初探3D打印笔在中小学创客教学中的运用

初探3D打印笔在中小学创客教学中的运用3D打印笔是近些年来中小学教学实践中应用到的一种新型的教学内容及教学工具，在中小学创客教学中发挥着重要的作用。本文就3D打印笔的技术原理、在中小学创客教学中使用3D打印笔的理论依据和案例进行初探，进一步思考在中小学创客教学中有效运用3D打印笔技术的策略。一、3D打印笔技术简介3D打印技术是一种新型的快速成型技术，是“第三次工业革命最具标志性的生产工具”，将对社会多个行业和领域带来深刻影响。3D打印的未来发展将使大规模的个性化制作与生产变为可能。随着3D技术的发展，3D打印在教育领域中的运用受到研究者的关注。新媒体联盟在2013年地平线报告中提出，3D打印是未来四到五年值得关注的新技术，对于教育与学习具有重要价值，会带来教学、学习和研究领域的创新。我国科技部已将3D打印技术纳入国家863计划，而3D打印笔是在3D打印技术发展到一定程度出现的更有实效的打印工具，是3D打印技术产品化较为成功的案例之一。3D打印笔技术是将热挤压头整合进一个单独的设备中，从设备末端进入一单片塑料（ABS或PLA），塑料耗材穿过笔身并迅速在220℃高温下被融化，然后从笔头涌出，最后在较短的时间内完全凝固定形。它可以在任何耐高温表面上创作，甚至可以直接在空气中作画，并且无须电脑或电脑软件支持，你只要把它插上电就可以开始你的奇妙创作，让使用者可以成为“神笔马良”。二、3D打印笔在中小学创客教学中运用的特点与优势创客教学是创客文化与教学的结合，基于学生兴趣，以项目学习的方式，使用数字化工具，倡导造物，鼓励分享，培养跨学科解决问题能力、团队协作能力和创新能力的一种素质教育。中小学创客教学中运用3D打印笔，就是将3D打印笔既作为学习的内容，又作为应用的工具，开拓思维。（一）具有趣味性，充分激发中小学生的学习兴趣通过3D打印笔学生的构思转变为真实的立体彩色的模型，将抽象概念和DIY设计带入现实世界，使学习更加生动。学生可以从设计、制作、展示、参与等角度融入学习过程中，有效激发学生实践的积极性，提高学习热情。如《我型我秀》课，给自己设计眼镜，最后学生戴着设计的眼镜走出教室。（二）具有拓展创新性，培养了中小学生的创新精神传统的中小学教学方法只是教师要求学生模仿教师操作，在无形中扼杀了他们的创造力，并不利于创新精神的培养。而在学习实践过程中，学生的动手能力、设计能力和思维能力等都得到全面发展和提高，这是推动学生创新精神和创造能力发展的重要环节，对创新型人才的培养具有积极意义。如《设计交通工具》课，有的学生给自行车的车轮、车龙头等位置用夜光耗材进行涂抹，提高夜晚的使用安全系数。有的学生在设计飞机内舱的时候发现空中绘制比较困难，自己制作了合适的纸膜，在纸膜上绘制出了内舱，最后用水融化纸膜进行脱模，得到了空心的内舱。（三）打破学科壁垒，创新了学生的课程设计呈现新颖的3D打印笔教学内容，营造更愉快的学习体验，打破学科壁垒，将信息学科和美术、音乐、综合实践等学科进行资源整合。比如《创作3D假面》这课，就是美术课的《设计面具》课，加入了3D打印笔的创客教学，生动的DIY原创面具和立体化的学习方式受到全体学生的欢迎。最后所有学生戴着制作的面具，一起在音乐中跳舞，又将音乐课的内容融入其中。又如《新年礼物》这课，学生用3D打印笔制作新年礼物，如中国结、福字、葫芦等，在雏鹰假日小队活动中，送给了敬老院的爷爷奶奶们，这又与思品课结合在了一起。（四）充分发挥协作能力，培养学生合作精神注重以小组为学习单位进行主题式项目学习，让学生能够在协作中完成作品设计。通常主题确定以后，以两到三人为一小组，整合设计概念，汇集小组智慧的设计图初稿，组内确定使用工具、耗材长度、耗材颜色、接着分工制作作品，最后展示交流。如《设计大桥》课中，小組分任务负责图稿设计、桥面制作和各个面的焊接。出现大桥不稳定的问题，三人一起研究问题所在和解决方案。每一个环节学生都参与其中，分享智慧与灵感，充分发挥了团队合作精神，更有利于拓展学生的思维宽度和深度。三、3D打印笔实施应遵循的策略根据实践中的经验，对3D打印笔技术进行了进一步的思考，认为针对中小学创客教学的特点，要充分发挥其特点与优势，必须在实施过程中遵循以下策略：（一）教师要不断提高3D打印的专业技术能力，更好地利用技术进行创客教学在创客教学中运用3D打印笔的教师应该在专业技术和教学设计等层面进行学习和提高。在对创客教师进行培训时，除了打印原理、机械结构等知识外，应该重点放在培训教师对学生的思维和想象力进行引导的方法和技巧上。（二）课程设计要符合中小学生的心理特点与认知发展水平学生是学习的主体，中小学生年龄小，思维方式和认知水平有限，在课程设计上，要遵循两个原则。一是教学内容，先简后繁。3D打印笔的课程，基本都是校本课程，在设计的时候一定要从简单的开始入手。课程开始是认识3D打印笔，尝试制作“线性”的平面作品，如制作姓名、太阳、花朵等。第二节课开始制作“面”的平面作品，比如设计爱心、制作创意书签等。后面课程可以加入有弧度的非平面作品，比如设计面具、制作杯饰、戒指等，再往后的教学内容可以选择立体的主题作品制作。二是操作技术，先易后难。刚开始几课，课程设计以容易操作的内容为主，选择图案大一些、勾线内容少一些的、容易脱模的比较合适，学生在操作中可以减少调整出料口大小的次数，慢慢熟悉3D打印笔的用法。后面的课程，就可以选择设计图稿精细的、添加创意的课程。四、结论重视3D打印笔技术，就是要发挥一切的积极因素，使3D打印笔的课程和实践在学校教学中进行交叉与融合，不断循环发展。在3D打印笔教学的创新中，可以结合多方面的教育资源，不断挖掘3D打印笔技术在中小学创客教学中的潜能与优势。以下资料为赠送资料：《滴水之中见精神》主题班会教案活动目的：教育学生懂得“水”这一宝贵资源对于我们来说是极为珍贵的，每个人都要保护它，做到节约每一滴水，造福子孙万代。

活动过程：

1.主持人上场，神秘地说：“我让大家猜个谜语，你们愿意吗？”大家回答：“愿意！”

主持人口述谜语：

“双手抓不起，一刀劈不开，

煮饭和洗衣，都要请它来。”

主持人问：“谁知道这是什么？”生答：“水！”

一生戴上水的头饰上场说：“我就是同学们猜到的水。听大家说，我的用处可大了，是真的吗？”

主持人：我宣布：“水”是万物之源主题班会现在开始。

水说：“同学们，你们知道我有多重要吗？”齐答：“知道。”

甲：如果没有水，我们人类就无法生存。

小熊说：我们动物可喜欢你了，没有水我们会死掉的。

花说：我们花草树木更喜欢和你做朋友，没有水，我们早就枯死了，就不能为美化环境做贡献了。

主持人：下面请听快板《水的用处真叫大》

竹板一敲来说话，水的用处真叫大；

洗衣服，洗碗筷，洗脸洗手又洗脚，

煮饭洗菜又沏茶，生活处处离不开它。

栽小树，种庄稼，农民伯伯把它夸；

鱼儿河马大对虾，日日夜夜不离它；

采煤发电要靠它，京城美化更要它。

主持人：同学们，听完了这个快板，你们说水的用处大不大？

甲说：看了他们的快板表演，我知道日常生活种离不了水。

乙说：看了表演后，我知道水对庄稼、植物是非常重要的。

丙说：我还知道水对美化城市起很大作用。

2.主持人：水有这么多用处，你们该怎样做呢？

（1）（生）：我要节约用水，保护水源。

（2）（生）：我以前把水壶剩的水随便就到掉很不对，以后我一定把喝剩下的水倒在盆里洗手用。

（3）（生）：前几天，我看到了学校电视里转播的“水日谈水”的节目，很受教育，同学们看得可认真了，知道了我们北京是个缺水城市，我们再不能浪费水了。

（4）（生）：我要用洗脚水冲厕所。

3.主持人：大家谈得都很好，下面谁想出题考考大家，答对了请给点掌声。

（1）（生）：小明让爸爸刷车时把水龙头开小点，请回答对不对。

（2）（生）：小兰告诉奶奶把洗菜水别到掉，留冲厕所用。

（3）一生跑上说：主持人请把手机借我用用好吗？我想现在就给姥姥打个电话，告诉她做饭时别把淘米水到掉了，用它冲厕所或浇花用。（电话内容略写）

（4）一生说：主持人我们想给大家表演一个小品行吗？

主持人：可以，大家欢迎！请看小品《这又不是我家的》

大概意思是：学校男厕所便池堵了，水龙头又大开，水流满地。学生甲乙丙三人分别上厕所，看见后又皱眉又骂，但都没有关水管，嘴里还念念有词，又说：“反正不是我家的。”

旁白：“那又是谁家的呢？”

主持人：看完这个小品，你们有什么想法吗？谁愿意给大家说说？

甲：刚才三个同学太自私了，公家的水也是大家的，流掉了多可惜，应该把水龙头关上。

乙：上次我去厕所看见水龙头没关就主动关上了。

主持人：我们给他鼓鼓掌，今后你们发现水龙头没关会怎样做呢？

齐：主动关好。

小记者：同学们，你们好！我想打扰一下，听说你们正在开班会，我想采访一下，行吗？

主持人：可以。

小记者：这位同学，你好！通过参加今天的班会你有什么想法，请谈谈好吗？

答：我要做节水的主人，不浪费一滴水。

小记者：请这位同学谈谈好吗？

答：今天参加班会我知道了节约每一滴水要从我们每个人做起。我想把每个厕所都贴上“节约用水”的字条，这样就可以提醒同学们节约用水了。

小记者：你们谈得很好，我的收获也很大。我还有新任务先走了，同学们再见！

水跑上来说：同学们，今天我很高兴，我“水伯伯”今天很开心，你们知道了有了我就有了生命的源泉，请你们今后一定节约用水呀！让人类和动物、植物共存，迎接美好的明天！

主持人：你们还有发言的吗？

答：有。

生：我代表人们谢谢你，水伯伯，节约用水就等于保护我们人类自己。

动物：小熊上场说：我代表动物家族谢谢你了，我们也会保护你的！

花草树木跑上场说：我们也不会忘记你的贡献！

水伯伯：（手舞足蹈地跳起了舞蹈）……同学们的笑声不断。

主持人：水伯伯，您这是干什么呢？

水伯伯：因为我太高兴了，今后还请你们多关照我呀！

主持人：水伯伯，请放心，今后我们一定会做得更好！再见！

4.主持人：大家欢迎老师讲话！

同学们，今天我们召开的班会非常生动，非常有意义。水是生命之源，无比珍贵，愿同学们能加倍珍惜它，做到节约一滴水，造福子孙后代。

5.主持人宣布：“水”是万物之源主题班会到此结束。

6.活动效果：

此次活动使学生明白了节约用水的道理，浪费水的现象减少了，宣传节约用水的人增多了，人人争做节水小标兵

以下资料为赠送资料：《滴水之中见精神》主题班会教案活动目的：教育学生懂得“水”这一宝贵资源对于我们来说是极为珍贵的，每个人都要保护它，做到节约每一滴水，造福子孙万代。

活动过程：

1.主持人上场，神秘地说：“我让大家猜个谜语，你们愿意吗？”大家回答：“愿意！”

主持人口述谜语：

“双手抓不起，一刀劈不开，

煮饭和洗衣，都要请它来。”

主持人问：“谁知道这是什么？”生答：“水！”

一生戴上水的头饰上场说：“我就是同学们猜到的水。听大家说，我的用处可大了，是真的吗？”

主持人：我宣布：“水”是万物之源主题班会现在开始。

水说：“同学们，你们知道我有多重要吗？”齐答：“知道。”

甲：如果没有水，我们人类就无法生存。

小熊说：我们动物可喜欢你了，没有水我们会死掉的。

花说：我们花草树木更喜欢和你做朋友，没有水，我们早就枯死了，就不能为美化环境做贡献了。

主持人：下面请听快板《水的用处真叫大》

竹板一敲来说话，水的用处真叫大；

洗衣服，洗碗筷，洗脸洗手又洗脚，

煮饭洗菜又沏茶，生活处处离不开它。

栽小树，种庄稼，农民伯伯把它夸；

鱼儿河马大对虾，日日夜夜不离它；

采煤发电要靠它，京城美化更要它。

主持人：同学们，听完了这个快板，你们说水的用处大不大？

甲说：看了他们的快板表演，我知道日常生活种离不了水。

乙说：看了表演后，我知道水对庄稼、植物是非常重要的。

丙说：我还知道水对美化城市起很大作用。

2.主持人：水有这么多用处，你们该怎样做呢？

（1）（生）：我要节约用水，保护水源。

（2）（生）：我以前把水壶剩的水随便就到掉很不对，以后我一定把喝剩下的水倒在盆里洗手用。

（3）（生）：前几天，我看到了学校电视里转播的“水日谈水”的节目，很受教育，同学们看得可认真了，知道了我们北京是个缺水城市，我们再不能浪费水了。

（4）（生）：我要用洗脚水冲厕所。

3.主持人：大家谈得都很好，下面谁想出题考考大家，答对了请给点掌声。

（1）（生）：小明让爸爸刷车时把水龙头开小点，请回答对不对。

（2）（生）：小兰告诉奶奶把洗菜水别到掉，留冲厕所用。

（3）一生跑上说：主持人请把手机借我用用好吗？我想现在就给姥姥打个电话，告诉她做饭时别把淘米水到掉了，用它冲厕所或浇花用。（电话内容略写）

（4）一生说：主持人我们想给大家表演一个小品行吗？

主持人：可以，大家欢迎！请看小品《这又不是我家的》

大概意思是：学校男厕所便池堵了，水龙头又大开，水流满地。学生甲乙丙三人分别上厕所，看见后又皱眉又骂，但都没有关水管，嘴里还念念有词，又说：“反正不是我家的。”

旁白：“那又是谁家的呢？”

主持人：看完这个小品，你们有什么想法吗？谁愿意给大家说说？

甲：刚才三个同学太自私了，公家的水也是大家的，流掉了多可惜，应该把水龙头