第一章 引言

近年來隨著科技的發(fā)展和進步，3D 打印已經(jīng)進入了很多領域并發(fā)揮著重要的作用，同時 3D 打印也作為一種多媒體教學手段走入了教育領域，在課堂中為教學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)展推進計劃》中明確的提出要加快 3D 打印技術在兒童創(chuàng)新教育中的應用，鼓勵有條件的學校開展教學實踐，通過 3D 打印培養(yǎng)學生對創(chuàng)新設計的愛好和興趣。同年 8 月李克強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)新作為引領發(fā)展的第一動力。要想讓創(chuàng)新在全社會蔚然成風，應該從教育入手，從小培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識、開拓創(chuàng)造性思維。3D 打印不僅是一種創(chuàng)新的技術手段，，同時也可以通過在教育領域的應用來培養(yǎng)學生的創(chuàng)造性思維。通過 3D 打印技術可以將設計想象變?yōu)閷嶓w物品，因此可以通過它使學生在創(chuàng)新能力和動手實踐能力上得到訓練，從而實現(xiàn)學校培養(yǎng)方式的根本轉(zhuǎn)變。預計在未來的幾年內(nèi)，無論是國內(nèi)基的礎教育、高中教育還是高等教育領域，3D 打印的相關課程將逐漸增多，3D 打印作為一個新型的多媒體教學手段也將被廣泛應用。

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第二章 相關概念及理論基礎

一、相關概念的界定

根據(jù)烏美娜的《教學設計》一書中的闡述，課堂教學設計屬于教學設計大范疇的一個層次，除了課堂教學設計以外，還有教學系統(tǒng)設計、課程教學設計和教學媒體設計。對于課堂教學設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計這一關。筆者認為既然為“設計”就必然要有根據(jù)其特點的分析而得出的規(guī)律可循。課堂教學設計就是要在具體的課程開始前，對課程的內(nèi)容、教學目標等進行詳細的計劃，尤其要對教學方法、教學流程有針對性的設計。使整個教學過程和各個要素之間實現(xiàn)最優(yōu)化的過程。本文的課堂教學設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》的教學設計研究，第二部分是將 3D 打印與小學科學課程整合，利用 3D 打印這種手段輔助教師教學的教學設計。

二、理論基礎

對于 3D 打印參與的教學，3D 打印是作為一種教學媒體的。第一，3D 打印的學習活動需要學生親手操作進行制作，所以能夠為學生提供做的經(jīng)驗。第二，3D打印參與的學習活動在設計完成后，會有一個小組間互相展示的環(huán)節(jié)，在這個過程中，能夠為學生提供觀察的經(jīng)驗。在觀察的時候，不僅僅是學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 打印參與的學習活動能夠把抽象的概念引入到實際的教學中，給學生一個抽象的要求，讓學生根據(jù)這個要求進行設計事物，并完成打印。這個過程是由抽象到具體的過程，也是學生自學和鞏固知識的過程，同時起到了鍛煉學生創(chuàng)造性思維的作用。總而言之，教師在教授學生知識的時候，在對教學過程活動的設計中，要盡可能的依據(jù)具體情況，科學的運用多媒體手段，來吸引學生的注意力，引起他們學習的興趣。新時代的教師要善于運用諸如 3D打印這樣的多媒體手段，讓學生在實踐中獲得學習的經(jīng)驗，體驗抽象和具體相互轉(zhuǎn)化的過程。

第三章 基于設計的學習與逆向思維六步半模型... 11

一、基于設計的學習 DBL....................11
二、BT（Backward Thinking）六步半模型................ 11
三、BT 模型與傳統(tǒng)的教學模型...................13
第四章 基于 3D 打印的小學創(chuàng)造性思維課的課程分析及模型設計..................16
一、基于 3D 打印的小學創(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）教學模型設計...........22
第五章 基于 3D 打印的小學創(chuàng)造性思維課程的教學設計........26
一、課程的選擇.................26
二、3D 打印校本課程教學設計《印章的制作》......... 26

第六章 基于 3D 打印的小學創(chuàng)造性思維課程教學設計的實施

一、3D 打印課程《印章的制作》教學設計的實施

目前 3D 打印校本課程在沈陽市的部分小學中剛剛開展，筆者選取沈陽市Ｘ小學進行實施。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 打印課程對于學生而言并不陌生，尤其對于本次課程參與的 20 名學生進行了挑選和初步的培訓。他們已經(jīng)在過去的課程中能夠熟練的使用 3D 打印筆，每個學生都制作過讓自己滿意的 3D 打印作品。經(jīng)過培訓后，他們能更熟悉的使用 3D 打印機，能夠在教師的指導下完成作品的輸出打印任務。通過接受 3ds Max 軟件的操作訓練，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》教學設計實施的效果分析

從課堂總體效果上來看，學生的參與課堂的積極性很高，課堂氣氛活躍，學生對所學內(nèi)容非常感興趣，大部分學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)課各個教學環(huán)節(jié)的設置，首先通過挑戰(zhàn)的設置，激發(fā)了學生的好勝心和求知欲。在被告知本節(jié)課需要自己設計圖案的時候?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自己的想法和創(chuàng)意，通過 3D 打印的手段，為學生提供了將想法變?yōu)楝F(xiàn)實的媒介，正是由于這個媒介的存在，擺脫了以往學科課程的條條框框的束縛，使學生敢于想象，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生20 人，4 人為一小組，共分為 5 個小組。在學習如何操作三維軟件描繪圖案時，難免存在操作的學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共同完成任務。鍛煉了學生相互合作的能力，和助人為樂的精神，培養(yǎng)了團隊協(xié)作能力。但從總體來看，采用基于 3D 打印的教學設計 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，讓學生大膽想象，通過 3D 打印手段實現(xiàn)想象，對培養(yǎng)學生創(chuàng)造性思維有一定的作用。
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結論與展望

本研究將 3D 打印作為一種多媒體教學手段，從培養(yǎng)學生創(chuàng)造性思維的角度出發(fā)，探索其在小學課堂中的應用.第一，總結歸納了目前國內(nèi)外 3D 打印應用于教學的具體情況，分析了目前國內(nèi) 3D 打印的教學案例和教學設計模型。第二，理清 DBL 和 BT 模型的關系，分析 BT 模型與傳統(tǒng)教學過程的區(qū)別。第三，對基于3D 打印的小學創(chuàng)造性思維課程進行需求分析，提出 3D 打印手段在教學中應用的兩個方向和在培養(yǎng)學生創(chuàng)造性思維上起到的作用。將 3D 打印融入 BT 模型：用基于設計思想的教學過程設計模型（BT 模型）結合 3D 打印手段。通過 BT 模型中重要的“半步”，設計一個從未見過的挑戰(zhàn)，讓學生在動腦設計、動手操作完成挑戰(zhàn)的過程中既能學習知識，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的校本課程《3D 打印初級教程》中選擇《印章的制作》，進行教學設計并實踐。根據(jù)小學科學課旨在培養(yǎng)學生創(chuàng)造能力和科學素養(yǎng)、實踐課和活動課多的總體特點，選擇小學科學課五年級教材第一單元“沉和浮”第四節(jié)《造一艘小船》為例，進行教學設計。

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參考文獻（略）

本文編號：169478