第一章 引言

近年來隨著科技的發(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 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)提供了一個嶄新的途徑。在 2014 年的《地平線報告》中顯示，3D 打印將會在未來的幾年內(nèi)作為一種教育技術(shù)被采納。①在 2015 國家的出臺的《增材制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展推進(jìn)計劃》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，鼓勵有條件的學(xué)校開展教學(xué)實踐，通過 3D 打印培養(yǎng)學(xué)生對創(chuàng)新設(shè)計的愛好和興趣。同年 8 月李克強(qiáng)總理在聽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”、“推動大眾創(chuàng)業(yè)、萬眾創(chuàng)新”的口號隨著 2016 年的到來，我國進(jìn)入到“十三五”計劃的開局之年，“創(chuàng)新”被擺在國家發(fā)展全局的核心位置，未來五年要把創(chuàng)新作為引領(lǐng)發(fā)展的第一動力。要想讓創(chuàng)新在全社會蔚然成風(fēng)，應(yīng)該從教育入手，從小培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識、開拓創(chuàng)造性思維。3D 打印不僅是一種創(chuàng)新的技術(shù)手段，同時也可以通過在教育領(lǐng)域的應(yīng)用來培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性思維。通過 3D 打印技術(shù)可以將設(shè)計想象變?yōu)閷嶓w物品，因此可以通過它使學(xué)生在創(chuàng)新能力和動手實踐能力上得到訓(xùn)練，從而實現(xiàn)學(xué)校培養(yǎng)方式的根本轉(zhuǎn)變。預(yù)計在未來的幾年內(nèi)，無論是國內(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》一書中的闡述，課堂教學(xué)設(shè)計屬于教學(xué)設(shè)計大范疇的一個層次，除了課堂教學(xué)設(shè)計以外，還有教學(xué)系統(tǒng)設(shè)計、課程教學(xué)設(shè)計和教學(xué)媒體設(shè)計。對于課堂教學(xué)設(shè)計的定義可謂眾所紛紜，但無論其定義如何，最主要的是理解它的含義并能做好設(shè)計這一關(guān)。筆者認(rèn)為既然為“設(shè)計”就必然要有根據(jù)其特點的分析而得出的規(guī)律可循。課堂教學(xué)設(shè)計就是要在具體的課程開始前，對課程的內(nèi)容、教學(xué)目標(biāo)等進(jìn)行詳細(xì)的計劃，尤其要對教學(xué)方法、教學(xué)流程有針對性的設(shè)計。使整個教學(xué)過程和各個要素之間實現(xiàn)最優(yōu)化的過程。本文的課堂教學(xué)設(shè)計將包括具有針對性的兩種課程，第一部分是面向遼寧省沈陽市的部分中小學(xué)校的校本課程《3D 打印初級教程》中第九章《印章的制作》的教學(xué)設(shè)計研究，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。

二、理論基礎(chǔ)

對于 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)活動需要學(xué)生親手操作進(jìn)行制作，所以能夠為學(xué)生提供做的經(jīng)驗。第二，3D打印參與的學(xué)習(xí)活動在設(shè)計完成后，會有一個小組間互相展示的環(huán)節(jié)，在這個過程中，能夠為學(xué)生提供觀察的經(jīng)驗。在觀察的時候，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。這個過程鍛煉學(xué)生的思維和觀察能力，提供了良好的觀察的經(jīng)驗。第三，3D 打印參與的學(xué)習(xí)活動能夠把抽象的概念引入到實際的教學(xué)中，給學(xué)生一個抽象的要求，讓學(xué)生根據(jù)這個要求進(jìn)行設(shè)計事物，并完成打印。這個過程是由抽象到具體的過程，也是學(xué)生自學(xué)和鞏固知識的過程，同時起到了鍛煉學(xué)生創(chuàng)造性思維的作用。總而言之，教師在教授學(xué)生知識的時候，在對教學(xué)過程活動的設(shè)計中，要盡可能的依據(jù)具體情況，科學(xué)的運用多媒體手段，來吸引學(xué)生的注意力，引起他們學(xué)習(xí)的興趣。新時代的教師要善于運用諸如 3D打印這樣的多媒體手段，讓學(xué)生在實踐中獲得學(xué)習(xí)的經(jīng)驗，體驗抽象和具體相互轉(zhuǎn)化的過程。

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

一、基于設(shè)計的學(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..................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...........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........26
一、課程的選擇.................26
二、3D 打印校本課程教學(xué)設(shè)計《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)計的實施

一、3D 打印課程《印章的制作》教學(xué)設(shè)計的實施

目前 3D 打印校本課程在沈陽市的部分小學(xué)中剛剛開展，筆者選取沈陽市Ｘ小學(xué)進(jìn)行實施。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 打印課程對于學(xué)生而言并不陌生，尤其對于本次課程參與的 20 名學(xué)生進(jìn)行了挑選和初步的培訓(xùn)。他們已經(jīng)在過去的課程中能夠熟練的使用 3D 打印筆，每個學(xué)生都制作過讓自己滿意的 3D 打印作品。經(jīng)過培訓(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 繪圖軟件中對點、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)計實施的效果分析

從課堂總體效果上來看，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，全神貫注的思考問題、聽講。通過這節(jié)課各個教學(xué)環(huán)節(jié)的設(shè)置，首先通過挑戰(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)計圖案的時候?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)，他們爭先恐后的表達(dá)自己的想法和創(chuàng)意，通過 3D 打印的手段，為學(xué)生提供了將想法變?yōu)楝F(xiàn)實的媒介，正是由于這個媒介的存在，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 個小組。在學(xué)習(xí)如何操作三維軟件描繪圖案時，難免存在操作的學(xué)生跟不上教師步驟和出現(xiàn)問題的情況，這時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，和助人為樂的精神，培養(yǎng)了團(tuán)隊協(xié)作能力。但從總體來看，，采用基于 3D 打印的教學(xué)設(shè)計 BT 模型較為適合諸如 3D 打印課程這樣的課堂，通過挑戰(zhàn)的建立，讓學(xué)生大膽想象，通過 3D 打印手段實現(xiàn)想象，對培養(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)歸納了目前國內(nèi)外 3D 打印應(yīng)用于教學(xué)的具體情況，分析了目前國內(nèi) 3D 打印的教學(xué)案例和教學(xué)設(shè)計模型。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)過程的區(qū)別。第三，對基于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)計思想的教學(xué)過程設(shè)計模型（BT 模型）結(jié)合 3D 打印手段。通過 BT 模型中重要的“半步”，設(shè)計一個從未見過的挑戰(zhàn)，讓學(xué)生在動腦設(shè)計、動手操作完成挑戰(zhàn)的過程中既能學(xué)習(xí)知識，又能鍛煉創(chuàng)造性思維。第四，從筆者參與編寫的沈陽市部分小學(xué)的校本課程《3D 打印初級教程》中選擇《印章的制作》，進(jìn)行教學(xué)設(shè)計并實踐。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)、實踐課和活動課多的總體特點，選擇小學(xué)科學(xué)課五年級教材第一單元“沉和浮”第四節(jié)《造一艘小船》為例，進(jìn)行教學(xué)設(shè)計。

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參考文獻(xiàn)（略）

本文編號：169477