產(chǎn)品項(xiàng)目研發(fā)模式下小學(xué)3D打印課程的教學(xué)策略

林 椿

（蘇州市吳江區(qū)北門(mén)小學(xué)，江蘇 蘇州 215200）

2017年，教育部印發(fā)的《中小學(xué)綜合實(shí)踐活動(dòng)課程指導(dǎo)綱要》首次將3D打印列為中小學(xué)綜合實(shí)踐活動(dòng)課程的設(shè)計(jì)制作活動(dòng)，并提出明確要求：“了解3D打印技術(shù)原理，學(xué)習(xí)三維建模的方法和使用3D打印機(jī)的方法，了解3D打印的限制條件，學(xué)習(xí)產(chǎn)品設(shè)計(jì)應(yīng)考慮的基本原則及設(shè)計(jì)中的人機(jī)關(guān)系，運(yùn)用3D打印技術(shù)提高創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力?！庇捎诔杀竞蜁r(shí)間的限制（一個(gè)5cm×5cm×5cm的立體模型需要打印3個(gè)小時(shí)左右），小學(xué)階段的3D打印教學(xué)不甚理想。鑒于此，筆者在教學(xué)中模擬商業(yè)化的產(chǎn)品項(xiàng)目研發(fā)的活動(dòng)流程，對(duì)3D打印課程進(jìn)行了創(chuàng)生與實(shí)踐。

一、三層推進(jìn)，落實(shí)“打印什么”

（一）教師給定的項(xiàng)目

在3D打印課程的起步階段，學(xué)生對(duì)具體打印的內(nèi)容沒(méi)有概念，這時(shí)候，教師可以通過(guò)“扶一扶”的方式幫助學(xué)生確定項(xiàng)目。教師給定的項(xiàng)目，既要立足課本，又要高于課本。例如，蘇教版《信息技術(shù)》五年級(jí)下冊(cè)“制作立體剪影”一課提供了做厚度為1厘米的人物剪影的課例，在此基礎(chǔ)上，教師給學(xué)生確定“打造立體人物”的項(xiàng)目。由于有了課例的知識(shí)儲(chǔ)備，學(xué)生在已有經(jīng)驗(yàn)上“抽枝發(fā)芽”，不難找到解決方法。此時(shí)，教師可以增加難度：通過(guò)“猜一猜我打印的是誰(shuí)”和“比一比誰(shuí)打印得更像”，讓學(xué)生完成制作同學(xué)、卡通人物、歷史名人等立體剪影的任務(wù)。

（二）學(xué)生自己的項(xiàng)目

在教學(xué)的過(guò)程中，班上會(huì)涌現(xiàn)一批學(xué)習(xí)小先鋒，他們腦子活、掌握快、想法多，除了書(shū)本和教師提供的例子外，還有自己想要打印的模型。教師要鼓勵(lì)他們大膽創(chuàng)作，并提供技術(shù)支持幫助學(xué)生將心中的想法“美麗綻放”。由于想象力、創(chuàng)造力有了發(fā)揮的舞臺(tái)，學(xué)生構(gòu)想出許多有趣、有意義的項(xiàng)目，如幫助低年級(jí)小學(xué)生隨時(shí)隨地背誦英文字母的“26個(gè)英文字母圍成的手鐲”項(xiàng)目，讓城市里的鳥(niǎo)也有家可歸的“可以掛在高樓大廈上的小鳥(niǎo)的家”項(xiàng)目，以及給打架不小心缺失喙的鸚鵡制作替代品的“人造鸚鵡喙”項(xiàng)目等。

（三）來(lái)自用戶的項(xiàng)目

在以上兩類項(xiàng)目的制作中，學(xué)生累積了相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，這時(shí)，課堂就可以進(jìn)入項(xiàng)目確立的高階階段——量身定制：項(xiàng)目全部來(lái)源于用戶需求。為了征詢“產(chǎn)品”需求，學(xué)生要為身邊的用戶（同學(xué)、教師、父母、親朋等）設(shè)計(jì)個(gè)性化調(diào)查問(wèn)卷。學(xué)生收集到的定制產(chǎn)品琳瑯滿目，如“釣魚(yú)竿收納扣”“可以放手表的文具盒”，玩具的破損異形小零件，因?yàn)樾〔考G失或損壞而不能正常工作的家中物品……這些多樣化的項(xiàng)目需求，讓學(xué)生明白了3D打印可以幫助我們解決生活中的“小麻煩”。要做出這些“產(chǎn)品”，學(xué)生除了要具備嫻熟的打印技術(shù)外，還要有整體分析能力及靈活應(yīng)對(duì)不可預(yù)見(jiàn)困難的能力。

二、四大步驟，規(guī)范“如何打印”

（一）需求文檔：收集原始資料

任何一個(gè)產(chǎn)品，在研發(fā)的前期都需要進(jìn)行產(chǎn)品的需求分析。這就要求學(xué)生養(yǎng)成建立需求文檔的好習(xí)慣。此外，在建立需求文檔的過(guò)程中，學(xué)生需要有較好的溝通能力，能詳細(xì)地了解用戶的需求，以紙質(zhì)的形式進(jìn)行記載，作為產(chǎn)品開(kāi)發(fā)前期寶貴的第一手資料，并以此為依據(jù)分析產(chǎn)品的構(gòu)思、創(chuàng)意的合理性及3D打印技術(shù)實(shí)現(xiàn)的可行性，為后面的數(shù)字建模提供有力的支持。需求文檔不僅記錄用戶的需求，還記錄學(xué)生的思維過(guò)程，更見(jiàn)證著產(chǎn)品從無(wú)到有的過(guò)程。當(dāng)產(chǎn)品的數(shù)量增加時(shí)，學(xué)生可按照藝術(shù)類、生活類、環(huán)保類等將需求文檔進(jìn)行整理，使文檔既方便尋找，又能作為大數(shù)據(jù)分析用戶需求異同點(diǎn)的原始依據(jù)。

（二）產(chǎn)品策劃：融通經(jīng)驗(yàn)認(rèn)知

在根據(jù)需求文檔提煉產(chǎn)品視覺(jué)草圖后，學(xué)生需要融通經(jīng)驗(yàn)認(rèn)知，通過(guò)與多方的合作完成產(chǎn)品的策劃建模。具體而言，學(xué)生要與同伴合作，分工協(xié)作共同完成產(chǎn)品策劃；與教師合作，在教師的幫助下突破技術(shù)難點(diǎn)；與家長(zhǎng)合作，獲得家長(zhǎng)對(duì)產(chǎn)品的使用建議；與外界聯(lián)通，嘗試使用不同的建模軟件，如教材推薦的Design Spark Mechanical（DSM），以及市場(chǎng)上的123D Design、3DOne等，了解它們的優(yōu)缺點(diǎn)，并為產(chǎn)品需求選擇合適的軟件。有合作就有競(jìng)爭(zhēng)，團(tuán)隊(duì)之間的良性競(jìng)爭(zhēng)，一方面可以激發(fā)團(tuán)隊(duì)的斗志，提高學(xué)生對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量把控的重視程度；另一方面節(jié)約了打印成本：哪個(gè)團(tuán)隊(duì)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)得最合理、最經(jīng)得起推敲，就能獲得打印權(quán)，變成實(shí)體。教師通過(guò)模擬市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，可以讓學(xué)生切身體會(huì)到：產(chǎn)品要精益求精，需要不斷地優(yōu)化才能生存，沒(méi)有競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)的產(chǎn)品最終會(huì)被市場(chǎng)淘汰。

（三）打印成品：物化思維成果

建好的數(shù)字模型，并不一定都能順利打印成功，“厚度”“支撐”“填充”等切片參數(shù)的設(shè)置，都是影響模型成型的因素。在尋找打印出錯(cuò)原因的過(guò)程中，學(xué)生也鍛煉了解決問(wèn)題的能力。學(xué)生通過(guò)實(shí)踐發(fā)現(xiàn)：合理分層設(shè)置，不僅能讓打印的效果更好，還能節(jié)約打印材料和打印時(shí)間。學(xué)生親眼看見(jiàn)打印機(jī)將其思維產(chǎn)物變成具體實(shí)物，這種實(shí)物帶來(lái)的沖擊又進(jìn)一步提升了學(xué)生學(xué)習(xí)3D打印課程的熱情。

（四）測(cè)試反饋：審度思考原點(diǎn)

在產(chǎn)品打印成型后，學(xué)生要從結(jié)構(gòu)力學(xué)、材料力學(xué)等角度對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行檢驗(yàn)，如打印出來(lái)的3D橋梁承重力夠不夠，打印的收納扣能不能收納釣魚(yú)竿，打印出來(lái)的文具盒的尺寸設(shè)計(jì)有沒(méi)有問(wèn)題等。在測(cè)試的過(guò)程中，學(xué)生要回到思考的原點(diǎn)，一步一步地做出改進(jìn)，甚至和用戶反饋，告知其想法與現(xiàn)實(shí)之間的差距，通過(guò)反復(fù)的溝通、交流，得出最佳的解決路徑。經(jīng)過(guò)多次測(cè)試，最終確定成品。

三、包裝推廣，體驗(yàn)“怎樣宣傳”

（一）產(chǎn)品包裝——體驗(yàn)產(chǎn)品包裝的價(jià)值

產(chǎn)品為什么要包裝？學(xué)生自己總結(jié)出來(lái)兩點(diǎn)：①美觀，能吸引用戶注意力；②保護(hù)商品，方便運(yùn)輸和保存。這個(gè)環(huán)節(jié)是開(kāi)放的環(huán)節(jié)，學(xué)生的自主創(chuàng)意、奇思妙想都體現(xiàn)在其對(duì)產(chǎn)品的包裝設(shè)計(jì)和包裝方式上。對(duì)于包裝物的材料、形狀、大小、色彩和文字說(shuō)明等，每個(gè)團(tuán)隊(duì)都有自己的想法，其中有的團(tuán)隊(duì)甚至設(shè)計(jì)了品牌商標(biāo)。除此以外，學(xué)生更是從兒童的視角傳遞了環(huán)保正能量：包裝一定要綠色環(huán)保！所有的包裝物，學(xué)生用的都是可再生的資源，如硬紙板等。

（二）產(chǎn)品推廣——人人都是產(chǎn)品經(jīng)理

市場(chǎng)上的產(chǎn)品推廣形式有多種，推廣載體也多樣，如報(bào)紙、雜志、電視廣告、網(wǎng)絡(luò)、宣傳單等。作為“小小的產(chǎn)品經(jīng)理”，在能力范圍內(nèi)，學(xué)生是怎么推廣自己的“產(chǎn)品”的呢？學(xué)生張貼紙質(zhì)海報(bào)宣傳產(chǎn)品，并設(shè)計(jì)電子海報(bào)，利用電子郵件、QQ等渠道提高產(chǎn)品宣傳的廣度。在推廣產(chǎn)品的過(guò)程中，學(xué)生除了要介紹產(chǎn)品的設(shè)計(jì)理念和用途外，還要考慮廣告語(yǔ)、海報(bào)的設(shè)計(jì)等，這可以鍛煉學(xué)生的知識(shí)綜合運(yùn)用、宣傳和溝通的能力。

“3D打印所帶來(lái)的教育模式集創(chuàng)新教育、體驗(yàn)教育、項(xiàng)目式學(xué)習(xí)等思想為一體，學(xué)生不再是知識(shí)的被動(dòng)接受者，而是身兼數(shù)學(xué)家、科學(xué)家、發(fā)明家等多重角色?！币援a(chǎn)品項(xiàng)目研發(fā)為模式的小學(xué)3D打印課程，在教與學(xué)的重構(gòu)中將學(xué)生帶入特定的需求情境，從構(gòu)思到研發(fā)再到實(shí)物，學(xué)生“身兼數(shù)職”，當(dāng)設(shè)計(jì)出來(lái)的產(chǎn)品被越來(lái)越多的用戶認(rèn)可時(shí)，這種成就感會(huì)讓學(xué)生在3D造物的道路上充滿干勁，進(jìn)而為“大眾創(chuàng)業(yè)、萬(wàn)眾創(chuàng)新”的時(shí)代積蓄少年力量。