摘 要:一時間創客教育在國內遍地開花,3D打印作為其中一種熱門的實踐課程正進入越來越多的學校。本文從三年多的3D打印創客教育經歷以小學創客教育為點,從創客項目選擇、課程定位、課程實施等方面闡述如何推進創客教育。研究認為創客教育是一種全新的教育模式,實踐中會遇到許多的問題,在現有的條件下讓落后地區的學生也能享受優質的先進教育理念還任重道遠。
關鍵字:小學;3D打印;創客教育;STEAM
教育部《關于“十三五”期間全面深入推進教育信息化工作的指導意見》中提出,“有條件的地區要積極探索新技術手段在教學過程中的日常應用,有效利用信息技術推進眾創空間建設,探索創客教育、STEAM教育等新教育模式,使學生具有較強的信息意識與創新意識。”以及教育部教育裝備研究與發展中心把創客教育作為加強創新創造教育研究的中心工作以來。在全社會的推動下,國內開始了轟轟烈烈的創客教育。2016年3月筆者開始在執信小學規劃籌建校園創客教育中心,當時在課程教學內容、課程組織、管理、實驗室軟硬件建設等等都是從零開始。在實踐研究中遇到了比較突出的問題,例如如何找準創客教育內容切入點,有沒有少投入或在現行條件下開展創客教育,課程如何定位,課程與教學如何規劃、實施,如何提升教師適應教與學,等等。幾年的堅持研究讓筆者認識到創客教育是一種全新的教育模式,在現有的條件下讓我們落后地區的學生也能享受優質的先進教育理念還任重道遠,雖然推進中遇到了很多困難,但總的來說收獲滿滿,基本達到了預期的目標。
表1 創客教育的常見項目內容一覽表
項 目 | 最低實現途徑 | 最低投入成本 | 課程支持程度 | 維護性 | 參加競賽成本 | 開展難易程度 |
3D打印 | 安裝3D建模軟件 | 0 | 能支持開源硬件 機器人教育 無人機等 | 0 | 0 | 易 |
切割機 | 購置切割機 | 3000+ | 能支持開源硬件 機器人教育 無人機等 | 0 | 幾十元 | 一般 |
開源硬件 | 購置arduino套件 | 6405(以紅棉創客套件為例) | 能支持 機器人 無人機等 | 幾十至上百(傳感器損耗) | 100左右 | 難 |
機器人 | 購置機器人套件 | 18005 | 不支持其他項目 | 幾十至上千(零部件損耗) | 5000+ | 較難 |
無人機 | 購置無人機套件 | 9805(以大疆無人機為例) | 不支持其他項目 | 幾十至上千(零部件損耗) | 5000+ | 一般 |
考慮到小學生心智問題,綜合投入成本,現有學校實際情況。我們選定以3D打印作為小學創客教育研究的切入點。3D打印以軟件建模為主要學習內容,學校只需要在原電腦室安裝建模軟件即可進行教學。在條件允許下,可以購置一到兩臺3D打印機讓學生能更直觀體驗3D打印的魅力。再有條件還可以建立專門的3D打印創客教室。
二、3D打印創客教育課程定位
依據教育方針、國家課程實施計劃,根據學校的實際情況。我們把3D打印創客教育課程定位于如下:以培養學生科學精神及創新能力為最終目標;以STEAM理念為指導的創新融合課程;強調用中學,學中用的問題解決創新教育,在實踐中培養創新能力;以創客社團為支點,推進全校創客教育研究。
3D打印創客室由軟件及硬件組成,經過過多方論證以及嚴格的篩選,我們確定了本次3D打印創客教育研究的軟硬件。 軟件:采用 3D One三維創意設計軟件。特點:軟件界面簡潔、功能強大、易于上手。提供提供免費的青少年三維創意社區、創客認證等平臺和服務;同時3Done還是中小學計算機軟件大賽3D創意設計制定軟件。硬件:采用國光儀器3D打印機。特點:價格便宜,精度高,速度快,故障率低,而且易于維護。帶熱床,環境要求不高。并且提供售后及使用培訓。
基于布盧姆新教育目標分類學等理論,從學生認知、知識構建、過程優化等方面,結合國家2025的創新教育要求,以STEAM教育理念為設計思路。開發了符合學生實際的實驗教材并進行課程實施。
表2 課程內容及安排(部分)
課時 | 課題 | 教學目標 | 教學重難點 |
第一課 | 初識3D One | S(科學)目標:營造3D打印學習氛圍,通過欣賞3D 作品培養學生的探索科學素養。 T(技術)目標:能夠在www.tianjininindustrypump.com網站上創建賬號。 E(工程)目標:了解3D打印的應用領域,熟練知道3D One軟件界面,尤其哪個是平面網格,知道建模是在平面網格上。 A(藝術)目標:欣賞3D 作品,完成漂亮的作品需要什么工具。 M(數學)目標:欣賞作品的同時了解視圖操作。 | 重 點:在www.tianjininindustrypump.com網站上創建賬號;熟練知道3D One軟件界面。 難 點:在www.tianjininindustrypump.com網站上創建賬號。
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... | ... | .... | ... |
第十課第十一課 | 綜合實踐課1、2(創意家居) | S(科學)目標:從作品模仿到自主創新,讓學生體驗創作過程的艱辛和樂趣,讓學生在模仿中思考,在思考中創新,在創新中成長。 ... | 重 點: 綜合利用所學知識完成主題創新、創作。 難 點: ... |
在教學實踐中我們還借力互聯網,搭建了互聯網+的3D打印創客教育平臺。一是建立湞江學校3D打印創客群。邀請參與學習的學生與家長。讓學習從學校延伸到課外,家庭。家長參與到學生的學習中,更有利于學生的學習。二是建立學習網絡社區。在青少年三維創意社區設立了創客學校。 學生可以在一鍵發布作品到社區;并且利用社區進行學習、借鑒與交流。另外作品會給予一定的虛擬幣,虛擬幣可以兌換實物獎品。極大的提高了學習的積極性。教師也利用網絡平臺進行作品管理。。
在我們開展創客教育時候,在我們地區還屬于比較新的一個教育模式。在區域內,無法獲得或者借鑒成功經驗。因此,為保障研究的順利開展,借助企業為教育服務,也是我們這次研究的一次非常重要嘗試。一是聯合打印機生產廠家 國光儀器 。在執信小學以及韶關市第十三中學為我們免費進行了3次的3D打印專題培訓。培訓不但針對教改教師,也對我區其他教師進行了培訓。開拓了老師的視野,提升了教師的專業化水平。二是聯合韶關市青少年宮,韶關市科教科普中心。舉辦了學生以及我區的教師3D打印創客大賽。利用青少年宮,科教科普中心平臺讓師生走出去,參與到社會實踐中來,讓師生的培養更接地氣。
通過大賽,我區信息技術教師對3D打印創客教育有了全面而深刻的認識。同時也對我們研究的成果進行了較好的檢驗。三是聯合青少年三維創意社區(i3DOne軟件社區平臺)舉辦湞江區3D打印創客教師培訓。借助平臺,我區各學科教師參與到培訓,共有35名教師順利完成培訓,并且獲得“創客導師”榮譽稱號。
實踐證明通過這樣的校企合作,能讓我們的創客教育更順利開展。學生,老師更能從中受益。借助企業資源,我們只用小量費用就實現了學生競賽,教師培訓等大型的活動策劃組織。同時,企業也借助活動擴大了自身的影響。合作共贏,開啟了我區教育培訓的新篇章。
由于創客教育是一個比較新的教育方向,相關的理論,指導意見等不多。因此需要加強理論學習與研究。3D打印也是一個比較新的技術熱點,參與課題的教師對這些技術都是邊摸索邊學習邊教。難免出現一些問題,需要進一步改進教學教法。3D打印耗時太長,無法所見即所得,學生建模與輸出有一定差距。未來需要加大投入,建設完善的3D打印創客實驗室。教學開發資源仍然有所欠缺,需要更進一步整理。
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