基于3D打印的项目教学法在“创客”培养中的应用

汪咏晓

摘 要近年来，我国创新创业生态体系不断完善，大众创新创业的意识也与时俱进，形成了一种草根创业、大众创业的“众创”环境。在“大众创业，万众创新”的影响下，学校教育的方式方法也发生了巨大的变化。项目教学法是一种为社会培养实用型人才的教育方法，是培养“创客”的有效手段。3D打印是当代制造业极具代表性的颠覆性技术。本文对3D打印与项目教学法进行了简单的概述，提出了基于3D打印的项目教学法在“创客”培养中应用的必要性，并对基于3D打印的项目教学法在“创客”培养中的应用做了简单的分析，希望对我国新时期的教学有所帮助。

关键词 3D打印;项目教学法;创客;应用

中图分类号：B027                                                      文献标识码：A                                                  文章编号：1002-7661（2020）25-0008-02

3D打印技术是传统制造技术的重大革命，是对“大众创业，万众创新”的最好诠释。项目教学法是由教师指导，学生独立操作，自主进行学习的一种教学方法。在新的時代，教育的方式如果不顺应历史的变革发生变化，就难以发挥教育的最大功效。项目教学法弥补了当前教学模式的不足，是一种极具实效性的教学方法，对新时代“创客”的培养具有重要意义。基于此，基于3D打印的项目教学法在“创客”培养中的应用探讨势在必行。

一、3D打印与项目教学法

3D打印是一种以数字模型文件为基础，通过逐层打印的方式构造物体，是制造业极具代表性的颠覆性技术，是传统制造技术的重大革命。中共中央政治局常委、国务院总理李克强曾主持国务院专题讲座，讨论加快发展先进制造与3D打印等问题，由此可见，3D打印技术是培育发展新动能、获取未来竞争新优势的关键领域。3D打印的出现弥补了现今社会物体的弊端，使任何东西都变得有个人色彩，而不是工厂化出来的单一的物体。3D打印应用于学生的教育教学，可以提升学生的兴趣，吸引学生的眼球，培养学生的动手能力，增强学生创新意识，激发学生的灵感，提高教学质量。目前，全国已有不少学校已经开展3D打印教室，基于3D打印进行“创客”培养，开始实践创客教育。

项目教学法既是一种教学方法，也是一种为社会培养实用型人才为直接目的一种人才培养的教学模式。项目教学法是指在教师的指导下，由学生自己操作的项目，独自进行信息收集、方案设计、项目实施和最终评价的教学方法。项目教学法与传统的教学方法是相对的，是对后者的翻转。项目教学法不仅颠覆了传统的教学过程，也改变了传统的师生角色的换位，为学习者构建了丰富多彩的适合个性化发展的学习环境，重新确立了学生在学习中的主体地位，增加学生和教师之间的互动和个性化的接触时间，有利于加强对学生创新思维的培养和自主学习能力的提高。

二、基于3D打印的项目教学法在“创客”培养中应用的必要性

早在2015年，教育部就发布了《关于“十三五”期间全面深入推进教育信息化工作的指导意见》（以下简称《意见》），《意见》中明确指出，有条件的地区要积极探索新技术手段在教学过程中的日常应用，有效利用信息技术推进众创空间建设，探索创客教育、STEAM教育等新教育模式，使学生具有较强的信息意识与创新意识。至此，针对于学生的创客教育应运而生，对“创客”的培养势在必行。

基于3D打印的项目教学法在“创客”培养中的应用，可以让学生在相互学习的过程中不断学习新知识、巩固旧知识，有助于学生知识的建构和内化，让教师的教学更加有针对性，可以满足学生的个性化需求，有利于培养学生的合作精神和自主学习的习惯，提高学生的交往能力和协作能力，锻炼学生的实践能力，提升学生的创新意识和创新能力，将学生培养成“大众创业，万众创新”战略思想下的“创客”。

三、基于3D打印的项目教学法在“创客”培养中的应用

（一）正确认识实践的重要性，构建实践教学体系

要实现基于3D打印的项目教学法在“创客”培养中的有效应用，教师和学生要正确认识实践的重要性，实践能力的高低决定着学生探索问题、解决问题能力的高低，构建实践教学体系。在教学时，教师要注意对学生实践能力的培养，要将实践放在整体知识结构的框架中来认识，有步骤、有目标地培养学生的实践能力。在教师教授理论知识的同时，聘请相关经验丰富的社会人士对学生进行实践教学，用行业的经验和行业的思维支持课程的充实和改进，参与3D打印课程的设计，要经常设计及举行有挑战性和实用性的活动和课程，摒弃单向授课，构建全新的实践教学体系，让学生能够更好、更快地走入职场、走入社会。在这个前提下，学校依托从清华大学引入的一个STEM课程——卡魅实验室，以提高学生的创新意识和创新能力作为最终目标，将原先学生们觉得遥远的3D打印拉进学生的实际学习生活中，把学生的想象变成现实。学校以学生为主体，从教授学生CAD绘图平台软件、艺术相关的基础理论知识开始，让学生体会数字化设计思想，再逐步教授学生3Done、3DMAX等三维软件，结合学生认知发展水平设定每节课所要完成的作品。激发学生以预设的功能为目的，配置激光雕刻机、3D扫描仪、3D打印机等经过改进的配套硬件设施，让学生自由发挥，创新再造，最终把自己的想法变为现实。

（二）明确教学目标，进行课前的有效准备，配置良好的基础设施

基于3D打印的项目教学法在“创客”培养中的应用中，在课程实施之前，教师要明确教学目标，围绕教学目标和教学重难点科学合理地安排学生的项目任务。派给学生的项目任务既要具备一定的高度，又要符合教学的实际，不能无的放矢，要让学生的项目在有限的时间内得到完成，提高学生学习的效率。教师要配置良好的基础设施，进行课前的有效准备，如工作台椅、3D打印设备、多媒体设备等。另外，教师还要为基于3D打印的具体课程配置相应的基础设施，例如，在进行智能吉他模型设计中，要根据创意设计，配置相应的软件，如Rhino、blender、画图3D等，配置主要模块，如手绘草图、画图3D等。除此之外，还要配置相应的USB数据接口、18650锂电池等等。

（三）突破传统教学模式，突出教育创新

创新教育是各级各类教育的共同要求。基于3D打印的項目教学法在“创客”培养中的应用，教师要突破传统教学模式，突出教育创新，培养出具有创新意识的学生。对学生进行课程安排时要注意培养学生的创新意识，促进学生的创新能力。基于此，学校创设了基于3D打印的3D创新设计基础课程，由5个阶段32个课时构成，第一阶段，教导学生认识3D打印并学会在生活中应用。第二阶段，通过对七巧板、纽扣等3D设计原理的讲解与实践，提高学生的创意生活应用能力。第三阶段，通过对挂饰、图章、吹泡泡棒等原理进行讲解，引导学生自主设计属于自己的3D作品，培养学生通过设计实现生活应用的意识，深化描点法三维建模软件的教学使用。第四阶段，通过拱桥、鲁班锁、竹蜻蜓、相框等相关内容的讲解，引导学生进行三维设计，提高学生基于实践的作品改造能力。第五阶段是学生的作品展示及课程的总结。课堂中教师要注意通过组建项目小组等形式让学生在课堂上进行相互探讨、研究，将创意变成实物，培养学生逐步形成以解决问题为导向的创新思维，引导学生在实践中探究科技世界。

（四）确定学生的主体地位，激发学生的学习兴趣

3D打印技术是“创客”培养的重要桥梁，基于3D打印的项目教学法在“创客”培养中的应用，教师要明确学生是教学的主体，要积极转变教学角色，突出学生的主体性和积极性，尽量采取灵活、多变的形式进行教学，不断对学生进行引导，启发学生主动思考的意识，给予学生积极大胆尝试的勇气。另外，在教学中，教师应该集创新教育、体验教育、项目学习等思想为一体，充分发挥学生的好奇心和创造力，激发学生的学习兴趣，打破传统课堂教学枯燥、乏味的缺点，以项目为出发点，让学生独自操作项目，通过对项目的思考，为学生营造一个生动的学习氛围，塑造一个求知的海洋，以课程为载体，培养学生的想象力、创造力以及解决问题的能力。在笔者所在学校的课程中，学生不再是浅尝辄止地使用半成品组装方式来探究学习，取而代之的是“自己动手设计+自己动手制作/组装+自己动手探究”，真正让学生学得深和学得透。其最有特色的“自己动手设计”需要学生在计算机上绘制可直接加工的作品图纸，学生像设计师一样预先思考可能遇到的所有问题，有力地培养了学生的创新思维能力。在接下来的学习中，学生使用自己亲手设计的作品完成“自己动手制作/组装”和“自己动手探究”模块的任务，其乐趣和认真程度，以及对知识掌握的深度是传统科技制作课程所不能比拟的。

四、结论

随着时代的变迁和创新创业的发展，中国应试教育迎来了新的改革，创客教育正逐步渗透到教育领域，并获得师生与家长的青睐。基于3D打印的项目教学法在“创客”培养中的应用，要确定学生的主体地位，激发学生的学习兴趣，培养学生的协作能力，配置良好的基础设施，构建实践教学体系，为国家和社会培养出优秀的“创客”人才。

参考文献：

[1]张海荣.项目教学法在中职3D打印课程中的应用研究[D].广东：广东技术师范大学，2019.

[2]朱荣华，黄风立，张礼兵等.3D打印项目教学法在模具CAD/CAM中的应用研究[J].教育现代化，2017，4（40）：67-69+74.

[3]龚璐璐，曾维康，李云鹏等.项目教学法及3D打印在《计算机辅助医学》中的创新实践[J].中华医学图书情报杂志，2017，26（02）：67-70.

[4]杨自栋，倪益华，姚立健等.基于创客教育的农林装备三维设计教学实践与探讨[J].高等农业教育，2017（01）：75-78.

[5]钟丽霞，胡钦太，胡小勇.3D打印技术的教学创新应用研究：案例与趋势[J].数字教育，2016，2（06）：41-45.