论文部分内容阅读
摘要：当前关于如何开展3D打印课程的建议和方案很多，教师应如何帮助学生运用3D打印笔将想法变为现实作品。遵循教育的均衡化发展以及教育公平的原则，将学校已有的创客教育和STEAM教育相结合探索一条科技创新教育培养之路。
关键词：3D打印笔;STEAM课程
一.STEAM教育
1.STEAM教育的意义
STEAM教育逐步走进了人们的视野，STEAM教育的理念下，需要综合运用跨学科的方法教授科学、技术、工程、艺术和数学方面的知识，引导学生以综合创新的形式创造世界，培养他们提出问题、解决问题的创新能力。
STEAM教育并不是各门课程知识的简单累加，而是将多学科交叉的内容融合形成有机整体，倡导解决问题驱动的跨学科教育，旨在培养学生的问题解决能力，团队合作能力，设计能力和实践创新能力，深度思考以及自我反思的能力。STEAM是一种重实践的超学科教育概念，鼓励孩子在科学、技术、工程和数学领域的发展和提高，培养孩子的综合素养，从而提升其全球竞争力。
2.STEAM课程的设计
（1）情境化
STEAM课程教学以项目学习为体系，为学习者营造一个真实的问题情境，尽可能加强所要学习的知识、技能与真实世界或者是某个事例的联系，真实情境具备的特征包含了很多的不确定性，甚至是复杂性，这些都能给予学习者应用多学科知识的环境，这与STEAM 教育所强调的面向真实世界的问题的解决相契合。项目的设计基于真实的情境，让学生生活在在生活中遇到相似的问题，能够迅速调动认知，形成思维缜密清晰的工程思维，迅速找到问题的突破口，解决问题。
（2）挑战性
STEAM教育的挑战性既是针对教师，更是面向所有学习者。目前主流的STEAM教育是机器人教育、编程教育、以及3D打印。开展课堂的模式是以项目为主导，做完项目学生自然就会用到综合的知识。学生需要拥有各学科一定的基础知识才能进行跨学科知识运用，那么如何让基础知识教授变得更有趣味性是STEAM课程设计中很有挑战性的部分。挑战任务由学生自主设计并完成，教师发挥引导的作用，这种引导主要表现在引导学生按照工程思维分析问题，解决问题，让学生具备时间意识，成本意识，设计意识和分享意识以及创新意识。
（3）跨学科性
学生为了完成挑战，需要调动各方面的知识，并且在不断尝试以及互相学习中总结经验。教师可以为学生提供必要的平台，学生为了完成挑战自发并且选择性进行学习，因此，STEAM课程的教室必须是开放的，自由和谐的环境，学生学到的不止于教师提供的平台，还可以是更广阔的互联网空间。
3.STEAM教育在校园中的实践
STEAM教育不是一门单独的课程，而是一種可融入各门学科的教学理念和方式。STEAM教育强调学生的自我生成、自我规划、自我管理和动手实践。STEAM核心强调跨学科，问题的来源是教师的设定，学生提出的问题也来自于共同讨论的专题，成果是注重动手实践，注重过程中的尝试和思考，不强调学生一定要有自己的产品。
二.3D打印与智能控制相结合应用于教育
3D打印技术在开展创客教育和STEAM教育时发挥了重要的作用，它为中小学生的学习方式带来新的变革，通过3D打印实体的触觉体验，可让学生的想象变成现实，达到“所思即所得”的教学效果。
用于基础教育的智能控制，多为电子积木和传感器的套件。主要是将智能控制和机械设计结合，发挥学生的创意，设计制作出相应的机械产品。通过相应的传感器来感知环境，通过控制灯光马达和其他的装置来反馈影响环境。将这种智能控制与3D打印相结合，就可以创造出有新意的产品。
3D打印与智能控制相结合的课程，主要是利用3D打印外形，加上智能控制元素，突破纯3D打印课程单调的局限性。例如以智能家居设计的“创意台灯”的设计为主题的活动中，学生用3D打印台灯外壳，利用传感器控制灯的亮度，制作台灯。
三.基于3D打印笔与编程设计的STEAM课程设计的思路和课例
笔者尝试利用STEAM的理念开展三维创意课程，设计课程引导学生以工程化思维进行拓展和创新。教学环节和学生活动如下。以期带领学生走进技术设计的世界，了解3D打印笔和超声波传感器的基本方法和原理，熟练运用逻辑模块提出创作的挑战。
3D打印机需要先进行3D设计建模，再3D打印输出作品，而3D打印笔可以在任何表面“书写”，甚至可以直接在空气中作画。只要把它插上电，等温度达到设定值就可以开始奇妙创作。它基于3D打印，挤出热融的塑料，然后在空气中迅速冷却，最后固化成稳定的状态。学习者通过短短两节课的学习就可以掌握3D打印笔的应用并做出一个像样的作品。
3D打印笔帮助学生思考生活中的问题，把抽象的思维物化为生活中现实的物品的工具，在工匠精神的引领下，将创意变为现实，激发学生的创新思维。基于3D打印笔与变成设计的STEAM课程设计中，学习使用工具是一个过程，不能把课程设计作为软件培训课，更不是一门编程课。在情景化的挑战中，要以学生的自主探索为主。这种STEAM课程给学生的学习方式带来新的思考，使抽象的教学概念更加容易理解，可以激发学生对科学、数学尤其是工程和设计创意的兴趣，带来理论与实践、知识与思维、现实与未来三方面的相互结合。
参考文献
[1]吴澜，巩媛丽.初中阶段系统化3D打印课程：从设计到成品[J]中小学信息技术教育2017，（12）：71-73
关键词：3D打印笔;STEAM课程
一.STEAM教育
1.STEAM教育的意义
STEAM教育逐步走进了人们的视野，STEAM教育的理念下，需要综合运用跨学科的方法教授科学、技术、工程、艺术和数学方面的知识，引导学生以综合创新的形式创造世界，培养他们提出问题、解决问题的创新能力。
STEAM教育并不是各门课程知识的简单累加，而是将多学科交叉的内容融合形成有机整体，倡导解决问题驱动的跨学科教育，旨在培养学生的问题解决能力，团队合作能力，设计能力和实践创新能力，深度思考以及自我反思的能力。STEAM是一种重实践的超学科教育概念，鼓励孩子在科学、技术、工程和数学领域的发展和提高，培养孩子的综合素养，从而提升其全球竞争力。
2.STEAM课程的设计
（1）情境化
STEAM课程教学以项目学习为体系，为学习者营造一个真实的问题情境，尽可能加强所要学习的知识、技能与真实世界或者是某个事例的联系，真实情境具备的特征包含了很多的不确定性，甚至是复杂性，这些都能给予学习者应用多学科知识的环境，这与STEAM 教育所强调的面向真实世界的问题的解决相契合。项目的设计基于真实的情境，让学生生活在在生活中遇到相似的问题，能够迅速调动认知，形成思维缜密清晰的工程思维，迅速找到问题的突破口，解决问题。
（2）挑战性
STEAM教育的挑战性既是针对教师，更是面向所有学习者。目前主流的STEAM教育是机器人教育、编程教育、以及3D打印。开展课堂的模式是以项目为主导，做完项目学生自然就会用到综合的知识。学生需要拥有各学科一定的基础知识才能进行跨学科知识运用，那么如何让基础知识教授变得更有趣味性是STEAM课程设计中很有挑战性的部分。挑战任务由学生自主设计并完成，教师发挥引导的作用，这种引导主要表现在引导学生按照工程思维分析问题，解决问题，让学生具备时间意识，成本意识，设计意识和分享意识以及创新意识。
（3）跨学科性
学生为了完成挑战，需要调动各方面的知识，并且在不断尝试以及互相学习中总结经验。教师可以为学生提供必要的平台，学生为了完成挑战自发并且选择性进行学习，因此，STEAM课程的教室必须是开放的，自由和谐的环境，学生学到的不止于教师提供的平台，还可以是更广阔的互联网空间。
3.STEAM教育在校园中的实践
STEAM教育不是一门单独的课程，而是一種可融入各门学科的教学理念和方式。STEAM教育强调学生的自我生成、自我规划、自我管理和动手实践。STEAM核心强调跨学科，问题的来源是教师的设定，学生提出的问题也来自于共同讨论的专题，成果是注重动手实践，注重过程中的尝试和思考，不强调学生一定要有自己的产品。
二.3D打印与智能控制相结合应用于教育
3D打印技术在开展创客教育和STEAM教育时发挥了重要的作用，它为中小学生的学习方式带来新的变革，通过3D打印实体的触觉体验，可让学生的想象变成现实，达到“所思即所得”的教学效果。
用于基础教育的智能控制，多为电子积木和传感器的套件。主要是将智能控制和机械设计结合，发挥学生的创意，设计制作出相应的机械产品。通过相应的传感器来感知环境，通过控制灯光马达和其他的装置来反馈影响环境。将这种智能控制与3D打印相结合，就可以创造出有新意的产品。
3D打印与智能控制相结合的课程，主要是利用3D打印外形，加上智能控制元素，突破纯3D打印课程单调的局限性。例如以智能家居设计的“创意台灯”的设计为主题的活动中，学生用3D打印台灯外壳，利用传感器控制灯的亮度，制作台灯。
三.基于3D打印笔与编程设计的STEAM课程设计的思路和课例
笔者尝试利用STEAM的理念开展三维创意课程，设计课程引导学生以工程化思维进行拓展和创新。教学环节和学生活动如下。以期带领学生走进技术设计的世界，了解3D打印笔和超声波传感器的基本方法和原理，熟练运用逻辑模块提出创作的挑战。
3D打印机需要先进行3D设计建模，再3D打印输出作品，而3D打印笔可以在任何表面“书写”，甚至可以直接在空气中作画。只要把它插上电，等温度达到设定值就可以开始奇妙创作。它基于3D打印，挤出热融的塑料，然后在空气中迅速冷却，最后固化成稳定的状态。学习者通过短短两节课的学习就可以掌握3D打印笔的应用并做出一个像样的作品。
3D打印笔帮助学生思考生活中的问题，把抽象的思维物化为生活中现实的物品的工具，在工匠精神的引领下，将创意变为现实，激发学生的创新思维。基于3D打印笔与变成设计的STEAM课程设计中，学习使用工具是一个过程，不能把课程设计作为软件培训课，更不是一门编程课。在情景化的挑战中，要以学生的自主探索为主。这种STEAM课程给学生的学习方式带来新的思考，使抽象的教学概念更加容易理解，可以激发学生对科学、数学尤其是工程和设计创意的兴趣，带来理论与实践、知识与思维、现实与未来三方面的相互结合。
参考文献
[1]吴澜，巩媛丽.初中阶段系统化3D打印课程：从设计到成品[J]中小学信息技术教育2017，（12）：71-73