创客教育:3D打印培育创新思维的6个关键

avatar

                            该文由开远市乐白道小学肖剑波老师供稿。他拥有精湛的3D设计水平，引导学生通过3D One这款青少年三维创意设计软件，挖掘更多生活的趣味和美好。本文他更是结合自身的教学经验分享3D创意设计和3d打印如何在校园有效地进行实施!
             3D打印技术是一项非常具有前瞻性的技术，未来应用前景十分广阔，国际上科学技术水平较为先进的国家，学生的技术课程中早已引入了“3D设计与打印技术”，2015年8月21日国务院总理李克强主持国务院专题讲座：“讨论加快发展先进制造与3D打印等问题”。国家已在发达地区开展了校园3D打印教学探索，我们云南也非常重视这一技术的引入，2015年暑假，省教育厅组织了“云南省中小学教师骨干3D打印集成系统”教育培训，并在云南省“全面改薄”项目中向全省中小学配发3D打印集成系统。3D打印走进了普通校园，有了设备，3D打印系统的应用，3D软件的使用，3D设备的管理，教学内容，这一系列的课题亟待探索和研究，笔者在通过实践与总结，对3D打印进校园，提出一些建议。
        一、普及3D知识，认识3D打印
        3D打印技术是一项非常先进的技术，未来将广泛运用于医疗、建筑、教学各领域及日常生活中。现在，3D打印来到校园，大家都感到新奇，惊叹之余，不禁会说：“用它来做什么?怎么用这机器?难道只是打印几个玩具吗?打印出来的这些模型，街上也能买到……”3D打印是一个新事物，我们不了解它，就要去学习，认识它。学校对教师和部分学生进行培训，普及3D打印的相关知识，提高师生的对3D打印的兴趣。
        二、会用、会管3D打印设备
        要会用，会管这套设备，首先，我们得了解这套设备，整套3D打印集成系统包含3D桌面打印机、3D扫描仪、3D软件、扫描仪升降架、转盘、电脑及部分维护工具、耗材。
        根据这套设备的特点，学校在安放设备的时候尽量选择稍宽畅，采光好的场所摆放。建议摆放到学校电脑室，这主要考虑到日后进行3D建模教学时，可以充分利用学生机，让3D教学与信息课有机结合起来，同时也是提高设备的利用率。由于3D打印对设备要求高，所以这次配发的设备配置都比较高，特别是电脑，CPU、内存、显卡等硬件都能满足教师机的要求，完全可以作为教师机，既方便日后的3D教学，又可在机房建设中节约资金。
        3D打印机是精密仪器，遇到故障时不可盲目拆修，最好先咨询一下相关技术人员，平时操作时候，管理员要注意积累经验，能排除常见故障。比如打印过程中打到一部分的时候，吐丝不畅，丝不能粘连到模型上，首先注意检查丝盘是否出现缠丝，缠丝可能导致进丝不顺利，从而导致吐丝不畅，或者进行设备校准。不能顺利进丝或退丝，是最常出现的故障，根据打印机进丝的原理，可将丝头剪成斜口，待快达到进丝温度时用手辅助送丝，一般能解决故障。使用过程中可能会遇到种种问题，管理员只要多动脑筋，或者向技师、同仁虚心求教，绝大多数问题是可以解决的。
        三、选好3D软件，让3D打印走进孩子心中
        3D打印系统里包含几款3D设计软件，其功能很强大，能满足日常教学需要，其中Meshmixer主要对扫描模型进行修复，Tinkercad主要用于建模。关于这两款软件的使用，培训资料上有详细的讲述，且从笔者的实践经验谈谈建模软件Tinkercad的运用，Tinkercad的功能很丰富，对模型的处理比较细腻。但Tinkercad是一款国外的软件，我们在使用的时候，需要汉化，汉化后，容易出现一些问题，比如在建模过程中软件可能自动关闭，操作者只好每操作一段时间就保存一下，以防软件关闭，模型没能保存。
        在中小学教学中运用的3D建模软件，有没有一款适合中小学生使用的国产软件，笔者同发达地区的创客导师，一线教师交流过程中，认识了3D One，经过详细的了解和运用，3D One的确是一款很适合中小学生使用的3D软件， 3D One软件在设计的时候针对初学者的特点，运用了比较直观的视图，介面清晰，各项功能都有对应的视频教程链接，可以帮助学习者及时解决问题。尤其值得一提的是3D One有各种版本，能满足学生机系统不一的要求，免费的家庭版可供师生安装到家庭电脑上，课外学习。3D设计软件比的就是服务，3D One在这方面做得很好，他们通过QQ群及时解决学员的困难，组织讲师定期在QQ群中进行视频授课，同时邀请技术好的老师和学生做创客导师，给学员更直接的帮助。
        四、校本教材的开发
        开设一门课程，我们得解决学生学什么，老师教什么的问题，由于3D打印课程刚刚进入学校，没有现成的教材可供学校使用，笔者在参考了北京等地学校的3D打印校本教材，综合一些3D打印软件公司设计的教材后，觉得编写校本教材也不难，就是把操作步骤和技术要领写下来，辅以软件截图构成，笔者以《扫掠功能巧制弹簧》为例简要介绍：
        1.打开3D One;
        2.在画面中心点插入一个六面体，长20mm,
        宽20mm，高100mm;(如图1)
        3.运用扭曲工具将六面体扭曲1200度;(如图2)
       

创客教育:3D打印培育创新思维的6个关键

        ……
        8.打开扫掠工具，把圆沿曲线扫掠出弹簧，删除扭曲的六面体;(如图6-8)
       

创客教育:3D打印培育创新思维的6个关键

        图文结合的方式开发出的校本教材，对学生学习有明确的指导性。
        五、微课在3D教学中的应用
        微课以视频的方式向学习者展示某个知识点或者某项操作技能的特点非常符合3D建模的教学。课堂时间非常有限，课后又容易忘记，所以微课的应用就能很好弥补3D建模教学的不足，笔者在带学生进行设计的时候，边讲边用录屏软件把操作过程录下来，边录边讲解，然后把视频发布到视频网站，将视频链接分享给学生。课后，学生可以通过电脑，手机等观看微课，自主学习。
        六、校园创客
        创客的意思就是努力把各种创意转变为现实的人，3D打印进校园，一个很重要的目的就是培养孩子的创造力，大人的思维总是受现实的限制，孩子要自由得多，3D打印课程能让孩子的天马行空“变现”。一次在教一个六年级的孩子设计QQ企鹅时，笔者按照腾讯的方案把小企鹅黑白相间，身材浑圆，样子很萌，孩子很喜欢，等他开始自己设计的时候就把企鹅的脑袋和身子给分开了，问他为什么?他说他设计的企鹅是未来科技，脑袋是磁悬浮的，能三百六十度旋转……多好的创意啊!我们开展的3D教学，培养了孩子创造力，使他们成为校园创客。
        3D打印来了，需要学校以开放积极的态度接受这一新事物，给予多方面的支持，需要老师用心去研究。3D打印让孩子更接近自己的梦想，3D打印，我们共同去探索和研究，让3D打印走进我们的校园，走进我们的生活。
            

(责任编辑：中国3D打印网)