校園創客空間：3D 課堂教學模式實踐與思考

【導言】隨著現代科學技術高速發展，3D設計(即三維設計)3D列印技術日趨成熟，讓越來越多熱衷於將創意變為實際行動的青少年踏上「創客」之路;與此同時，相對應的中小學課堂教學模式也發生改變。

筆者作為3D列印設計課程的推動者之一，根據日常的課堂教學在本文主要對創客教育的內涵作出歸納，並探討了3D設計與3D列印兩者間的相互關係，及其對創客教育、在校創新課堂教學的促進意義。

歡迎各位老師與我一起交流討論。

3D列印設計課程教學現場

在創客文化席捲全球的潮流下，創新教育融合信息技術的發展成果，開拓了創新課堂的新模式。

同時，當前信息技術的主流代表——3D列印與3D設計(三維設計)——作為創新教育中的重要工具，給學習和教學帶來了深刻的影響。

如何科學合理地將3D列印與3D設計和學科課程整合，以促進學習效果的最優化，是當前教育技術研究的重點之一。

作為在一線從事3D列印設計課程的教學工作者，我明顯感覺到，實施創新課堂教學模式一個最重要的途徑，就是要從培養創新精神入手，以提高創新能力為核心，帶動學生整體素質的自主構建和協調發展。

創新課堂教學的過程，是一個充分發揮受教育者的主體性、主動性，使受教育者在期間不斷認識、追求探索和完善自身的過程。

因此，在教學過程中要致力於培養學生的創新意識、創新能力及實踐能力，而學習3D設計與3D列印實體的過程，可以建立新型的學習通道，驗證想法，激發無窮創造力。

一、認識創新教育，避免陷入3D列印的兩大誤區

創新教育就是以培養人們創新精神和創新能力為基本價值取向的教育。

在創新教育中，我認為有兩個錯誤的觀念尤其要值得我們注意：

第一，我們的教師容易照本宣科。

「教有法，但無定法」，這裡前一個法就是指教育中的規律和原則，教育教學活動必須堅持和遵循教育規律和原則。

但是，這個「規律和原則」並不是指過去多年來一直沿用的照本宣讀的教學習慣，而是指教育要順應孩子們的自然天性，符合學科的特點。

然而在傳統的數學課、物理課、生物課等課堂上，多數教師一味單向地灌輸枯燥的知識，誤以為創造優秀成績的教學方式是受到多年來教學中的經驗指導。

可是教師本可以通過更合適的教學方式提升孩子們的知識水平。

因為理化生等知識本身就比較抽象，而教師的依書直說更讓課程沉悶不堪，加速孩子們的厭惡感。

同理，若3D設計列印技術只是通過教師在課本上的複述來介紹給孩子們，他們很有可能對這項技術不為所動，錯過主動學習並利用這一高新技術造福人類的機會。

第二，教師容易孤立且放大化地看待3D印表機。

因為人都傾向於記住具體化的事物，很多教師在剛剛接觸3D列印時，腦海中浮現的就是3D印表機，所以教師們很容易孤立且放大化地看待3D印表機本身功能和作用，而忽略了印表機前端：3D設計。

當前3D領域中最活躍的當數3D印表機廠商，他們以推廣3D列印技術的名義，展示他們使用3D印表機做出來的模型。

然而，設備廠商的模型基本上都是從國外的網站上直接下載用於列印的，他們在展示成品的時候往往會忽視模型設計階段的重要性，在一定程度上誤讓消費者認為3D印表機無所不能。

因此目前有的學校對3D列印技術的關注，大多集中在3D印表機。

列印的過程也很酷，但卻了忽略對列印內容創建過程的關注，3D設計創造3D數據模型這一前端重要領域。

沒有3D建模設計文件，再強的3D印表機也如巧婦難為無米之炊。

所以說，走出3D列印兩大誤區，是正確將3D列印技術引進創新教育課堂的前提。

二、融合學生興趣，打造創新實踐的個性舞台

偉大的科學家愛因斯坦曾說： 「興趣是最好的老師」。

古往今來，對於取得優異成就的人物來說，濃厚的興趣總是起到了關鍵的作用。

正是由於他們熱愛自己的事業，他們就更加刻苦鑽研，鍥而不捨最終獲得成功。

對於孩子們來說，「興趣」在認識活動中必不可少的情緒表現，他們對某一事物感興趣，就會願意更深入、更廣泛地認識對他們有意義的這個事物。

而激起孩子們興趣的，則是他們從未接觸過的新科技。

所要教授的這些新科技其實是創新教育的表層內容，更重要的意義是，新事物吸引了孩子們的興趣，讓他們能夠在積極的心態中汲取更多知識，甚至促使他們自主學習，自由探索。

孩子們對3D列印樂此不疲

既然興趣對於教育來說如此關鍵，那麼如何用新科技來喚起孩子們的興趣這個問題自然值得思考。

在數學、美術、科學、綜合實踐等很多其他操作實踐較強的學科中，由於其課堂上的局限性導致教學變得格外枯燥無味。

孩子們不少新奇的想法，受客觀條件所限，大多只能通過說、畫、寫等傳統方式來表達。

但孩子們的各種創新想法是否有效可行，是否科學合理，往往缺乏有效驗證途徑。

孩子們就不知道自己的想法究竟能不能與實際接軌，也就無法提高創新的質量。

與實際接軌如此重要是因為，創新的想法歸根到底要為現實所服務才更有意義。

而類似3DOne這種符合中小學學生特點的3D設計軟體，則能將孩子們天馬行空的構思、創意，通過建模設計出來，最後進行3D列印成實品。

想像力與動手能力相結合，極大鍛鍊孩子們的創新思維，恰恰能填補傳統教育帶來的缺陷，能在課堂外學到課堂內接觸不到的認知體驗。

三、培養創新能力，促進3D技術與教學融合

小學生學習3DOne三維設計軟體

我們在教學中發現，3D創新教育所倡導的教學模式，包括3D創新實驗室是指以中小學3D設計軟體與其他3D印表機及網絡多媒體硬體為主體建立起的3D創新課堂，把網際網路線上的交互和3D設計課堂教學的應用結合起來。

對於傳統的課堂教育，不是簡單的「替代」，而是更深層次的「嬗變」。

那麼孩子們為什麼對這種3D列印設計課程如此青睞?首先因為從引發孩子們好奇心到培養孩子們的興趣，或是激發孩子們的求知與探索精神，3D列印設計課程所帶來的魅力是符合孩子們愛玩的天性。

我在多節3D列印課程教學中深刻體會到一點，非常重要的是，孩子們在玩的過程中，可以潛移默化地提升了各方面的能力。

3D立體空間認知對培養學生的空間想像能力、抽象思維能力等方面具有重要意義。

我們在研究過程中調查發現： 3D列印設計課程，對青少年提高空間認知能力有明顯的幫助。

因此，我們建議在研究3D技術的同時，其中包括3D實體列印技術與3D建模軟體的運用，更應致力於3D技術與教學融合的探索與實踐，其中包括學生創新意識的培養;簡易建模軟體的學習，發展學生立體空間思維;通過3D列印實體的觸覺過程，建立新型的學習通道;引導學生觀察生活，培養學生髮現、解決實際問題的能力。

多位老師同時問我一個問題：為何在創新教育中要更注重3D建模設計這一過程呢?其實在3D創新實驗室最重要的環節，是3D列印的前端設計建模過程，也就是3D設計的模型文件。

沒有連接計算機及設計文件的3D印表機，是沒有用處的。

同時，由於接受教育的對象是中小學學生，所以我們對3D設計軟體的要求，必須是簡單操作、具備趣味性，這樣才能激發孩子們學習動力。

而3D列印設計創意課堂，則為孩子們帶來趣味十足的標準課件，例如生物課的分子模型，化學課的球棍模型，地理課的版圖，數學課的幾何模型……孩子們希望就算沒有任何基礎，也可通過簡單的學習操作，完成繪畫設計，最後3D列印出來。

在教學中，我深刻認識到，青少年3D列印與3D設計的創意課程是創新教育中一種重要形式，也是最根本的基礎教育。

同時由於3D列印僅僅是一種教學載體，我們應當更加關注3D設計列印所能提升孩子們的各種綜合能力。

希望通過3D列印與3D設計，孩子們能不甘落後地沖在科技發展的前沿，直觀地感受新科技新技術帶來的新變化，進而勇當科技潮流的開拓者。

結合3D創意設計軟體3D One，為開展創客教育的學校、機構提供3D設計+3D列印的創新課程方案，打造激發青少年創造力的創客社區。