用》，尝试打印自己的第一个作品。

第四部分：《3D打印机的结构》，了解常见桌面型3D打印机的结构，掌握结构构成及工作原理。

第五部分：《动手制作3D打印机》，亲自动手做一台3D打印机，感受DIY的乐趣。

第六部分：《3D打印机的自我复制》，用3D打印机自我复制3D打印机。

第七部分：《3D打印技术与科技创新实践》，介绍3D打印在模型、工艺品、智能机器人创造、机械模型、医疗器材等相关领域的应用。

第八部分：《3D打印未来遐想》，3D打印技术的发展与未来。

课程实施

课程分社团活动、学校选修课、高级研修三个层次，形成了相互补充、普及与提高相结合的实施途径。

社团活动：组织同学自发成立3D打印社团，通用技术教研组13位教师担任社团的义务导师，现有成员六十余人。其宗旨是在全校范围内推广3D打印技术。3D打印社建立了微信群及公众号，并定期推送相关信息和培训内容。社团管理相对自由，学习内容也由同学们自己拟定。

校本选修：每周三下午两节课，主要招生对象是初中学生。教学任务是普及3D打印的相关知识，让学生能够熟练使用3D打印机，了解打印机的基本工作原理以及结构常识，并能够学会用一款三维软件进行计算机辅助设计。

高级研修：每周四下午三节课，主要面对高一、高二学生展开相关教学任务。相对于校本选修课，高级研修课更注重3D打印技术本身的技术创新。课程以项目驱动为主要的教学方式，由教师指导学生自主研究。研修课上学生需要广泛了解3D打印技术的基础知识，自己选择研究方向并制定研究计划。目前，同学们研究的主要内容有大尺寸3D打印机的设计与探索、巧克力打印机的研制、三维扫描技术应用、3D打印与数码影像等相关专题。每个专题有3至5个学生为研究团队，定期进行项目进展汇报，体验科学研究的整个过程。高级研修课还聘请清华大学、西安交大、北京航空航天大学等专家教授作为指导专家，为学生创新研究提供支持。

课程创新点

第一，课程建立在学生的兴趣和学习需求基础上。当学生们对某些方面有了浓厚的兴趣和学习愿望，人大附中就会积极创造条件帮助孩子们实现梦想。

第二，课程的建设由点到面，注重普及与提高相结合。课程建设之初，只是以选修课的形式进行，取得一定经验后，面向全校师生介绍“3D打印就在身边”的理念，选修课程全面展开。学校又尊重一些同学的需求开设高级研修课，尽最大可能做到普及与提高相结合。