基于STEAM教育理念下的3DOne教学与多学科融合

张赛 南京市琅琊路小学明发滨江分校

3Done软件是探索技术与艺术的入口，它将计算机中的虚拟世界与真实世界相连接，学生可以通过3Done软件去创造实物，这为学生提出问题、思考问题、解决问题提供了新的路径。3D建模设计的重点不是步骤的操作而是学生的创意。2015年李克强总理在政府工作报告提出：“大众创业，万众创新”的理念，在教育层面上可以理解为要注重培养学生兴趣、激发学生创新意识、提升学生综合素养。这正与3D建模与打印教学的重点不谋而合。因此，教师在教学新技术时，应从学生角度出发，多考虑学生未来发展，选择合适的教学模式与方法。STEAM教育正是整合Science（科学）、Technology（技术）、Engineering（工程）、Arts（艺术）、Mathematics（数学）领域相融合的一种培养学生综合素养的教育新模式，是技术与工程教育和艺术人文教育的融合，旨在推动技术驱动的教学创新[1]。将STEAM教育理念和思想融入3DOne教学中，以多学科融合的教学方式，倡导“做”中“学”，有利于培养学生的创新能力。基于STEAM教育理念可以从以下三个方面进行多学科有机融合。

一、基于STEAM教学理念制定3D教学目标

一节课，教学目标既是教学的出发点，也是教学的终点，它是教师对学生达到的学习成果或最终行为的明确阐述。一切教学活动都围绕教学目标为中心开展，使得教学达到预期效果。因此在教学3DOne时要基于STEAM教育理念深思熟虑的制定教学目标。教学目标的制定可以从科学、技术、工程、艺术、数学五个维度出发，多角度思考、多学科融合。

虽然教学目标从以上五个维度出发制定，但是这五个维度的目标并不是简单的叠加，也不是层层递进的关系。教学目标中的科学、技术、工程、艺术、数学五个维度应是并列的关系，它们是交叉融合的有机整体。

二、基于STEAM教学理念设计教学过程

教学过程是有计划的、动态性的过程，在这个过程中教师有计划地引导学生掌握3DOne相关知识、认识客观世界，从而促进学生身心全面发展。基于STEAM教育理念，设计3DOne教学时要使学生知其然更要知其所以然，这必然需多角度观察、多学科融合。

（一）分析几何组成，培养学生数学意识与科学分析能力

生活中的物品都是由一些数学几何图形构成的，教师提供一些具有代表性的物品，比如日常使用的笔，学生通过小组合作讨论、分析、测量等一系列的活动，培养学生数学意识和科学分析能力。

首先，知其特点，通过提问的方式，让学生观察图片说说是哪种笔并说明的理由。学生在说明理由的过程实际上就是归纳圆珠笔的特点，在无形中发现圆珠笔的特点，这也是三维实体图形的特点，数学中的几何图形的特点在无形中已经在学生思维中留下记忆。其次，议其结构，通过观察实物圆珠笔，小组合作讨论科学地确定圆珠笔的各个结构，之所以说科学，是有一定的依据的，这个理由可以根据从内到外、从上到下等依据进行分析，说出理由合理即可。最后探其大小，通过教师的引导与微视频的学习让学生对平面图形、立体几何图形有了进一步的了解，从而更精确的测量出实物各结构的大小。

（二）小组代表汇报，提升学生语言素养

一节成功的信息课必定是师生精彩互动的过程，师生互动过程中，教师要鼓励学生能够表达自己的想法，特别是在小组合作过程中，小组代表同学能够总结并向全班同学展示组内其他同学的讲解。在3DOne教学中亦是如此，规范学生汇报的流程，提升学生语言素养。例如在执教《3D设计之我的圆珠笔》这课时，我要求小组同学在汇报组内的成果时，首先要学生说出自己是第几组的代表，同时在汇报过程中都是以“我们”为第一人称，一方面让汇报者意识到在活动过程中是以团队为单位进行探究活动；另一方面让团队没有发言的同学也能感受自己在团队中发挥的作用。俗话说说者无意听者有心，意旨促进学生高情商表达。其次，给学生一个表达范式，规范学生表达思路，理清顺序关系。在学生汇报测量实体大小环节的时候，小组成员是先通过学习视频发现的知识点，再根据视频中的发现实际操作测量，得出实体的大小。

（三）3DOne设计模型，发展学生工程思维

工程思维是指人们在工程活动及工程研究过程中形成的独特的思维方式[2]。在3DOne软件中建立模型小到一个花瓶大到一座房子，在设计建模过程中都蕴含着工程思维。学生在生活中的一些工程思维如何利用计算机中的技术来实现呢？这就需要教师在教学中合理引导发展学生的工程思维。例如在执教《3D设计之我的圆珠笔》时，使用对比法教学法，将在3DOne中设计的模型与生活中的实物进行对比。

学生根据已有生活经验对比发现模型中存在的问题，并利用信息技术手段来解决问题。理解“技术”的基础上，再次实现“技术”。比如“抽壳”的概念，学生根据已有的经验是将实心的物体进行“掏空”，留下“外壳”，对于计算机命令就可以利用“抽壳”命令完成，可以“掏空”外边缘，也可以“掏空”内部，在基础上理解“抽壳”概念与命令的使用。学生在思考与操作过程中不断提升工程思维能力与动手操作能力。

（四）对比评价模型，感受艺术之美

教学过程中评价是必不可少的过程，它是学生分享3D作品模型后的再认识反思的过程。通过展示不同作品进行对比，感受不同颜色、不同大小、不同造型的圆珠笔给学生带来的视觉之美。在评价过程中自我评价和相互评价相结合。学生先进行自我评价，通过对比其他同学的作品，说说自己作品的有缺点，还想从哪些方面进行改进。学生再进行相互评价，说一说自己最喜欢哪位同学设计的圆珠笔，并说说自己的理由。在评价过程中学生再次认识自己设计的作品，为改进自己的作品而思考与再设计，感受学习信息技术的美好。

三、基于STEAM教学理念设计延伸创意作品

一节3D设计课虽然结束了，但是学生的学习并没有结束。STEAM教学理念横向理解可以在一节课内进行多学科融合，纵向理解可以围绕一个主题多学科教学，也就是说将3DOne设计课延伸到其他学科。

（一）与美术学科相结合，制作创意美术花瓶

众所周知，目前学校的3D打印材料比较有限，而且色彩单一，但是学生设计的作品却是丰富多彩的，3D打印出来的效果并不是非常理想。基于此，我们可以充分利用信息课堂同学们设计的3D作品与美术学科相融合，进行创意手工作品的制作。例如围绕《送给妈妈的花瓶》这课，在信息课上在3DOne软件中设计花瓶，利用3D打印机打印花瓶，在美术课上利用美术知识进行修饰花瓶。如图：在信息课上设计的花瓶，美术兴趣小组上改同学进行了上色。

（二）与劳技学科相结合，制作创意圆珠笔

3DOne教学设计更多的作品是一个个分散的小零件，比如圆珠笔，可以以分为笔壳、笔芯、笔套……那么打印出来并不能像我们现实生活中的圆珠笔那样能够有机组合使用，只能是一个圆珠笔的模型，那么我们可以基于《3D设计之我的圆珠笔》这节课，打印出笔笔壳和笔盖，利用劳技的课，巧妙利用生活中的一些方法将自己设计的圆珠笔模型能够应用于生活，制作属于自己的创意圆珠笔。

总之，基于STEAM教育理念下的3D教学有利于学生科学素养、技术素养、工程思维、艺术素养和数学意识等多方面的综合性发展。但是在教学过程中还需要教师选取贴合学生生活、具有典型性的案例进行教学设计，同时巧妙与多学科相融合，为培养创新人才而努力。