云浮市教育科研“十三五”规划课题报告书-微课在初中3D打印教学中的有效应用研究

云浮市教育科研“十三五”规划课题开题报告课题立项号YF20—178课题名称微课在初中3D打印教学中的有效应用研究课题类别一般课题课题负责人叶彩银所在单位新兴县教育局电教站2020年6月-6-一、开题活动简况，开题时间、地点、主持人、评议专家（课题组外专家，应不少于2人）、参与人员等。开题活动时间：2020年7月2日；开题活动地点：新兴县教育局；主持人：县实验中学邝玉帆；评议专家：苏金泮、谭奇成、陈培新、廖银霞、尹伯权、陈彩霞、黄锦兵；参与人员：课题组全体成员共7人。开题活动先由县电教站谭奇成站长宣读《微课在初中3D打印教学中的有效应用研究立项通知书》，再由课题组负责人叶彩银就课题研究的内容、主要研究方法、研究人员的分工、研究过程、预期的成果等做了陈述。参会的专家苏金泮、廖银霞、尹伯权、陈彩霞、黄锦兵对课题进行了点评，并对今后工作提出了建议。二、开题报告要点（提出背景、研究目标、研究内容、研究方法、研究过程、工作分工、预期成果等）一、课题提出的背景，概念的界定，国内外研究现状述评。（一）提出的背景，概念的界定。“微课”是指为使学习者自主学习获得最佳效果，经过精心的教学设计，有明确的教学目标、内容短小，围绕某个知识点或教学环节开展的简短、完整的教学活动。所谓“有效”微课，主要是指通过教师在一段时间的微课教学后，学生所获得的具体进步或发展。有效教学的核心就是教学的效益。3D打印技术是创客教育的新宠，“智创空间”把3D打印技术列为创客教育“三剑客”之一。3D打印技术（英语：3Dprinting），即快速成形技术的一种，它是一种数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。过去其常在模具制造、工业设计等领域被用于制造模型，现正逐渐用于一些产品的直接制造。如在珠宝，建筑，工程和施工（AEC），汽车，航空航天，牙科和医疗产业，教育，土木工程以及其他领域都有所应用。 新兴县实验中学近几年来非常关注“微课”、创客教育，对教师进行了微课、3D打印技术理念与技术的培训。目前部分教师已经能够比较娴熟地制作微课，并能应用到课堂的辅助教学中去。该校于2019年启动3D打印教学，电脑科组及物理科组教师积极、主动研究、备课、策划，成立社团。该校作为云浮市3D打印教学的示范点，在2019年承办了全市的3D打印教学现场会，进一步起到了向全市推广辐射的作用，使学生的创新思维能力有了飞跃的提高。历年来，该校老师指导学生参加省、市、县的创客大赛、科技创新大赛、三维创新设计大赛皆取得了非常好的成绩。在3D打印教学方面虽已有了初步的经验，然而教师在教学过程中发现个别重难点环节，学生在课堂上并不能完全的消化掌握，课下又无人再次指导，导致知识点脱节。与此同时，由于学校学生多，班额大，一节课下来，老师竭尽全力还是不能兼顾。微课能够减轻教师负担，消除教师的职业倦怠，所以我们就萌发了在3D打印教学课堂上应用微课的想法，让学生通过微信群或网站下载微课进行线下学习，对学习中存在的问题进行重复学习与复习，特别是对于教学中的重点难点，能让学生对知识加深理解和巩固。但如何从整体的角度，将微课与3D打印机技术有效的整合，从有限的课堂走向广阔的课外，形成丰富多样的教学方式，寻找让学生通过课外补充学习的途径，把课堂上未能掌握的知识重新学习，达到学会。基于以上思考，我们提出了本课题。（二）国内外研究现状。国内外微课的发展都很迅速，但是发展的形式不尽相同，国外以可汗学院为代表，大多数为视频网站，通过这些视频网站来为学习者提供微课视频，以供学习者进行学习。而且大多数微课应用到中小学中，涉及到各个学科，并且在学校中有非常好的应用效果。微课已经被应用到日常教学中，借助微课运行的翻转课堂教学模式也得到了很好的发展，这说明微课在国外发展得比较成熟。在国内，微课已成为基础教育和高等教育信息化领域重要的教育技术，全国不少地方教育行政部门、各级各类学校、行业协会/学会都在积极推动微课的建设与应用，使得微课设计开发与应用取得了可喜的成绩。但总体来说，利用微课辅助教学除了翻转课堂的模式，在应用上普遍较弱，没有比较成型的利于推广的微课教学模式。一线教师在课堂教学中将微课程与具体的科目相结合，进行实践研究的层次比较浅，缺乏引领。具体到初中3D打印教学微课的开发与应用，只有极个别的教师在进行探索和研究，而与3D创新设计教材内容相吻合的几乎是空白。目前的应用并不乐观，所以对微课在应用方面的研究空间还很大，我们还肩负着重大使命。随着以微课程为代表的新型教学资源的不断推行，相信未来会有更为深入的实证研究与实践来解答这些问题。二、课题研究的实践意义与理论价值、创新之处。（一）实践意义与理论价值。2019年，云浮市3D打印教学在各试点学校陆陆续续启动，教师都是非“科班”出身，教师非专业，起步难，在3D打印教学方面是零基础零接触，在3D打印教学中微课的开拓更是一片空白。我县实验中学先行一步，初步积累了经验，我们做这个研究，将会形成初中3D打印教学有效性微课评价体系，构建初中3D打印教学微课课程体系，为全市甚至全省带来资源共享，为同行提供技术引领。另外，在目前我们的学校中，普遍存在着班额过大、学生水平参差不齐等问题，教师无法在课堂上照顾到每一位学生，所讲的内容、方法也无法让学生在短短的40分钟内掌握。基于这些问题，3D打印教学中应用微课的研究意义重大，它能够满足学生对知识的需求，既可做到强化巩固新知，也可做到课后再学习，还可做到查漏补缺、拓展训练等等，是课堂教学的重要补充方式，也为学生自主学习，培养学生核心素养开辟了新的途径。更能进一步提升老师的专业水平。（二）创新之处：1、目前研究微课在各学科的应用的课题很多，但在3D打印教学中应用微课的研究在全省是屈指可数，在云浮市更是首例。2、主持人是教育局电教站教师，组织协调能力强，推广力度深，辐射力度大。三、完成课题的可行性分析。（一）本课题研究的条件。1、研究资料：学校有藏书比较丰富的图书馆和资料阅览室，可以满足研究过程中的查阅资料所需。利用网络搜索和查询国内外优秀文献和电子书，为研究提供便利渠道。2、仪器设备：学校教学资源丰富，设备齐全先进。已建立了校园网，接入互联网出口带宽500M；有4个计算机多媒体实验教室，1个3D打印设计室，2个专用录播教室；54个正常开展的班级教室均配置多媒体一体机；每位教师熟练计算机操作，人均配备了惠普平板电脑或海尔手提电脑用于办公教学。3、研究经费：学校十分重视课题的开发研究，课题研究有专用款项，将在课题研究的经费和物力等方面给予大力支持，以保证该课题的圆满完成。4、研究时间：课题组成员大部分是本校信息技术教师，其中一个成员是擅长拍摄剪辑的物理老师，有专门的用于课题研究的时间，为期两年三个月。5、单位条件：学校是县初级中学，建立了先进的软件资源库和硬件平台，现代教育技术先进，有专属部门负责学校各类课题研究和提供专业指导，计算机科组教师专业理论知识扎实，积极参加开发校本教材以及微课、创客比赛。学校于2017年成立了3D打印设计社。2019年始在七八年级信息技术课堂穿插加设了3D打印设计课程，学生学习兴趣浓厚，同时配置了20台3D打印机和配套教材供课题组研究提供条件。该年，学校承办了市、县级3D教学现场会和研讨会，为课题开展和研究积累了丰富的经验。（二）本课题成员学术背景和人员结构。课题组成员都是积极主动的创客老师。课题组负责人，在县教育局电教站工作，负责全县信息化教学活动，指导全县学校开展各类竞赛活动和评审，参加全市各项活动的评审。在电教站工作这两年多时间里，指导全县师生参加各类竞赛活动都取得全市第一的好成绩。2018年，指导学生参加《2018广东省中小学（含中职学校）创客大赛》获个人一等奖；在广东省全民科学素质行动科技活动成果交流展示活动中获一等奖。2019年，在广东省教育“双融双创”行动暨第二十届广东省中小学电脑制作活动中被评为“先进个人”；在粤港澳大湾区中小学与中职学校优秀微课征集活动暨云浮市中国移动“和教育”杯优秀微课大赛中被评为“优秀组织者”；2020年，课例《LogoUp3D绘制天地盒底座的下底板和外壳》在2020年云浮市中小学生网络学习资源征集活动中，通过专家组审核并推送至有线电视和IPTV平台供全市师生点播学习。邝玉帆：信息技术科组长，从事信息技术学科教学工作，2016年主持县级课题并成功结题；微课《网线的制作》、《3D打印机线材的安装与打印》分别获得市一等奖、三等奖，承担市级3d教学现场会示范课，《3Done整体书桌的制作》获得市一师一优课奖励，论文《3D教学与主科融合教学的研究》获县三等奖。在市第一届三维创新设计大赛中获得教师组一等奖，指导学生获得一等奖和二等奖。多次指导学生在市电脑制作比赛获得一等奖和三等奖。同时参与开发校本教材。邓剑辉：信息技术中学一级教师，专业基本功扎实，教学经验丰富，经常担任县级以上的大型公开示范课，在辅导学生参加全国、省市县各项比赛也成绩显著：2018年指导学生参加2018广东省客大赛获中学个人组一等奖；2019年指导学生参加云浮市第一届三维创新设计大赛，获得一等奖和三等奖；指导学生参加第二十届全国中小学电脑制作活动电脑动画（“世园会”专项）《2019中国北京世界园艺博览会欢迎您》获全国二等奖。彭仕成：广州大学本科学历，理学学士，初中物理一级教师，从事教育工作15年，北京大学国培计划培训骨干教师，中国青少年科技辅导员协会成员（编号P051900094M），广东省首批青少年科技教育创新团队带头人，曾获得“广东省十大优秀科技教师”“广东省青少年科技创新大赛十佳优秀组织工作者”等荣誉。2018年获得“广东省科技教育名师工作室主持人”称号,并且吸收为首批（2018-2022）广东省科技教育讲师团成员。指导学生参加《2018广东省中小学（含中职学校）创客大赛》获中职个人一等奖；主编《七巧多姿多彩科技无处不在》获广东省青少年科技七巧板校本教材评选一等奖，主编《轻松发明体验创新--中学综合实践活动读本》荣获省中小学特色读物评选三等奖。2019年获得“南粤优秀科技教师”称号。李国柱：从事信息技术学科教学工作。2016年、2017年参与了县级课题并成功结题。2018年指导学生参加广东省中小学生创客大赛获二等奖；2019年制作微课《用Logoup制作餐桌》获得市二等奖；指导学生参加二十届广东省电脑制作活动创客项目一等奖；指导学生参加市三维创新大赛一等奖；多次指导学生在市电脑制作比赛获得一二三等奖。冯雪飞：从事信息技术一线教学工作，重视学生自学能力与创新能力的培养，针对学生学习能力参差不齐的现状，经常录制微课用于辅助课堂教学；主动参与校本教材的开发；指导学生作品参加新兴县学生创新比赛获二等奖，指导学生参加市3D创新设计大赛分别获得一等奖和三等奖。梁小英：从事信息技术一线教学工作，平时常录制简短视频用于课堂教学，擅长电脑绘画、3D制作等，指导学生参加市电脑制作获多个奖项；指导学生参加市3D创新设计大赛中获得一等奖和三等奖；《在word中表格的制作》教学设计获省三等奖；微课《photoshop中魔棒的使用》获县级奖励。（三）课题组成员分工：1、叶彩银：负责设计论证报告、中期报告、研究总报告；2、邝玉帆：负责论文收集、制定问卷、列表章节内容分工；3、邓剑辉：负责课件收集、确定软件并列表、制定问卷、制定有效微课评价标准、编制初中3D打印教学教材；4、彭仕成：负责视频录制、整理视频集、制定问卷、发布成果；5、李国柱：负责案例收集、制定问卷、文献及理论研究素材收集；6、冯雪飞：负责收集教学反思、制定问卷、会议记录；7、梁小英：负责教学设计收集、制定问卷、微课收集并整理成册；四、研究目标、研究内容、研究方法。（一）研究目标：（1）形成初中3D打印教学有效性微课评价体系；（2）构建初中3D打印教学微课课程体系；（3）探究初中3D打印教学中微课的设计方法，形成一系列行之有效的实践方法；（4）让学生学会发现问题、讨论问题、解决问题，使学生的学习方式发生改变。（二）研究内容：（1）通过视频观察和问卷调查等手段，研究分析所设计的微课的有效性，同时否定无效的。制作符合学情、符合大脑认知的微视频，培养学生自主学习能力，丰富中学3D打印课堂教学；（2）如何让3D微课资源对学生的自主学习起到更大作用；（3）如何制作3D打印教学微课；（4）在3D打印教学课堂如何应用微课。（三）研究方法：（1）文献法：通过搜集文献资料及整理分析，学习微课设计理论，寻找微课应用依据，明确研究目标，设计研究方案； （2）问卷调查法：通过问卷调查，对教师在3D教学中存在的困难，学生对知识点的疑惑，对微课的应用效果等作充分的调查，并研究解决办法；（3）行动研究法：在教学实践中探索、通过案例对比分析、研究、讨论，修改及完善，形成有效微课。五、研究过程。本实验周期为2.3年（2020年3月——2022年6月），分为三个阶段：(一)准备阶段（2020年3月——2020年5月 ）（1）组成课题组，研讨确定课题主题。（2）文献检索，理论学习，酝酿课题实施方案，拟定研究思路，收集研究相关的素材。（3）举行研讨会，进一步完善研究方案，完成课题申报报告。（二）实施阶段（2020年6月——2021年12月）（1）软件筛选：召开软件筛选研讨会，确定3D教学软件和微课制作软件。（2）了解现状：通过调查问卷和成员制作微课，了解3D打印教学现状、教师制作微课水平、教师是否在3D打印教学中或线下应用微课等。（3）确定微课知识点。1、发放调查问卷给已经学习过3D打印技术的学生，从这些学生身上过滤出重、难点和疑惑点。2、从学生的问卷中初步确定部分的微课内容，在此基础上，集中课题组成员探讨交流，确定适合采用的微课内容，形成《初中3D打印教学微课知识点汇总表》，并且分工进行微课的设计与录制，以表格列出各成员章节内容分工。（4）进行课堂教学试验，并做好分析和阶段性总结。1、制定《初中3D打印教学有效微课评价标准》。2、在课堂中、课后、创客社团3D打印教学时应用微课，各成员按照章节内容各人的分工，参考《初中3D打印教学有效微课评价标准》制作微课，实验教师负责的微课务必要比教学进度早一个星期，不能耽误其他教师上课实践。上课前一个星期星期一对上课教师制作的微课开展展评研讨会，各实验教师将自己的微课进行展示，大家逐一对展示微课进行点评，提出优缺点，要求教师根据点评情况对所做微课进行修改完善。上课后，再次把微课发到学生微信群或QQ群课后自学，然后学生用关联的知识点制作实物作品来检测微课的有效性，学生过关则可以进行下一知识点的学习，才能发布到平台共享；如学生制作不出实物作品，则说明这是不达标的微课，课题组需再次召开微课展评研究会，根据学生课堂上的表现以及收集学生的调查问卷，对实验教师修改完善后的微课进行展评，然后进一步修改，学生重学、制作。3、开展课题研讨活动。课题组各成员在教学过程中进行课题实践研究，每月集中一次进行研讨，整理案例资料，进行反思，并撰写阶段报告。（5）每个成员每个学期上一节公开课。（6）形成讲师团，在新兴县各乡镇巡回开讲座授课，示范推广。（7）课题组成员和学生积极参加县、市、省组织的微课竞赛、“一师一优课”活动、三维创新设计大赛、创客大赛。（三）结题阶段（2022年1月——2022年6月）（1）完成结题报告、论文。（2）整理微课资源库、视频集、教学设计、案例集、教学反思、课件。（3）微课视频集分享至云浮市智慧教育平台、新兴县教育资源公共服务平台、新兴县3D教学微信群。六、预期研究成果主要阶段性成果序号研究阶段（起止时间）阶段成果名称成果形式负责人12020年3月2020年5月设计论证报告报告叶彩银22020年3月2022年6月论文集论文邝玉帆32020年3月2022年6月微课集光盘李国柱42020年3月2022年6月教学设计集教学设计梁小英52020年3月2022年6月教学反思文集反思冯雪飞62021年3月2021年6月中期报告报告叶彩银72020年5月2022年6