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(六) 模型的制作環(huán)節(jié)

教師指導(dǎo)學(xué)生將繪制完成的造型導(dǎo)入3D打印機(jī)的切片軟件中，設(shè)置打印參數(shù)，制作零件實(shí)物。學(xué)生學(xué)習(xí)3D打印機(jī)的使用，了解3D打印加工工藝。

學(xué)生首次打印出的零件并不成功，教師引導(dǎo)學(xué)生分析原因，師生共同處理了兩個(gè)生成性問(wèn)題：

第一，零件變形問(wèn)題。教師引導(dǎo)學(xué)生觀察打印機(jī)的工作過(guò)程，逐步分析得出由于打印零件的橫截面過(guò)小，下一層打印材料還沒(méi)有充分冷卻，新一層材料就堆積上去而造成變形。由此學(xué)生認(rèn)識(shí)到自動(dòng)打印布局是不可行的，并提出將兩個(gè)零件置于打印平臺(tái)兩端，盡可能增加零件間距離以延長(zhǎng)堆積兩層材料間的時(shí)間間隔，有效改善了這一問(wèn)題。

圖 4 打印零件變形問(wèn)題及解決方案

第二，打印零件強(qiáng)度較差。學(xué)生提出了增大零件間的孔軸尺寸以增強(qiáng)零件強(qiáng)度的方法。通過(guò)對(duì)零件尺寸進(jìn)行重新設(shè)計(jì)，打印出的零件強(qiáng)度明顯增加，且可以實(shí)現(xiàn)良好的尺寸配合，使爬蟲恢復(fù)正常行走。

圖 5 增強(qiáng)零件強(qiáng)度的學(xué)生設(shè)計(jì)作品

設(shè)計(jì)意圖：在三維建模并打印成型的過(guò)程中，教師對(duì)生成的問(wèn)題及時(shí)進(jìn)行指導(dǎo)，和學(xué)生共同優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，完善設(shè)計(jì)作品。學(xué)生經(jīng)歷親身實(shí)踐，會(huì)對(duì)教師在方案制定階段提出關(guān)于3D打印加工精度和零件配合的問(wèn)題有更加深入的理解。這樣經(jīng)歷觀察、探索、實(shí)踐得到的經(jīng)驗(yàn)會(huì)給學(xué)生留下更為深刻的印象，符合STEM教育的體驗(yàn)性特征。

(七) 作品測(cè)試環(huán)節(jié)

零件打印完成后，學(xué)生組裝并測(cè)試爬行情況，對(duì)有問(wèn)題的零件進(jìn)行修理調(diào)整，體會(huì)設(shè)計(jì)過(guò)程是需要不斷優(yōu)化的。

(八) 展示交流與評(píng)價(jià)環(huán)節(jié)

本課的評(píng)價(jià)方式是學(xué)生自評(píng)、互評(píng)與教師評(píng)價(jià)相結(jié)合。為了更好地達(dá)到教學(xué)目標(biāo)，教師制作了自評(píng)和互評(píng)量表。評(píng)價(jià)過(guò)程強(qiáng)調(diào)多元評(píng)價(jià)主體、面向?qū)W習(xí)過(guò)程的評(píng)價(jià)。

(九) 歸納總結(jié)環(huán)節(jié)

項(xiàng)目結(jié)束后，通過(guò)總結(jié)深化工程設(shè)計(jì)過(guò)程對(duì)解決實(shí)際問(wèn)題的指導(dǎo)作用，也梳理多學(xué)科知識(shí)在解決實(shí)際問(wèn)題過(guò)程中發(fā)揮的作用，促進(jìn)學(xué)習(xí)者將零散的知識(shí)系統(tǒng)化。

在此基礎(chǔ)上，如果我們對(duì)蜘蛛爬行運(yùn)動(dòng)的生物學(xué)知識(shí)有更加深入的研究，并將智能控制技術(shù)加入其中，這只蜘蛛將完成超乎想象的任務(wù)。教師播放一段智能蜘蛛隨音樂(lè)跳舞的視頻，拓展學(xué)生視野，進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生探索創(chuàng)新的愿望。

四、實(shí)踐反思

本課立足于通過(guò)項(xiàng)目實(shí)踐培養(yǎng)學(xué)生在圖樣表達(dá)和物化能力方面的技術(shù)核心素養(yǎng)，體現(xiàn)了STEM教育的跨學(xué)科性、體驗(yàn)性和情境性的核心特征。在STEM教育理念的指引下，教師合理選擇教學(xué)內(nèi)容，恰當(dāng)梳理與其他學(xué)科的交叉融合。項(xiàng)目的問(wèn)題一方面基于真實(shí)的生活情景，另一方面又蘊(yùn)含著要教授的結(jié)構(gòu)性知識(shí)。通過(guò)工程實(shí)踐實(shí)現(xiàn)情境性問(wèn)題的解決，讓學(xué)生體驗(yàn)真實(shí)的生活，獲得社會(huì)性成長(zhǎng)。

五、教學(xué)點(diǎn)評(píng)

本課中，學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，提出方案，利用數(shù)學(xué)知識(shí)進(jìn)行測(cè)量，運(yùn)用三維設(shè)計(jì)軟件實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)圖的表達(dá)，使用3D打印技術(shù)完成制作，通過(guò)解決打印中的問(wèn)題，分析部件損壞原因并加強(qiáng)易損部件，進(jìn)一步優(yōu)化結(jié)構(gòu)，體現(xiàn)對(duì)學(xué)生創(chuàng)新精神的培養(yǎng)，也體現(xiàn)了對(duì)學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)，充分踐行了STEM的教育理念。

本課用短片引入新課，既體現(xiàn)了技術(shù)滿足人類需求的人文關(guān)懷，也把發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題的過(guò)程展示給學(xué)生，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)入主題，也樹立了應(yīng)用技術(shù)解決問(wèn)題的技術(shù)意識(shí)。

生成性問(wèn)題的解決是本課的又一亮點(diǎn)，體現(xiàn)著老師的教學(xué)智慧。在傳授學(xué)生技術(shù)、體驗(yàn)操作實(shí)踐的過(guò)程中還承載著思想方法的傳承與潤(rùn)物無(wú)聲的影響。生成性問(wèn)題的的解決也給學(xué)生以榜樣示范，激勵(lì)學(xué)生進(jìn)一步探索技術(shù)世界。

（點(diǎn)評(píng)人：劉曉巖，北京市朝陽(yáng)區(qū)教研員）

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