3D打印创客教育中的应用。目前在我国基础教育阶段中可以观察到「儿童年龄越小想象力就越丰富,儿童年龄越大思想也就越封闭,更家缺乏想象力和创造力。」在许多脑科学研究证明中,对学生进行「创新思维」与「创新能力」训练,将会对人的创新发展将会产生一个质的飞跃。3D打印教学课程就是一门已经被实践证明的,对中小学生创新能力培养非常重要的手段。
3D打印技术和创客教育的基本含义概述
3D打印技术作为一种快速成型技术,「设计思维」扮演着个性化创造工具的角色,有利于激发学生学习的积极性和创造性。目前比較前沿的3D打印教育创新应用的课题和项目,主要由创新实验室、创客教育空间以及 STEAM课程组成。
①3D打印技术的概念
3D打印是一种快速成型的技术,对其进行立体构造的物理对象通常以三维数字方式存在。这个技术的原理主要是将实物模型分层为几个薄片,每当新的打印材料产生时,就会通过像粉未状一样的金属或塑料粘贴合成一种新型材料,最后以数字模型文档并加以加的方式进行构造,这种技术就是3D打印技术。3D打印创客教育中的应用。
②创客教育的含义
「创客」是指具有创新思想、独立创业的人。主要指特別热爱科学技术,不以盈利为目的,却努力把自身创意转化为现实的自然人,热于创意设计和制造,并乐于相互分享的群体。创新教育是指:「依据社会主义现代化发展对人的要求,有目的地培养青少年的创新精神、创新能力和创新人格的教育。」创客教育正是创新教育的重要体现。中学的创客教育本质上时对青少年创造性的开发和提升,培养青少年自主学习、自主探究、自主发掘的创造过程。③3D打印教育的发展概述
2015年,国务院发文《国家増材制造产业发展推进计划(2015-2016年)》,文中特别指出3D打印的重要性,并将3D打印技术列入国家战略发展高度,大力推广和普及3D打印教学,高度重视技术型人オ的培养2017年9月,国家教育部印发了《中小学综合实践活动课程指导纲要》,其中「3D设计与打印技术的初步应用」作为推荐主题,亮相劳动技术课课程大纲。2018年1月,教育部印发了《普通高中课程方案和语文等学科课程标准(2017年版)》,其中3D打印被纳入《17-1834普通高中通用技术课程标准》和《17-1847普通高中信息技术课程标准》两大文件中。3D打印在教育领域的应用有助于激发学生的学习兴趣,培养学生的创新实践能力,3D打印走进学校已是必然趋势。
3D打印技术在创客教育中的实践和优势
①培养中学生的自主意识和创新思维
3D打印技术的创新点不仅可以激发学生主动参与学习的积极性,提升想象力和创造力,又能让孩子们真正享受到学习带来的快乐和成就感,从而激发学生的自主意识。其核心是创造力,重点是鼓励学生主动学习,积极思考。在以往的应试教育中,学生因理论课程的压力很难完全投入到科学探索中。3D打印技术的出现从以学科为中心成功向以学生为中心转变,因此实现了学生在课堂的主体地位。3D打印技术引入教学后,学生的学习体验进一步升级,更加重视培养学生的实践能力,体现出其优越性。3D打印创客教育中的应用。
②有助于学生对各学科的深入掌握
3D打印技术把数字化的设计以及虚拟模型在短时间内转化为实物,比如化学模型制作、物理模式制作、地理图形等等,从而实现了3D打印的与中学各学科的结合,使青少年能够在真实的三维环境中学习和思考,近距离得接触计算机建模技术,更深入得了解各学科之间的联系与特点。3D打印技术新奇好玩的特点吸引了更多的青少年参与到这项教学活动中来。学生不仅可以充分展示自己的奇思妙想和设计理念,又可以通过3D打印技术将这种想法实实在在得表达出来,不仅是对自己积极思考、发挥创造性的肯定,又可以使学生获得一种自豪
中学3D打印课程的开展情况和存在问题
3D打印所带来的创客式教育将学生无形的创意变成「看得见的创意」,使学生提高了学习积极性,培养了创新能力,但目前各小学3D打印课程的开展还存在
①3D打印教材和师资队伍难以满足需求
开展3D打印课程的学校多以体验课、社团活动课的形式开展,由指导老师帯领一部分的学生开展非系统化的学习,缺乏体系化的学习教材,存在有很大的复制及普及的问题。目前已有3D打印教材的课本内容不够详尽,课程用书比较缺乏。3D打印作为ー门跨学科课程,需要多学科知识来支撑,教师不仅要熟知3D打印的工作原理、发展历史、应用现状等基础理论知识,还要熟练掌握使用三维建模软件创建三维立体模型以及修复、打印等工作,同时还需具备创客精神,为学生提供有效指导。但现在负责中小学3D打印教育的大多是信息技术教师,且都没有受过专业培训,缺乏经验,难以满足学校3D打印课程开展需求。3D打印创客教育中的应用。
②3D打印课程的开展与实践缺乏一定深度
3D打印技术已经走进了各中小学,但大多数学校只把3D打印机这一输出的工具作为教学中心,線视了学生创新能力的培养。比如对「学」的比重,大于「创」的比重,尚未形成创新机制;其次学生作品多以静态作品为主,缺少同动态构建的整合,造成了学与用的脱轨:再者校园中的3D打印作品,多来源于生活,但再融入生活难度很大。3D打印课程的开展应技术作为为输出载体和创新型教育工具,以解决实际问题为目标进行创意设计,培养学生的全方位素
③3D打印技术在创新教育中的展望与建议
很多研究表明中学生的空间能力和其他学科领域的学习成效联系紧密,常被用于解决回题的评价标准,也是评估学习效率、训练、工作的重要技术。由于电脑具备彩色、移动与旋转、动画及重复显现等功能,能够快速显现各种可能在现实环境中无法复制的二度或三度空间物体或状况,建议使用计算机立体模拟即3D打印技术提升学生的空间能力。我们应当不断完善3D打印教育的创新平台,开发出以创新为基础的个性化学习空间,制造出具备社会价值的创意产品,实现通过创意生活的方式来体验人性化的学习和研究
先进技术和具体学科之间的融合,更有利于对学生创新能力的培养,也是激发青少年自主创新的有效途径。在培育和发展中学生创新能力的教学实践中,提倡通过3D打印技术巧妙得把现代教育技术与创客基础课程相整合,研究并开发出一套结合地方课程的特色中学3D打印创客课程,提升学生的素质教育和创新能力,促进学生的全面发展和健康成长。3D打印教育的创新应用体系应当不断优化技术支撑,完善服务体系支持,拓展学习方式方法使3D打印技术从学术研究中转化成实践应用,成为科技支撑教育创新和演变的必备要素。3D打印创客教育中的应用。
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