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3D打印进课堂:如何协调教育和技术?

时间:2016-06-20人气:

        随着3D打印机越来越多地进入中小学课堂,随之而来的是多方面的挑战,如何协调教育与技术这两方面的作用,既又不过多地增加一线教师的负担,又让技术能更好地为教育服务,是广大学校必须面临的新课题。


        近年来,3D打印成为教育领域的“新时尚”,一大批中小学校纷纷购买3D打印机开设创客空间或创客教育实验班,探索3D打印结合下的创客教育,尤其是在语文、历史、地理、通用技术等学科中,3D打印的应用较为广泛。

        但随着3D打印越来越多地进入课堂,新的挑战也随之而来。大多数学校仅仅把3D打印当成一种工具,最短的学校上了3周的课,把厂家附带的模型打印出来以后就不知道下面的课该怎么上了。也有的学校虽然有专门的兴趣社团,也配备专门的信息技术老师,但因为技术语言与学科教研语言之间的互联互通没有彻底贯穿,也没能通过课堂实现3D打印与学科知识的有效衔接。


技术是手段,不管多么先进;教育才是根本,不能本末倒置

        在引进了3D打印的学校中,有些学校忽略了学科教学的本质。比如,有些学校以通用技术课作为3D打印课程的主阵地,一会儿打印变形金刚,一会儿打印埃菲尔铁塔。这当然是一件好事,可以充分利用学生对于新生事物的好奇心进行启蒙与引导,但老师对于如何把3D打印与语文、数学学科相结合,就显得有点力不从心了。

        有些学校倒是尝试了与学科教学的结合。比如在数学课上,通过简易建模软件,让学生自行建模并打印出圆柱体、长方体等立体几何图形,课堂上倒是响声一片,却忽略了对立体几何这一知识体系中关键知识点(比如辅助线)的关联与导入。而且因为建模软件不是短期内能精通的,而像数学这样的主科课程不可能留出太多的时间让学生们去掌握软件的操作,导致所谓的结合最终还是停留于表面。

        过去,一支粉笔一块黑板,一群学生一位老师,就是课堂的全部。现在,信息技术已经成为课堂教学必不可少的要素。继智能机器人、无人机之后,3D打印机也迅速走进课堂,成为各级学校教育信息化建设的新“标配”。但是,技术只是教学的手段,不能变成教学的目的。再先进的技术、再高级的软件,也无法替代教研的规划、教法的设计,无法取代用了心的教师的言传身教,无法取代一线老师多年在教学一线对于学科课程的深度把握。3D打印进课堂,一定要考虑学科特点,从学科的本质入手来灵活地使用技术,而不是从技术本身入手来开展学科教学。


从学科入手,以知识点为内容节点,通过3D打印串联,构筑立体课堂

        重庆渝高中学的刘文韬老师,在讲解高中语文课文《归园田居》时,将学生分组,有的设计“方宅、草屋”,有的打印“榆柳、桃李”,有的则考虑“暧暧远人村,依依墟里烟”和“户庭无尘杂,虚室有余闲”的布局。然后,在一曲流传了几百年的古曲《渔樵问答》中,组织学生进行讨论,结合知识点引导学生领会课文要义、感悟作者的思想。

        考虑到课堂时间有限,刘文韬老师将打印的过程安排在了课后,这样既不占用课堂时间,也丝毫没有减弱学生们对于自己制作的产品的兴趣,好多学生因为是自己付出劳动和思想构思、创作出来的作品,所以尤为珍惜。同时通过小组讨论,对诗句更是倒背如流,一点也没有以前那种死记硬背的感觉。据刘老师介绍,相关比较好结合的《蜀道难》、《荷塘月色》和《南州六月荔枝丹》等课文,都准备采取这种与3D打印结合的方式来授课。

        还有一节课,是通过3D打印《兵家必争之地》,结合中国版图,可以很好地了解中国省份边界的曲折与美国、澳大利亚的平直之间的区别,正反映了中国古代藩镇格局,政权治理思路,春秋战国时期国与国之间合纵联横的必要性,而这往往是中国古代史的考点之一。

        可能有人会说,这些历史、地理有形的学科还好跟3D打印结合,那英语学科呢?其实,在这方面,有些学校已经在尝试了,而且效果很好。福建莆田一中的英语老师,在一节英语视听课上,先是播放电影《2012》的原声,让学生们听对白。紧接着,从中外观众对电影《2012》中所预示的“世界末日”的相信程度惊人的对比,引出世界古代史中知识点中欧洲一些小国“亡国灭种”的惨痛经历,说明外国观众大多数相信2012的原因。再让学生搜索“沉没于大西冰底的庞贝古城”,并用3D打印机进行局部“古城还原”,最后让学生用1-2句英语描述一下自己这节课的感受,并附上所有小组同学的姓名,同样用3D打印机刻在课堂作品上。

        通过这些课例,学生不仅没有通常英语视听课上只看情节不听对白的“不走心”的现象,反而都想通过最终的英文小结显示自己的特长,再加上历史知识点的导入,这样就在润物细无声中提高了学生对知识是多纬度的概念的认知,有兴趣的学生在课后会翻出历史课本甚至找一些地理书籍来求证。这样的多学科融合的课堂应该说就很鲜活了。


多学科融合的3D打印创客教育,需要多方面的共同努力

        3D打印具有可视化、立体化、灵活性等特征,为课堂教学提供了良好的技术支撑和丰富的效果选择。但是,“新技术”不等于“新教育”,更不等同于“创新教育”。要想让3D打印为传统教学锦上添花,一定要分清主次,课堂教学和学科知识是土壤,是基础;然后再从以下几个方面加以协调,才能有所增益。

1.课程结构的更新

        跨越学科之间的界限,开展面向真实生活的主题教学,让3D打印从教师的教学工具,变成学生学习的兴趣启蒙工具。比如,重庆广益中学的黄祖清和廖义员2位老师将历史学科变成为历史、考古、美术、社会实践的统一体。学生从教室走进磁器口古镇,走进重庆博物馆,结合本地特色历史、人文,用3D打印机重现自己眼中的历史,立体呈现我眼中的故乡——“黄桷桠老街”。3D打印机帮助学生留下观察世界的记忆,收获学习知识的成果和快乐。


2.教学流程的调整

        因为3D打印本身过程较为漫长,可以尝试打破40或45分钟的固定课时安排,根据学科和课型特点灵活设置长短课或大小课,开展混合式教学。课堂上老师瞄准需要精讲的知识点,发挥讲授式教学的优势,帮助学生形成基本的认知结构,促进知识的内化。而课后结合3D打印则应采用研究性学习的教学方式,鼓励学生利用3D打印开展自主学习和合作学习,更深层次地理解知识,实现知识的有效迁移。

3.教研内容的创新

        尽管3D打印具备强大的先进技术特征,但它并不会自然而然地带来教学创新。教研内容的创新是3D打印进课堂取得成功的关键。教研,同样是一门思维的艺术,不同的学科、不同的知识点背后隐藏着内在的关联。比如通过“护航黄岩岛”的这一虚拟课程的设计,让学生“指挥”舰队从宁波港出发,给定出发月份,距离、航速等条件,让初次接触物理课的同学迅速理解匀速直线运动的概念,同时又融合进海里与公里的换算,航速“节”的概念。在同学们迅速给出答案时,提醒同学们7月份是季风多发季节,还有洋流运动得考虑进去……通过这样一节课的教研设计,地理学科的很多知识被深深地印在学生脑海里。很多时候,正是对看似简单答案的不断追问,才能让学生对知识有更深层次的理解。3D打印不能仅仅停留在技术的新颖上,它的未来应当是在发挥信息技术优势的基础上,通过学科知识点重组和教法的创新,开创的一种技术为教育服务的全新课堂方式 。


让技术为教育服务,迎接创新教育的美好时代

        2016年5月30日,全国科技创新大会、中国科学院第十八次院士大会和中国工程院第十三次院士大会、中国科学技术协会第九次全国代表大会在京举行,习近平总书记在“科技三会”上发表重要讲话,进一步阐明科技实力、创新发展对中国进步的意义。自十八大以来,习总书记对科技和创新的重视程度有目共睹。这次的“科技三会”将再次吹响科技强国的新号角。

        6月25-27日,第一期多学科融合3D打印创新课程培训在中科院广州电子研究所进行,培训以3D打印与中小学学科教学结合为主题,培养中小学学科带头人为目标,以提升学生的创新实践能力为方向,约有来自全国13所学校的20多位一线学科老师参加。

        作为国家3D打印重要科研单位之一,中科院广州电子研究所李耀棠所长表示:“通过与广大中小学校合作共建‘中科院3D打印创新实验室’,发现不管是过程结合,还是成果呈现,都离不开内容的创新,只有让技术更好地为教育服务,构筑创新校园才能成为现实”。(作者:郑毅骞,中科院3D打印创新实验室联合实施单位中兴华教育科技(北京)有限公司)

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