VR与3D打印的深度融合 在初中综合实践活动课中的应用

李岩

【摘 要】VR与3D打印技术的融合应用变革了初中综合实践课程的教学模式。通过两种新技术的使用，学生可以借助VR进行探究，使用三维设计软件和3D打印机将所学的知识和萌生的创意转变为现实成果，并与其他同学进行分享。这种全新的教学模式能够真正培养学生的自主探究精神，提高学生的动手实践能力，为养成学生的核心素养搭建了平台，促进学生的全面发展。

【关键词】VR ；3D打印；深度融合；初中综合实践课程

【中图分类号】G434 【文献标识码】A

【论文编号】1671-7384（2018）02、03-0121-04

近几年，3D打印技术和虚拟现实技术正在以迅雷不及掩耳之势来到我们的面前。创新教育得以快速平稳的发展，这两项技术至关重要。然而，如何能够将两者进行有效地融合，从而最大限度地激发学生的创新思维和能力，全面提升学生的核心素养，是广大科技教师亟需认真思考的。

综合实践活动课程是提升学生实践能力、培养学生核心素养的重要课程类型，探索VR与3D打印技术的交互式教学方法，可以帮助教师提高创新教育的效率，改进和变革教学方法。将这两种前沿技术进行融合，并尝试应用于初中综合实践课程的教学中，無疑是变革综合实践课程教学方式的一种尝试，教学效果值得期待。

根据国家教育部颁布的《基础教育课程改革纲要（试行）》规定，从小学至高中设置综合实践活动并作为必修课程。综合实践活动课程着力培养学生的实践能力、创新思维和社会责任感，承载着新课程的核心理念和改革目标，是新课程改革的亮点。此后，教育部又颁布了《国家九年义务教育课程综合实践活动指导纲要》，对该课程的性质、基本理念、目标、内容领域与实施做了原则性的规定，这需要学校对该课程内容进行校本化开发和实施，这为习惯于学科教学的教师提出了新的挑战。

科技类综合实践活动是一种探究性的创造活动，基于学生的直接经验，联系学生自身生活和社会生活，体现对知识的综合运用的课程形态；是一种以学生的经验与生活为核心的实践性课程。这与VR和3D打印强调体验、注重探究的特点不谋而合。参与VR和3D打印综合实践活动的学生均来自初一年级，共22人。教学设计时希望学生在实践活动过程中达到如下学习效果：（1）能进一步建构活动中涉及的相关科学知识，获得相关基本技能，并且能将科学知识和技能运用于生活中解决一些实际问题。（2）能形成科学探究所需要的能力，包括观察现象和提出问题的能力；提出猜想和做出假设的能力；进行简单实验设计和手脑并用的实践能力；形成收集信息和处理信息的能力；形成科学解释、评价和交流的能力。（3）能增进对科学探究过程的理解。（4）能形成科学的情感、态度和价值观。

活动主题设定

航天事业的发展以及学生综合能力提升的需要，使得航天知识的科普越来越受到重视。特别是我国近些年在航天领域取得的巨大成就，对于培养学生的爱国情怀能够起到极大的激励作用。从学科的角度来说，以往的学科对于航天知识的学习非常缺乏，即使有所涉及也是从学科的角度让学生进行理解，属于知识的传递，少有探究。基于以上原因，本文将初中综合实践活动的主题设定为“我的航天梦”，借助VR中航天器案例的体验激发学生的学习兴趣，并对我国的航天发展史进行自主探究，分组讨论后使用三维设计软件完成中国空间站的建模设计，通过3D打印机打印成型，最终在校内进行学习成果的分享。

VR互动探究

利用桌面式VR便于小组合作的优势，我将学生按4人一组分为五组。组员在组长的带领下，使用Zspace Studio软件，进入“课件探索”模块，在案例包中选择“航天器”选项，可以看到45个与航天器相关的VR课件。其中，包含美国伽利略卫星、阿波罗号运载火箭、挑战者航天飞机、中国运载火箭、国际空间站，以及各种功能卫星。学生可根据自己的兴趣来观察和拆解不同的航天器。软件中对于每一种航天器和每一个航天器不同的组成部件的名称和功能都有比较详细的注解，这对于平时极少关注航天的同学来说是一次非常好的航天器知识体验。学生学习和探究的积极性在本环节得到了极大的提升，教师在此时提出要求——探究我国航天事业的发展史，了解我国航天建设的现状。

学生分组讨论

根据老师提出的要求，学生以小组为单位，利用互联网进行探究。在探究过程中，学生会提出各种与航天相关的问题，而老师则可以将这些问题进行分类和汇总，引导学生进行自主学习。小组成员获得知识后，再通过小组讨论的方式将所获得的知识进行分享，并对知识与信息进行汇总和加工，最终形成组内成员认可的统一内容。这一过程作为学生自主探究的重要环节，要求教师具有很强的课堂掌控能力，既能够激发学生的探究热情，保证学生探究的持续性，又能够有效引导学生的思维聚焦于探究本身，确保其不会发散到其他不相关的活动内容上。学生在完成探究后还需要将所掌握的新知识内化于心，为下一环节的创造性设计打下坚实的基础。

三维设计与3D打印

得益于3D打印技术在教育领域的快速普及，许多学生已经接触，甚至掌握了三维设计软件与3D打印的操作。在此阶段，学生可以根据之前探究的结果进行设计。在活动中学生在了解我国航天发展过程后，结合“航天梦”的主题制作中国未来空间站模型，并用3D打印机打印成型。在分组讨论的过程中，学生已经对空间站的五个舱位（核心舱、实验舱、载人舱、货运舱、连接舱）进行了分工，每个小组承担一个舱位的三维设计工作。

由于需要连接舱将其余四个舱位进行连接，因此，分小组进行三维设计更需要团队协作与配合。在三维设计之初，学生就需要以连接舱为中心，统一设计尺寸。这一环节培养了学生的团队协作能力。设计完成后，使用3D打印机打印成型，并用丙烯颜料上色。

学生成果分享

作品完成后，同学们非常兴奋。毕竟，从对航天知识的一知半解到合作完成中国空间站模型的设计制作，再到对祖国航天精神的自豪，完成了一个质的飞跃。然而，这还没有结束，这么棒的实践活动需要向全校的同学进行推广。因此，在综合实践活动汇报展示时，学生们自己制作PPT，自己安排汇报顺序，自己设计汇报形式。带着兴奋和自豪，他们向全校同学展示了学习的过程和成果。

效果讨论

学生完成“中国空间站”的作品后非常兴奋，而且这种兴奋是一种持久的体验。在VR尚未普及的今天，学生们能够有机会亲自体验和操作感到非常幸运。与此同时，他们对于全新的教学技术充满着期待，希望能够一展身手。这种期待对于激发学生的学习兴趣是非常有益的。传统课堂教师讲、学生听的教学方式很难照顾到每位学生的独特性。而这种借助先进教学技术，引导学生自主式探究的教学方法可以给予学生充分的自由，让他们能够在规定的主题内获取自己感兴趣的知识和信息。这是改善教学效果、提升学习效率的重要保证。相信学生在这次综合实践课中所收获的不仅仅是持久的兴奋，更多的是对知识持久的掌握。

过程反思

教育部的《基础教育改革纲要》中明确将初中综合实践课程定位在培养学生实践能力、创新思维和社會责任感。这就需要教师适应时代发展，主动改变教学模式，以学生为主体，以实践为方式，以创新为目标。本课程中，以VR为手段，激发学生的学习兴趣和探究欲望；以分组讨论为重点，引导学生自主探究和集体思考；以3D打印为工具，帮助学生将自己的创意设计变为现实；以成果分享为巩固，促使学生将所学知识内化于心。这四个环节归纳为四个字：学、探、做、享，很好地兼顾了学生的全面发展。

随着科技的发展，很多高科技手段将逐步应用于教育领域。然而，不可否认的是，教育技术是手段，而教师对学生思路的引导和对课堂进程的把握永远是最重要的。作为教师，只有不断地学习和思考，才能够把握好课堂，引导好学生。我相信，VR与3D打印在初中综合实践课程中的应用只是开始，未来将逐步渗透到各个学科，让我们一起期待吧。

参考文献

[1]方东菊. 浅谈虚拟现实[J]. 科技展望，2016（18）：303.

[2]姜锋霞，孙越，李瑞光.虚拟现实在教育教学中的应用浅析[J].课程教育研究，2014（2）：225-226.

[3]郭元祥. 综合实践活动课程设计与实施[M]. 北京：首都师范大学出版社，2001.

[4]陈树杰. 综合实践活动课程引论[M]. 北京：首都师范大学出版社，2010.

[5]李臣之. 浅谈综合实践活动领域开发[J]. 课程·教材·教法， 2003（6）：10-15.

[6]董子凡. 3D打印：将虚拟“打”进现实[J]. 科技生活，2012（23）：5-6.

[7]蔡恩泽. 3D打印颠覆传统制造业[J]. 中国中小企业，2012（11）：46-47.