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如何开展一学期的3D打印创客教育?

导读:早至2013年3d打印创客教育就已萌发,并在近五年不断培育中小学3D打印创客师资、开展学生教学的创新实践活动并不断探索培育过程后端的评价出口。如果一所新校想开展这方面创客教育,如何开展一学期的教学,请看本期。 (一)3d打印创客教育 为什么要取这个名字,其实真不是因为3D打印厂家,才把它叫做3D打印创客教育的。那豆老师早在2013年就力推3D打印进教育。2014年5月,浙江省3D打印产业联盟的多家单位向浙江省内的近百个学校捐赠3D打印机。从那一年开始,3D打印这一设备器材就陆陆续续进入到浙江各所中小学校,截止今年中,浙江省预估超过一千所的中小学校,配备有3D打印设备。 如何在中小学推进3D打印创客教育?看过前面这一篇文章,大家就会知道,目前在中小学校内的3D打印设备器材,它的利用率都是很低的(别的创客器材利用率也不见得高,原因与下大致相同)。 一方面因为3D打印本身就是创客实验室的一个配套设备,每个创客实验室都需要配,但是一般配个1-2台就够了,不会批量的配置。这也导致了能让孩子广泛接触到的实物制造机器,数量太少,孩子没有办法直观的体验和实践这一技术。 另一方面,整个创客教育都面临着一个师资和课程的问题。我们在2013年起就开始针对全国老师(国培项目)进行培训,2013年暑假开设的第一期班也就只有十几位全国各地的老师。到现在,几乎开展的培训班都是60人满额,多的甚至会超过百人规模。当然这还远远不够,因为创客教育师资培训并不是教会老师运用创客工具就可以了,在各地还有一个应用的导向问题,这个不是用兴趣能解决的。 目前浙江的导向是以STEAM作为抓手,去促进更好的开展创客教育,这个我们在后面会做详细的分析。在器材、师资、课程基础都不足的同时,其实我们还欠缺一个高一层面的要求——创客教育的导向,或者说最终评价是什么?中国学生的核心素养两年前就已经推出了。 那么,创客教师的素养或者说评价标准,也是去年由中国教科院提出的《STEM教师能力等级标准》。两者一结合其实就有一个有意思的话题:中国学生的创客能力等级标准?我们强烈建议中国教科院或教育的专业学术机构做这方面的研究,有了能力等级的认定,对创客教育工作就有了量化评定和考核或竞赛PK的标准,当然这是一个漫长的过程,但应该开始规划并在一些区域内展开实践探索了!因为上面两方面的原因直接导致了,现在已经配置有3D打印设备器材的学校,不会用3D打印设备,或是说没有真正发挥出3D打印设备应该起到的作用来。 3D打印设备在创客教育中应该起到一个什么作用呢?我们来看看新版的高中通用技术课标,里面已经写到,3D打印是实物制造的一种创新的方式。在问题导向下配合三维设计,我们可以很快的拿到自己设计的物品并检验,从而能够不断的锻炼或者提升自己的设计制造水平。这里的一个核心就是“问题导向”,或者说创意的来源,又或者说以“科技创新”作为它的核心。 所以3D打印创客教育就是:以3D打印为载体或呈现方式的一种创客教育模式,它包含了3D打印的元素,但又不局限于3D打印、3D建模设计、3D扫描等工具,它的核心在基于问题导向的创新教育。 我们认为这种创客教育模式是有一套STEAM方法论的,简介如下: S是科学探究的方法,它的本义在于观察问题的表象,通过科学的方法探究我们可以着手解决的问题点。 T是技术工具论,是创客教育师资培训的载体,这个也是做创客教育师资培训时,各位老师最感兴趣,但也是最难掌握的,一是因为现代的创客创新工具种类真是太多了,要想一下子全部掌握真的很难,二是因为创客教育对器材的要求或是依赖性很强,不像传统的信息技术只需要有了电脑这个器材,其他基本都能解决,但现代的创客工具种类太多,不可能在一个学校里备齐所有种类的创客工具。 创客的技术工具,也就是传统的创客教室一般会配备的这些器材,比如3D打印机,3D扫描仪,三维建模软件,激光切割机,小型的机床,机器人套件,智能硬件,编程工具等等。不见得所有的工具要会掌握,或说一件创客作品里要融入所有的工具,才是一个创客作品,所以我们所定义的3D打印创客的技术工具,也就主要是3D打印、3D扫描、三维建模、智能硬件等。 E是工程素养,强调在创作时要赋予作品功能性、实用性等特点,让作品具备人机交互的一些功能等。 A是人文&艺术素养,包含了它的人文特点,艺术,美观等基本的要求。 M就是数学素养。 以上五方面素养,大多是跟我们目前中小学的一些学科有对应的。那么3D打印创客教育更强调的一个是,各个素养的融合并体现在我们每一课所呈现或给予学生引导学习的样例作品上面。通过模仿掌握创客工具的使用方法;通过剖析了解作品设计的缘由;再通过给予自主创新的机会,让学生真正的掌握这个样例作品设计的精髓。这样就避免了我们之前的一些3D打印课程,只是教建模软件,只是教工具技能,但是学生做出来的作品,就是千篇一律,失去了创客教育的本真要求。不能让学生学会设计,就不是正确版本的3D打印创客教育。 (二)为什么要让孩子参加创客教育? 应试教育与素质教育我们就不谈了,后者在此前20年可以说是完败。但是咸鱼也有翻身日,最近几年随着信息技术的飞速发展,各类创客工具的不断丰富化,以及社会经济变化对人才培养的新需求,创客教育正以越来越多的面目走向中小学。创客教育强调的更多是孩子自己的动手实践,这个和我们搞了几十年的学科教育,学科高度的凝练与抽象,是有本质区别的。 有人说,创客教育是一种创造教育,其实那豆老师更愿意把创客教育跟职业教育类比起来,因为两者强调的都是应用。这个职业教育是广泛的,不只局限于中职,高职等学校范畴,而是扩展到我们企业当中的职业化教育。所以,毫不夸张的讲,让孩子在适当时机参与到创客教育中来,是能够有利于未来工作的。这个也是为什么企业能够积极的,参与到创客教育当中来的一个原因,因为他们对于自身人才培养的素质要求和输出的创客教育产品是相通的。 参加创客教育,给了孩子一个发挥特长的机会,同时触类旁通,也给了孩子一个应用学科知识的场景,这样就能够把学科知识应用到具体的作品制作过程当中去,相信对于今后学习学科知识的能力,也会有一个侧面的提升。现在的高考改革中,包括并不限于技术类的课程,不断的加入各种创客的工具,从这个大趋势我们就能看到,中国教育对创客教育的身体力行,相信它对于未来学生的职业化教育,也会是一个很有力的工具! (三)玩起来! 说到创客教育,大家可能会想到很多的校外培训班。学学乐高搭建,编程,机器人,3D创意设计,都可以让学生具备基本的创客素养。现在越来越多的学校也开设了创客的课程。他们以兴趣班,社团,俱乐部,选修课,甚至以在正式的信息技术课程当中融入创客工具元素的方式开设创客课程,都取得了一定的效果。 那豆老师在这里要说的是,不管采用哪一种方式,最重要的是给孩子一个玩的机会。如上所述,工具有其好玩的一面,但不要过于痴迷创客工具技术。可以一些课例作为载体去学着模仿,并且掌握这些创客工具技术。第二步在了解了各类创客工具技术,并且知道了它们的应用面之后,就要开脑洞了。这个脑洞目前很多是大人给的,比如老师会设定一些主题,让学生进行探究,事实上,这个也是授人以鱼的过程。 好的课程一定是授人以渔,就是在让学生通过这些个主题,探究并且找到答案的过程当中,引导学生有意识的自己去观察现象来发现一些问题。 如果一个学生能够时时刻刻在学习、工作(家长)、生活当中,琢磨现象,探究问题,而且有一定的能力作出创新设计的解决方案,用创客工具去解决这些问题,这样的孩子,甚至国外的高校都会很欢迎。 (四)评价机制更完善,游戏规则已改变,正逐步走向成功的创客教育 有些家长可能会讲,兴趣归兴趣,玩归玩,那个是小学三年级之前的事情。现在孩子文化课学习压力这么重,怎么把创客教育融入其中呢?事实上创客教育届也在积极探索,怎样把创客教育的过程,用一种评价机制展现出来,我们前面几期讲到的各类比赛或者活动,以及未来在探究的创客教育对孩子核心素养的形成过程中起到了什么样的有益作用,这都是现在专业的学术机构在关注的崭新领域。 最后,回到我们的主题,如何开展一个学期的3D打印创客教学活动? 器材:硬件至少有一台3D打印设备,越多越好,品种不限,如果是高中校建议要配3D扫描设备,这个对于做造型和数字化工作很有帮助。另外,要配什么软件也是老师挠头的事,对于那豆老师来说,基础建模软件都很类似,技术难度也大致在一个水平线上,这个后面会开专题讲解软件的造型,选择目前比赛中指定的软件,兼容性会更强。 师资:浙江省教育厅平台上的学分课程,已经有了大量的3D打印创客师训课,可以在每年2月底和8月底两个时间点选择,如果能区域统筹安排一起上课集中教研,那样效率会更高!此外,还有人力资源和社会保障部信息高新技术办公室几乎每月在清华大学开办的“高级3D打印造型师”师资培训班,有兴趣能争取到资金的特别是中职类学校的老师,可以关注。 一个学期课程的建议 (小学3-4年级新手班,15课时): 第1课:3D打印科普课,3D打印基础知识,软件电脑操作基本要求,3D打印模型展示与3D打印机的操作; 第2-12课:通过四个作品学习建模软件、打印技巧与作品设计概念 第13-14课:给予主题,分组设计并打印作品 第15课:在课堂上宣讲自己完成的作品,并展示 教学计划,可列入兴趣班、社团、选修课等,建议选拔有一定美术基础,较强动手能力(劳技)的学生。 成绩展示,学期结束学生作品展,或参加每年区级3D创意,创客类竞赛等。