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。
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)。
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。
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。
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)。
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。
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。
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。
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。
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。