面向中小学的3D打印综合实践课程的研究与实践

董晨 张楠 乔怡涛 陈忠俊 郎庆阳 黄志东

摘要：根据教育部关于印发《中小学综合实践活动课程指导纲要》的通知，依托辽宁科技学院机电创新实验室3D打印技术，借助普立得科技有限公司提供的3D打印设备，创建3D梦想创意工坊，将3D打印技术引入中小学综合实践课堂，开发3D设计与打印技术课程，编写配套教材，经入校示范授课，证明该课程满足中小学需求，不仅丰富了中小学生的综合实践课堂，更激发了中小学生的创新创业热情。

关键词：3D打印；综合实践；中小学

中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2018）33-0105-02

随着3D打印技术的成熟，其应用也越来越广泛，并且正逐步成为未来的热点[1-2]。教育部关于印发《中小学综合实践活动课程指导纲要》的通知，要求中小学充分认识综合实践活动课程的重要意义，确保综合实践活动课程全面开设到位，并且在设计制造活动推荐主题中明确提出了“3D设计与打印技术的初步应用”。

目前，很多研究人员已经开始探索3D打印技术在中小学教育教学方面的应用[3-6]，然而，将3D打印引入中小学综合实践就显得十分困难。一是缺少3D打印设备；而是缺少3D打印教师；三是缺少面向中小学的3D打印教材。基于以上原因，创建3D梦想创意工坊，开发面向中小学的3D设计与打印技术课程，编写配套教材，通过入校示范授课，为中小学提供全方位服务。

1 调研论证

为了更好地完善教学模式，3D梦想创意工坊成员到本溪市实验中学分校进行3D打印示范授课调研，如图1所示。走进中小学，聆听学校所需的教学模式和知识要求，使得团队成员在课程制定方面目的明确，为后续发展奠定坚实的基础。

2 开发教材

3D梦想创意工坊成员根据中学和小学学生各自的理解能力和接受新知识的能力，分别制定了两套教材。教材是非常重要的授课材料，必须符合学生年龄特点的需求，尤其是面向小学的教材，应以图例为主，这样可以更好地激发学生的学习兴趣，从而有利于提高教学效果。教材部分内容如图2所示。

3 实验设备

为了解决实验设备问题，与普立得科技有限公司签订了合作协议，该公司为团队提供3D打印设备，如图3所示。

4 教学设计

教学设计决定了教学效果，因此，在示范授课之前，详细研究了授课过程的各个环节，具体流程如图4所示。

4.1 PPT课件

根据中小学学生的理解能力，接受新知识的能力，用心挑选整合教学材料，精心制作了可以调动学生积极性，让学生可以更好接受3D打印知识的PPT课件，如图5所示。

4.2 问题导向式教学

选择与3D打印有关的学生感兴趣的问题来引入课程，从而激发学生的上课热情。例如：先给学生播放一段电影《十二生肖》中的3D打印片段，学生倍感震撼，紧接着抛出一个问题，“大家知道这是什么高科技吗？”这种引入方式能够充分吸引学生的注意力，提高教学效果。

在授课过程中穿插一些小问题，有助于保持学生的学习热情。例如：同学们希望将来用3D打印做什么呢？学生们天马行空的想象力彻底爆炸，然后再告诉大家，这些梦想都会实现。这样不仅能够活跃课堂氛围，更能促使学生学好科学文化知识。

此外，可以提前准备一些3D打印小礼物奖励回答问题较好的同学。

4.3 实验演示

授课最关键的部分就是3D打印现场演示，整个制作过程都在学生的视线范围内完成，这种零距离接触，最大程度低加深了学生对3D打印的理解，胜过一切图片和视频。

不要选择过于复杂的模型进行打印[7，8]，而是应该选择一些简单的、大家都熟悉的小模型，如小飞机、小玩偶等。

5 示范授课

5.1 本溪市實验中学分校

2018年5月31日，3D梦想创意工坊到本溪市实验中学分校为七年二班和七年三班示范授课，如果6所示。

5.2 本溪市实验小学

2018年6月14日，3D梦想创意工坊到本溪市实验小学为四年五班和四年七班示范授课，如果7所示。

5.3 示范授课效果分析

两次示范授课过程中，学生反响非常强烈，特别喜欢这种授课方式，对大学生到中小学开展综合实践课十分认可，基本满足了中小学对“3D设计与打印技术的初步应用”要求。

6 结论

本文分析了中小学开展3D打印综合实践的困难，创建了3D梦想创意工坊，在充分调研的基础上，开发出面向中小学的3D设计与打印技术课程，编写配套教材，并开展了两次示范授课。实践证明，所开发的课程及配套资料满足了中小学对“3D设计与打印技术的初步应用”要求，为其他学校提供了新思路，起到了引领示范作用。

参考文献：

[1] 冉龙旭，于国龙，聂小双，余红，张应奎.基于3D打印技术的中小学创新能力培养研究[J].电脑知识与技术， 2018，14（10）：147-148.

[2] 桂亮，金悦，赵卫军，等.3D打印技术在创客实践教学环节中的应用[J].实验技术与管理，2016，33（10）：181-184.

[3] 郑志群，吴玉婷.3D打印技术在中小学教学中的应用研究[J].电脑知识与技术，2018，14（19）：226-228.

[4] 韩奇，种红，魏晓风.3D打印技术在中小学教育的应用研究[J].电脑知识与技术，2018，14（20）：141-142.

[5] 童宇阳.3D打印技术在中小学教学中的应用研究[J].现代教育技术，2013，23（12）：16-19.

[6] KOSTAKIS V，NIAROS V，GIOTITSAS C. Open source 3D printing as a means of learning：An educational experiment in two high schools in Greece[J].Telematics and Informatics，2015：32（1）：118-128.

[7] 韩荣雷，孙雪冬.创客时代3D打印在高校课程开发的应用研究[J].沈阳师范大学学报，2016，34（1）：113-116.

[8] 臧珊珊.面向创客教育的小学3D打印立体化教材的设计与开发研究[D].深圳大学，2017.

【通联编辑：王力】