東營(yíng)市墾利區(qū)第一實(shí)驗(yàn)小學(xué)   籍承艷

發(fā)展背景

近幾年，人工智能和自動(dòng)化蓬勃發(fā)展，科學(xué)技術(shù)正飛速改變著我們的生活。在教育領(lǐng)域，應(yīng)時(shí)代要求新生的“steam”教育、創(chuàng)客教育如雨后春筍，在全國(guó)范圍發(fā)展起來(lái)。我校響應(yīng)教育部號(hào)召，在2017年投資建設(shè)了創(chuàng)客空間，引進(jìn)了3D打印機(jī)并開(kāi)設(shè)3D模型設(shè)計(jì)校本課。

開(kāi)課意義

對(duì)于3D模型設(shè)計(jì)，我也是第一次接觸。剛開(kāi)始遇到很多困難，但是熟悉之后，覺(jué)得這門(mén)課程很前沿，對(duì)孩子的數(shù)學(xué)思維提升，三維空間想象力，都具有很好的教育意義。

我們選擇了3D One軟件來(lái)教學(xué)。

首先，3D One界面簡(jiǎn)潔，工具也不復(fù)雜，對(duì)電腦配置要求也不高。缺點(diǎn)是不能設(shè)計(jì)太復(fù)雜的模型，但是小學(xué)生使用已經(jīng)足夠了。 

其次，這款軟件吸引我的還有比較完善的網(wǎng)絡(luò)空間。我為學(xué)校和每個(gè)學(xué)生都申請(qǐng)了賬號(hào)。每個(gè)學(xué)生的作品都可以上傳到網(wǎng)絡(luò)，跟全國(guó)的小朋友交流學(xué)習(xí)。發(fā)布作品還能得到相應(yīng)的獎(jiǎng)勵(lì)分值，分值越高等級(jí)越高。網(wǎng)站還會(huì)不定期舉行賽事，全國(guó)各地?zé)釔?ài)3D的小選手都來(lái)一較高下。

最后，利用這款軟件會(huì)學(xué)到超難度的數(shù)學(xué)知識(shí)，對(duì)小學(xué)生既是一個(gè)挑戰(zhàn)，對(duì)數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)也是一個(gè)促進(jìn)。例如三維坐標(biāo)（X，Y，Z），三維運(yùn)動(dòng)， 實(shí)體的加、減、交運(yùn)算，還有角度、陣列的計(jì)算，超難度的數(shù)學(xué)概念讓孩子更早接觸高中數(shù)學(xué)，較早形成數(shù)軸和正負(fù)概念。對(duì)孩子今后學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)很有幫助。

課程特點(diǎn)

我在不斷的教學(xué)中，一邊教學(xué)一邊總結(jié)。摸索出一套適合小學(xué)生特點(diǎn)的校本教材。

一、  創(chuàng)建基本形狀——就像積木搭城堡。這一單元學(xué)習(xí)創(chuàng)建三維實(shí)體的基本形狀，將各種形狀拼接起來(lái)，就是我們想要的實(shí)體。這一章節(jié)重點(diǎn)學(xué)習(xí)形狀的拆分，把看似一個(gè)整體的物體，劃分成不同形狀的組合體?；w為部分，化繁為簡(jiǎn)。例如：水井、房子，電視機(jī)等實(shí)物的創(chuàng)作。

二、  草圖繪制——二維圖形變?nèi)S。二維圖形是畫(huà)在平面上的，比較好理解。對(duì)二維草圖做拉伸、旋轉(zhuǎn)、掃掠，二維圖形就有了厚度——第三維度。對(duì)于基本形狀不容易拼接的特殊形狀，就需要二維圖形轉(zhuǎn)換三維圖形。這時(shí)候三位實(shí)體的創(chuàng)建就會(huì)豐富起來(lái)。就好像畫(huà)在紙上的平面圖形站立起來(lái)。這一章節(jié)重點(diǎn)學(xué)習(xí)二維圖形轉(zhuǎn)換三維圖形。給平面圖形加上厚度，這樣有了三維的概念。這只是初步，將二維圖形圍繞一條線旋轉(zhuǎn)，就得到立體實(shí)物，而且旋轉(zhuǎn)中心不同，得到的立體實(shí)物也不同。例如花瓶、燈籠等，是通過(guò)旋轉(zhuǎn)得到的。

三、  基本形狀變形——圓角、扭曲、放樣、拔模。這一章節(jié)的學(xué)習(xí)，可以設(shè)計(jì)出造型復(fù)雜的實(shí)體。像水果蔬菜動(dòng)植物這些造型不規(guī)范的事物，也可以通過(guò)這些命令來(lái)實(shí)現(xiàn)。這一章節(jié)重點(diǎn)學(xué)習(xí)讓規(guī)規(guī)矩矩的物體邊的圓潤(rùn)，或者扭曲，塑造規(guī)律變化的物體。

四、  細(xì)微之處顯示真功夫。折彎、錐削、切割、投影、雕刻這些細(xì)節(jié)處理功能讓造型有更多更細(xì)致的變化。造型做好后，細(xì)致的刻畫(huà)細(xì)節(jié)，更加考驗(yàn)?zāi)托暮椭腔邸?/p>

五、  立體模型設(shè)計(jì)和數(shù)學(xué)結(jié)合。鏡像、陣列、移動(dòng)，這些命令讓抽象的數(shù)學(xué)在這里有了用武之地，三維的立體形象更加深了對(duì)面積、體積的理解。實(shí)體的移動(dòng)、陳列，通過(guò)計(jì)算，必須分毫不差才能得到想要的模型，體現(xiàn)數(shù)學(xué)的嚴(yán)謹(jǐn)性。

六、  加點(diǎn)顏色更出彩，打印成品做獎(jiǎng)勵(lì)。最后，給實(shí)體渲染各種顏色，讓造型更加逼真。當(dāng)打印的成品拿在手中時(shí)，每一個(gè)孩子臉上都洋溢著成功的自豪感，比任何獎(jiǎng)勵(lì)都要幸福。學(xué)習(xí)的過(guò)程，本身就是一種快樂(lè)。

教學(xué)效果

教學(xué)過(guò)程從簡(jiǎn)入繁，從現(xiàn)實(shí)到抽象，最后可以創(chuàng)作改進(jìn)生活中的小創(chuàng)意。

開(kāi)始以生活中小物件為起點(diǎn)，在生活中尋找素材。學(xué)生身邊常見(jiàn)的筆筒，水杯，花瓶、?；眨褪俏覀冎谱鞯膶?duì)象。在實(shí)踐制作過(guò)程中學(xué)會(huì)軟件各種工具的用法。

然后制作難一點(diǎn)的、大一點(diǎn)的，臺(tái)燈，電腦，家具，可以設(shè)計(jì)教學(xué)樓，學(xué)校大門(mén)、學(xué)校各種設(shè)施。這個(gè)過(guò)程激發(fā)孩子們的創(chuàng)作欲望。模型雖然很大，但是很多同學(xué)說(shuō)沒(méi)有什么美感。于是有的同學(xué)開(kāi)始加上自己的設(shè)計(jì)，對(duì)教學(xué)樓等模型進(jìn)行改造。

最后，地球已經(jīng)裝不下孩子們的想象了。他們放眼全球，仿制世界著名建筑，像埃菲爾鐵塔、倫敦橋、教堂、航空母艦，都在孩子們手中模仿出來(lái)。而且有的還設(shè)計(jì)了未曾見(jiàn)過(guò)的空中花園、傳說(shuō)中的城堡，微觀的水分子模型、DNA模型。

學(xué)生用心制作的三維設(shè)計(jì)作品，每一個(gè)都花費(fèi)了很多時(shí)間和經(jīng)歷，每一個(gè)作品都代表了孩子對(duì)生活的一種思考，每一個(gè)作品都代表了孩子對(duì)物件的新認(rèn)知。

在i3DOne創(chuàng)意社區(qū)展示著孩子的每一個(gè)成果，記錄著孩子制作作品的過(guò)程，分享孩子的設(shè)計(jì)作品時(shí)候的想法和故事。作品、照片、視頻、文章等等都在用不同的方式展示著每一個(gè)孩子的點(diǎn)點(diǎn)滴滴，這些學(xué)習(xí)過(guò)程都無(wú)比珍貴。i3DOne社區(qū)不僅僅幫助老師輔助教學(xué)，更給了小創(chuàng)客門(mén)一個(gè)展示的平臺(tái)，而這種展示不再是一個(gè)分?jǐn)?shù)，而是孩子成長(zhǎng)的軌跡。

學(xué)科結(jié)合

與數(shù)學(xué)結(jié)合，是最常見(jiàn)的。簡(jiǎn)單的數(shù)字運(yùn)算在這里有了用武之地。模型的尺寸都要經(jīng)過(guò)計(jì)算，對(duì)正負(fù)數(shù)的理解更形象。

更高要求

對(duì)抽象事物的建模，對(duì)孩子的要求比較高，不但要有足夠的三維空間想象力，對(duì)尺寸的把握，數(shù)學(xué)的計(jì)算，都是一個(gè)挑戰(zhàn)。制作過(guò)程也很繁復(fù)，有時(shí)候一點(diǎn)失誤，會(huì)導(dǎo)致整個(gè)模型的失敗。但是無(wú)盡的興趣熱情是最強(qiáng)大的動(dòng)力。多少學(xué)生都能毫不氣餒的從頭開(kāi)始，用更熟練的動(dòng)作，更精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)，完成更加完美的作品。

Steam教育不是天馬行空的座談，也不是聽(tīng)聽(tīng)報(bào)告走訪名校，更不是買(mǎi)來(lái)設(shè)備擺放在展臺(tái)就能完成的。只有根植教學(xué)實(shí)踐，在與學(xué)生教和學(xué)的碰撞中一點(diǎn)一滴磨礪，才是最好的教育。讓學(xué)生真正受益，給學(xué)生搭建實(shí)現(xiàn)夢(mèng)想的舞臺(tái)，學(xué)生的成功就是我們最大的欣慰。