儿童3D打印在小学创意课程中的应用与创新

1、儿童3D打印：在小学创意课程中的应用与创新古北京3D打印食物DIY儿童厨艺小学课外活动一小学课外活动的发展现况中国现有的小学课外活动课程大约涵盖了综合绘画、趣味数学、黏土制作、花卉种植、烹饪厨艺、音乐、体育等。以北京总学生人数为400多人的三里屯小学为例，参与课外活动课程的学生人数只有59.6%(图L图2)。在2015年，教育部将鼓励有条件的中小学按总课时的11%开设艺术类课外课程(xin,2014)o虽然政府鼓励学校开设课外课程，但在数量上还是不够多，从校外培训机构和校内开设的课程的对比显示，校外培训机构开设的课程在数量上远远高于各小学，而且普遍受到学生们和家长们的欢迎。以上数据显示小学课外

2、课程缺乏的事实，也意味着它有着很大的发展空间。1.1儿童3D打印成为儿童教育热议话题最近，儿童3D打印作为课外活动课程成了一股热门而且备受关注的新闻。去年底，名为“南极熊3D打印网”的教育公司推出针对中小学的3D打印教材神奇的3D打印(图3),标志着中国儿童3D打印教育的开始，在3D打印还并不为很多人了解的中国，“南极熊3D打印网”作为“中国第一本3D打印入门教程”，为中小学科技教育注入了一股崭新活力(Phoenix,2014)o同年七月，一个名为Printeer的儿童3D打印机在美国众等网站出现了，这台面向中小学的3D打印机的零部件可以透过本身机器打印让孩子们自己组装(图4),同时容许任何年

3、级的孩子们参与制作，让孩子们接触3D打印的时候，从机器本身的组装开始学起(Krassenstein,2014)。二3D打印进入北京小学的课外活动3D打印技术被誉为“第三次工业革命的重要生产工具”，在教育领域中的发展将会在未来几年中逐渐普及。新媒体联盟(NewMediaConsortium,NMC)在2013年地平线报告中，首次将3D打印技术列为教育领域未来4-5年内普及应用的创新型技术。当前3D打印不再是成人设计师的专有权利了，越来越多新闻显示，儿童3D打印教育正在逐步往科技馆、博物馆、学校等地开展(Pringle,2015)。美国的3DSystem公司于2014年实施了MAKE.DIGITA

4、L计划，该计划提供集成了工具、软件和课程等各种奥源的完整系统，从而逐步形成了成熟而健全的3D打印教育体系，使各个层次的学生和教育机构都能从中受益。诸如此类的丰富特色课程资源和产品，将3D打印以一种简单、有趣的方式带入小学课堂。2.1 小学课外活动课程引进3D打印技术胡迪科普森(HodLipson)所写的3D打印:从想象到现实2013(Fabricated：TheNewWorldof3DPrinting2013)一书中提到了“边学边做”的这个新的课程概念。3D打印技术进入小学课外活动课程具有很多优势，首先它可使课堂上原本所教授的内容变得新颖，让“一面学一面动手做”的课程成为可能，同时也有利于一些

5、不同学科的知识进行整合，培养学生的综合素质，如设计能力，批判性思维，问题解决能力等，逐步上升到抽象的学习经验。2.23 D打印技术应用在北京的小学做了什么？2014年12月北京市政府的“3D打印机播种计划”开始启动，各小学纷纷开设了3D打印体验课程，北京市目前已经有数十所小学配备了3D打.印。中国3D打印创新教育工作组委会计划以北京大中小学为起点，捐赠10万台打印机，并且逐步扩张到全国范围（中国新闻网，2014）o（图5）除此之外，民间的商业化打印课程也开始逐步往小学校园内推展，成为这波儿童3D打印教育的先驱，像苏必利尔儿童乐园,嗨屋3D打印体验店等相关的3D打印培训机构，已经在多所小学开设了

6、3D打印工作坊课外活动课程。2.24 3使用3D打印技术来辅助课外儿童厨艺课如同“3D打印工作坊”，“儿童厨艺课”也是课外活动课程的一个新的方向，它让学生们认识各种食材、学会食品烹饪过程、了解食物营养搭配、并且透过食物设计与食物装点了解进食文化。北京这样的一线城市里，各种不同的私人教育机构也有着自己的儿童厨艺课，它们是“亲亲袋鼠儿童”、“北大学园幼儿园"、和“家盒子（FamilyBox）”等（图6）0家盒子（FamilyBox）作为定位幼儿与儿童全人教育教育的北京私人儿童教育机构，它的教育目的为了培养孩子的动手和自理能力与增进亲子关系，课程中安排了制作三明治、饼干、蛋挞、冰激凌等环节

7、。让家长主动全程参与、承担家庭教育角色、借此培养儿童创意能力与社会感。然而，目前中国常见的儿童厨艺课的教学目标和理念都仅专注于传统食物制作，尚未使用3D打印作为辅助教学手段。在美国，3D打印制作DIY食物也没有广泛的用于教学，但是已经有个人尝试使用3D打印来开展食物DIYo一个专注于3D打印创意的BarnaculesNerdgasm网站（图7）,在上面有不少关于3D打印创意食物DIY的视频。主持人使用简单的软件制作出有趣好玩的数字模型（模具），然后使用3D打印机快速打印出来，制作出有趣的动物饼干。三“丁丁打印”在北京小学的实践“丁丁打印”是一个以3D打印技术为基础的创新型课程品牌（图7）,它是

8、“北服小学工程”的众多课程之一，“北服小学工程”则是北京服装学院的老师们为北京市定点小学所开设的艺术课程、社团与课外活动课程。当前的“丁丁打印”重点放在3D打印DIY食物，在课程当中引导学生运用3D打印工具，制作出食品以及与进食相关的器具，把制作食品与进食的趣味性融入儿童的创造过程中，借此提高学生的学习参与度。3.1课程设计理念丁打印”的课程设计理念是从食物与生活的关系出发,再融入3D打印技术。因此，与其说是学习，它更像是一个透过“食物”这个主题来传递生活方式的体验过程。课程进行中，老师将食物的储存(FoodStorage)、制作(FoodProduction)、装点(FoodDesign)、

9、食用(FoodConsumption)等知识点平均分配，让学生们透过学习进行食物的创作。相较于一般3D打印课程，它的课程开始并不特别重视打印物件的设计，而是让学生们更多接触厨艺。这样特殊的课程设计，源于一个简单的思考点，那就是：“我们是否可以将课程的重心放在食物的创作(Create)而非3D打印的创建(Build)”？(图8)3.2 创作(Create)而非创建(Build)在“丁丁打印”的课程尚未正式开展之前，我们曾经尝试使用Paintshop这款3DAPP来辅助教学，当时孩子们透过APP设计完后打印出来的物件就只能有戒指、项链、和字体等选项。这些物件和生活的特定主题脱节。Paintshop

10、就好似3DMax这样的建模软件，通用而且干燥，难以和食物产生密切关联，充其量它就是硬件厂商提供的一个创建(Build)模型的工具。相反，“丁丁打印”的课程设计更希望重视孩子们的“创作(Create)”。如同米兰设计师AstridLuglioz的作品,去年他在CASAfacile杂志上面发表一系列3D打印食器(Thinunesch,2014),其中的开胃菜台子(AppetizerHolder)设计精巧而且简单。Luglioz的关注点就是饮食与生活的关联，这点和“丁丁打印”的设想不谋而合，课程的学习重点不应该只有3D打印，更重要的是食物设计与生活的关联。3.3 课程安排从2014年10月开始实施的

11、课程，先后进行了三次，对象是北京市小学五年级学生。利用3D打印食物模具制作食物。在学习过程中，孩子们与家长一起参与制作，一起设计并打印出有趣好玩的小模型来装点自己的食物，分享自己的原创设计。让传统中国食物的制作课程变得充满趣味性和互动性，增强学生们的社交能力和团队协作能力。不同于其他3D打印课程，“丁丁打印”具备四个创新点(图9),即：1 .亲子参与性(ParentalInvolvement)2 .娱乐性(Entertaining)3 .强调打印与生活的融合(PrintingAsPaitofOurLife)4 .中国美食文化(ChineseFoodCulture)制作月饼(第一次课程)：(图1

12、0)与中国传统节日中秋节相结合，将传统月饼重新演绎，制作出自己喜欢的不同月饼造型。在实际操作环节的创新点在于学生们可以在现有的3D打印制作出的月饼模具中，选择自己喜欢的模具来制作月饼，而非传统的月饼制作模具。在糕点老师的指导下，学生自己制作出不同口味的月饼，烘烤成型后献给现场参与课程的父母们品尝，并父母们体会了孩子的感恩和他们劳动的价值。(图11)制作年糕（第二次课程）：将中国食物文化重新演绎，制作出创意节气点心，让学生在学习3D新技术的同时更加深入地了解中国传统节气食物文化的精髓。实际操作环节的创新点在于学生不但可以利用手中的3D打印模具制作年糕，而且可以使自己喜欢的3D打印小模型与水果相结

13、合，用综合材料的概念制作出创意年糕。本次课程的3D打印模具的组合与应用变得更加灵活多变，在教学中使学生们获得更多的创作可能性（图12）。制作蛋糕（第三次课程）：与翻糖蛋糕的创意制作相结合，打印蛋糕模具、塑性工具等。在课程讲解环节中，更深入地向学生讲解3D打印的详细技术，然后以圣诞节的主题让学生自己从圣诞树上摘下自己喜欢的3D打印食物模具，与手中的蛋糕塑形工具组合搭配，选择自己喜欢的颜色作为蛋糕色素，形成属于自己的制作工具套装。课程加大亲子互动性和趣味性，因此学生、家长、小学老师们协力完成作品（图13）。5 .4课程反馈我们从参与课程的小学老师以及70多名小学生的反馈里发现，80%以上的学生喜欢

14、3D打印课程的概念，超过90%的学生课程安排感到满意（图14）,60%以上的学生更喜欢动手制作食物的环节而非3D打印环节，40%的学生喜欢课程的讲解和问答环节（图15）。总结老师与孩子们的反馈，我们得到以下的重点：老师与学生对厨艺课程有着很好的评价。学生倾向于在课程中可以自己动手设计小工具和食物模具。学生喜欢更生动有趣的课程互动环节，最好能有故事情节。透过视频讲解3D打印原理的方式得到老师与同学的普遍好评°老师希望可以做成厨艺之外的3D打印系列课程，并且长期在校园开课。学校里参与机器人社团的学生，在参与3D打印课程后能够产生浓厚兴趣。部分学生希望能体验学习到更完整的3D打印过程，进而设计更复杂的模型。四总结随着课程在北京小学的实施，我们希望看到小学生们将可以更轻易地透过自己的手机和PAD构建属于自己的3D数字模型，并最终通过3D打印将自己的设计作品得