第一章 引言

近年來(lái)隨著科技的發(fā)展和進(jìn)步，3D 打印已經(jīng)進(jìn)入了很多領(lǐng)域并發(fā)揮著重要的作用，同時(shí) 3D 打印也作為一種多媒體教學(xué)手段走入了教育領(lǐng)域，在課堂中為教學(xué)提供了一個(gè)嶄新的途徑。在 2014 年的《地平線報(bào)告》中顯示，3D 打印將會(huì)在未來(lái)的幾年內(nèi)作為一種教育技術(shù)被采納。①在 2015 國(guó)家的出臺(tái)的《增材制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展推進(jìn)計(jì)劃》中明確的提出要加快 3D 打印技術(shù)在兒童創(chuàng)新教育中的應(yīng)用，鼓勵(lì)有條件的學(xué)校開(kāi)展教學(xué)實(shí)踐，通過(guò) 3D 打印培養(yǎng)學(xué)生對(duì)創(chuàng)新設(shè)計(jì)的愛(ài)好和興趣。同年 8 月李克強(qiáng)總理在聽(tīng)取了西安交大的盧秉恒院士的一堂 3D 打印課后提出了“加快發(fā)展先進(jìn)制造與 3D 印”、“推動(dòng)大眾創(chuàng)業(yè)、萬(wàn)眾創(chuàng)新”的口號(hào)隨著 2016 年的到來(lái)，我國(guó)進(jìn)入到“十三五”計(jì)劃的開(kāi)局之年，“創(chuàng)新”被擺在國(guó)家發(fā)展全局的核心位置，未來(lái)五年要把創(chuàng)新作為引領(lǐng)發(fā)展的第一動(dòng)力。要想讓創(chuàng)新在全社會(huì)蔚然成風(fēng)，應(yīng)該從教育入手，從小培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)、開(kāi)拓創(chuàng)造性思維。3D 打印不僅是一種創(chuàng)新的技術(shù)手段，同時(shí)也可以通過(guò)在教育領(lǐng)域的應(yīng)用來(lái)培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性思維。通過(guò) 3D 打印技術(shù)可以將設(shè)計(jì)想象變?yōu)閷?shí)體物品，因此可以通過(guò)它使學(xué)生在創(chuàng)新能力和動(dòng)手實(shí)踐能力上得到訓(xùn)練，從而實(shí)現(xiàn)學(xué)校培養(yǎng)方式的根本轉(zhuǎn)變。預(yù)計(jì)在未來(lái)的幾年內(nèi)，無(wú)論是國(guó)內(nèi)基的礎(chǔ)教育、高中教育還是高等教育領(lǐng)域，3D 打印的相關(guān)課程將逐漸增多，3D 打印作為一個(gè)新型的多媒體教學(xué)手段也將被廣泛應(yīng)用。

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第二章 相關(guān)概念及理論基礎(chǔ)

一、相關(guān)概念的界定

根據(jù)烏美娜的《教學(xué)設(shè)計(jì)》一書(shū)中的闡述，課堂教學(xué)設(shè)計(jì)屬于教學(xué)設(shè)計(jì)大范疇的一個(gè)層次，除了課堂教學(xué)設(shè)計(jì)以外，還有教學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)、課程教學(xué)設(shè)計(jì)和教學(xué)媒體設(shè)計(jì)。對(duì)于課堂教學(xué)設(shè)計(jì)的定義可謂眾所紛紜，但無(wú)論其定義如何，最主要的是理解它的含義并能做好設(shè)計(jì)這一關(guān)。筆者認(rèn)為既然為“設(shè)計(jì)”就必然要有根據(jù)其特點(diǎn)的分析而得出的規(guī)律可循。課堂教學(xué)設(shè)計(jì)就是要在具體的課程開(kāi)始前，對(duì)課程的內(nèi)容、教學(xué)目標(biāo)等進(jìn)行詳細(xì)的計(jì)劃，尤其要對(duì)教學(xué)方法、教學(xué)流程有針對(duì)性的設(shè)計(jì)。使整個(gè)教學(xué)過(guò)程和各個(gè)要素之間實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化的過(guò)程。本文的課堂教學(xué)設(shè)計(jì)將包括具有針對(duì)性的兩種課程，第一部分是面向遼寧省沈陽(yáng)市的部分中小學(xué)校的校本課程《3D 打印初級(jí)教程》中第九章《印章的制作》的教學(xué)設(shè)計(jì)研究，第二部分是將 3D 打印與小學(xué)科學(xué)課程整合，利用 3D 打印這種手段輔助教師教學(xué)的教學(xué)設(shè)計(jì)。

二、理論基礎(chǔ)

對(duì)于 3D 打印參與的教學(xué)，3D 打印是作為一種教學(xué)媒體的。第一，3D 打印的學(xué)習(xí)活動(dòng)需要學(xué)生親手操作進(jìn)行制作，所以能夠?yàn)閷W(xué)生提供做的經(jīng)驗(yàn)。第二，3D打印參與的學(xué)習(xí)活動(dòng)在設(shè)計(jì)完成后，會(huì)有一個(gè)小組間互相展示的環(huán)節(jié)，在這個(gè)過(guò)程中，能夠?yàn)閷W(xué)生提供觀察的經(jīng)驗(yàn)。在觀察的時(shí)候，不僅僅是學(xué)生之間作品的比較和觀察，其中也包括了制作模型與具體實(shí)物之間的觀察，看一看學(xué)生制作出的模型是否符合事物發(fā)展和存在的規(guī)律。這個(gè)過(guò)程鍛煉學(xué)生的思維和觀察能力，提供了良好的觀察的經(jīng)驗(yàn)。第三，3D 打印參與的學(xué)習(xí)活動(dòng)能夠把抽象的概念引入到實(shí)際的教學(xué)中，給學(xué)生一個(gè)抽象的要求，讓學(xué)生根據(jù)這個(gè)要求進(jìn)行設(shè)計(jì)事物，并完成打印。這個(gè)過(guò)程是由抽象到具體的過(guò)程，也是學(xué)生自學(xué)和鞏固知識(shí)的過(guò)程，同時(shí)起到了鍛煉學(xué)生創(chuàng)造性思維的作用�？偠灾處熢诮淌趯W(xué)生知識(shí)的時(shí)候，在對(duì)教學(xué)過(guò)程活動(dòng)的設(shè)計(jì)中，要盡可能的依據(jù)具體情況，科學(xué)的運(yùn)用多媒體手段，來(lái)吸引學(xué)生的注意力，引起他們學(xué)習(xí)的興趣。新時(shí)代的教師要善于運(yùn)用諸如 3D打印這樣的多媒體手段，讓學(xué)生在實(shí)踐中獲得學(xué)習(xí)的經(jīng)驗(yàn)，體驗(yàn)抽象和具體相互轉(zhuǎn)化的過(guò)程。

第三章 基于設(shè)計(jì)的學(xué)習(xí)與逆向思維六步半模型... 11

一、基于設(shè)計(jì)的學(xué)習(xí) DBL....................11
二、BT（Backward Thinking）六步半模型................ 11
三、BT 模型與傳統(tǒng)的教學(xué)模型...................13
第四章 基于 3D 打印的小學(xué)創(chuàng)造性思維課的課程分析及模型設(shè)計(jì)..................16
一、基于 3D 打印的小學(xué)創(chuàng)造性思維課程需求分析..............16
二、國(guó)內(nèi)的 3D 打印課程分析.......................20
三、基于 3D 打印的六步半（BT）教學(xué)模型設(shè)計(jì)...........22
第五章 基于 3D 打印的小學(xué)創(chuàng)造性思維課程的教學(xué)設(shè)計(jì)........26
一、課程的選擇.................26
二、3D 打印校本課程教學(xué)設(shè)計(jì)《印章的制作》......... 26

第六章 基于 3D 打印的小學(xué)創(chuàng)造性思維課程教學(xué)設(shè)計(jì)的實(shí)施

一、3D 打印課程《印章的制作》教學(xué)設(shè)計(jì)的實(shí)施

目前 3D 打印校本課程在沈陽(yáng)市的部分小學(xué)中剛剛開(kāi)展，筆者選取沈陽(yáng)市Ｘ小學(xué)進(jìn)行實(shí)施。筆者記錄并觀摩了這次課程。該校為 3D 打印課程示范校，因此 3D 打印課程對(duì)于學(xué)生而言并不陌生，尤其對(duì)于本次課程參與的 20 名學(xué)生進(jìn)行了挑選和初步的培訓(xùn)。他們已經(jīng)在過(guò)去的課程中能夠熟練的使用 3D 打印筆，每個(gè)學(xué)生都制作過(guò)讓自己滿意的 3D 打印作品。經(jīng)過(guò)培訓(xùn)后，他們能更熟悉的使用 3D 打印機(jī)，能夠在教師的指導(dǎo)下完成作品的輸出打印任務(wù)。通過(guò)接受 3ds Max 軟件的操作訓(xùn)練，能夠基本掌握在 3D 繪圖軟件中對(duì)點(diǎn)、線、面的操作，能繪制基本的形狀和圖案。這些學(xué)生優(yōu)秀的自身素質(zhì)為順利完成本節(jié)課的實(shí)施提供了基本條件。

二、3D 打印課程《印章的制作》教學(xué)設(shè)計(jì)實(shí)施的效果分析

從課堂總體效果上來(lái)看，學(xué)生的參與課堂的積極性很高，課堂氣氛活躍，學(xué)生對(duì)所學(xué)內(nèi)容非常感興趣，大部分學(xué)生能夠做到整堂課注意力集中，全神貫注的思考問(wèn)題、聽(tīng)講。通過(guò)這節(jié)課各個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)的設(shè)置，首先通過(guò)挑戰(zhàn)的設(shè)置，激發(fā)了學(xué)生的好勝心和求知欲。在被告知本節(jié)課需要自己設(shè)計(jì)圖案的時(shí)候?qū)W生們表現(xiàn)的非常興奮，是課堂中氣氛最活躍的環(huán)節(jié)，他們爭(zhēng)先恐后的表達(dá)自己的想法和創(chuàng)意，通過(guò) 3D 打印的手段，為學(xué)生提供了將想法變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)的媒介，正是由于這個(gè)媒介的存在，擺脫了以往學(xué)科課程的條條框框的束縛，使學(xué)生敢于想象，大膽思考，得到了創(chuàng)造性思維的鍛煉。在小組合作方面，本次課堂一共參與上課學(xué)生20 人，4 人為一小組，共分為 5 個(gè)小組。在學(xué)習(xí)如何操作三維軟件描繪圖案時(shí)，難免存在操作的學(xué)生跟不上教師步驟和出現(xiàn)問(wèn)題的情況，這時(shí)同小組的其他成員能夠做到幫助操作的同學(xué)共同完成任務(wù)。鍛煉了學(xué)生相互合作的能力，和助人為樂(lè)的精神，培養(yǎng)了團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。但從總體來(lái)看，，采用基于 3D 打印的教學(xué)設(shè)計(jì) BT 模型較為適合諸如 3D 打印課程這樣的課堂，通過(guò)挑戰(zhàn)的建立，讓學(xué)生大膽想象，通過(guò) 3D 打印手段實(shí)現(xiàn)想象，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造性思維有一定的作用。
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結(jié)論與展望

本研究將 3D 打印作為一種多媒體教學(xué)手段，從培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造性思維的角度出發(fā)，探索其在小學(xué)課堂中的應(yīng)用.第一，總結(jié)歸納了目前國(guó)內(nèi)外 3D 打印應(yīng)用于教學(xué)的具體情況，分析了目前國(guó)內(nèi) 3D 打印的教學(xué)案例和教學(xué)設(shè)計(jì)模型。第二，理清 DBL 和 BT 模型的關(guān)系，分析 BT 模型與傳統(tǒng)教學(xué)過(guò)程的區(qū)別。第三，對(duì)基于3D 打印的小學(xué)創(chuàng)造性思維課程進(jìn)行需求分析，提出 3D 打印手段在教學(xué)中應(yīng)用的兩個(gè)方向和在培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造性思維上起到的作用。將 3D 打印融入 BT 模型：用基于設(shè)計(jì)思想的教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì)模型（BT 模型）結(jié)合 3D 打印手段。通過(guò) BT 模型中重要的“半步”，設(shè)計(jì)一個(gè)從未見(jiàn)過(guò)的挑戰(zhàn)，讓學(xué)生在動(dòng)腦設(shè)計(jì)、動(dòng)手操作完成挑戰(zhàn)的過(guò)程中既能學(xué)習(xí)知識(shí)，又能鍛煉創(chuàng)造性思維。第四，從筆者參與編寫(xiě)的沈陽(yáng)市部分小學(xué)的校本課程《3D 打印初級(jí)教程》中選擇《印章的制作》，進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)并實(shí)踐。根據(jù)小學(xué)科學(xué)課旨在培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造能力和科學(xué)素養(yǎng)、實(shí)踐課和活動(dòng)課多的總體特點(diǎn)，選擇小學(xué)科學(xué)課五年級(jí)教材第一單元“沉和浮”第四節(jié)《造一艘小船》為例，進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)。

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參考文獻(xiàn)（略）

本文編號(hào)：169477