当前位置:首页 >> 互联网 >>

3D打印:从想象到现实


中国科学技术大学先进技术研究院阿巴赛 3D 教育中心 www.abaci3d.cn

《3D 打印:从想象到现实》课程设计及实施方案
为了满足中学生全面而个性化发展的需求, 进一步促进中小学创新教育的发展, 推进中 小学科技型课程建设,根据《基础教育课程改革纲要》 、 《国家增材制造产业发展推进计划 (2015-2016 年) 》的相关要求,中国科学技术大学先进技术研究院 3D 教育与研发中心针对 中学生的特点开发了《3D 打印:从想象到现实》课程,并制定了具体实施方案。

一、 指导思想
中国科学技术大学先进技术研究院 3D 教育与研发中心坚决贯彻国家基础教育课程改革 精神,顺应国家 3D 打印技术推广普及要求,立足以中学生个性化发展为本的培养目标,加 快推进中小学 3D 打印技术教育课程建设,实现学校皆创造、人人皆创造,营造全面素质教 育的良好氛围。

二、 课程设置
(一) 课程设置原则 1. 实践性原则
面向中学生的 3D 打印课程首先是以动手实践为核心的,让学生在动手实践中认识 3D 打印技术、学习 3D 打印技术以及使用 3D 打印技术,最后将自己的学习生活与 3D 打印技术 结合起来,为以后进一步学习智能制造技术打下扎实的基础。

2. 创造为本原则
3D 打印机作为一个万能造物者,其特点就在于极大地方便了学生的创造活动。3D 打印 课程鼓励学生自己动手创造,激发学生的想象力,培养学生的观察、联想能力。在老师的引 导下,学生能够基于数学、语文、美术、科学等课程进行创造活动。

3. STEM 技能培养原则
3D 打印课程涵盖 3D 打印机、3D 扫描等内容,这二者内容设计数学、技术、工程、科学 等多方面的知识,中学生在学习的过程中需要注意掌握这些技能,提高自身的 STEM 综合素 养。

(二) 课程内容 1. 基本信息
课程分两学期学完,上下学期各 15 次课,每周一次课,每次课 1 个课时。每学期从第 3 周到第 17 周。课程涵盖 3D 打印机、3D 打印笔、3D 美术、3D 个性化创造四大模块。

中国科学技术大学先进技术研究院阿巴赛 3D 教育中心 www.abaci3d.cn

表 1 《3D 打印:从想象到现实》课程信息
教学对象 开课时间 开课时长 上课地点 课程类型 授课教师 开班人数 后续课程 初中一年级 第一学期 30 次课 创客实验室(学校根据方案建设) 选修课 3 人(一名主讲教师,两名助教) 45 人 《玩转 3D 打印》

2. 课程安排 表 2 第一学期课程
周次 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 课堂主题 第 1 课 绚丽的 3D 技术 第 2 课 认识 3D 模型 第 3 课 打印 3D 模型 第 4 课 对打印模型进行后期处理 第 5 课解析 3D 打印机 第 6 课 操作 3D 打印机:更换耗材&测试运动 第 7 课 多色打印 第 8 课 3D 绘画(绘制多色动物) 第 9 课 高级 3D 绘画(绘制立体作品) 第 10 课“酷笔”软件(理解篇)—BMesh 第 11 课 BMesh 创造生物 第 12 课 3D 扫描技术入门(使用 SoScan 获取人体数据) 第 13 课 人像 72 变(让人像进行变形) 第 14 课 精雕细琢(对人像数据进行雕刻) 第 15 课 期末评比

中国科学技术大学先进技术研究院阿巴赛 3D 教育中心 www.abaci3d.cn

表 3 第二学期课程
周次 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 课堂主题 第 16 课 “酷笔”应用篇(PolyCube) 第 17 课 PolyCube 创造大飞机 第 18 课 “酷笔”创客篇(123D Design)设计文具 第 19 课 设计收纳盒/名片盒 第 20 课 设计 3D 打印耗材导引器 第 21 课 第 22 课 第 23 课 第 24 课 第 25 课 第 26 课 第 27 课 第 28 课 第 29 课 第 30 课 创意设计作品展示评比 主题 2:设计创意小车(结合电机,使小车运动起来) 主题 1:设计组合机器人 设计卡通兔

三、 课程实施
课程实施主要涉及师资培训、创客实验室、教学软件、教学设备及课程评价等内容。

(一)

师资培训

《3D 打印:从想象到现实》课程授课教师必须具备一定 3D 打印技能,包括 3D 打印技 术历史及分类、3D 打印机结构及原理、3D 打印机的使用及维护、3D 打印材料的选用、3D 打 印物品的后期处理、3D 扫描仪的使用及维护、3D 打印笔的使用及维护、3D 模型的认识、个 性化系列软件的使用。 中国科学技术大学先进技术研究院 3D 教育中心提供师资培训服务,培训时间为 5 天, 内容涵盖了《3D 打印:从想象到现实技术》授课需求的所有知识技能。具体培训方式为学校 派遣教师赴中国科学技术大学先进技术研究院参加培训。

(二)

创客实验室的建设

中国科学技术大学先进技术研究院阿巴赛 3D 教育中心 www.abaci3d.cn

《3D 打印:从想象到现实》课程具有高度实践性的特点,普通的教室无法满足这个需
求。国内的创客实验室越来越多,创客教育已经成为素质教育发展重要的一部分。建设创客 实验室不仅仅能够给学生们营造一个方便快捷的创造空间, 又能为学校素质教育的发展贡献 一份力。 中学的创客实验室占地面积大约 120 平方米, 学校可根据自身条件扩大规模, 要求通风 条件、照明条件良好,分为四个功能模块:打印区、上课及交流区、打印处理及展示区、3D 扫描区。创客实验室可以作为《3D 打印:从想象到现实》课程的课堂,在空闲时候可以接受 一定数量学生的预约进行课外活动, 也可以在周末及假期作为 3D 技术科普馆举办科普活动。 创客实验室须配备两名管理员,维护实验室的设备及日常管理工作。

(三)

教学设备

《3D 打印:从想象到现实》课程紧密结合 3D 打印机、3D 打印笔、3D 扫描系统、3D 绘 图板等硬件设备。齐全的教学设备是课程正常进行的保障,学校的创客实验室须要配备以上 设备。部分配置如下: 标准实验台:8 台 作品展示柜:3 个 3D 打印机:15 台 SoScan 3D 扫描系统:3 套 SoPad 3D 绘画板:48 套 学生用电脑或笔记本:45 台 教室用电脑(扫描仪电脑) :3 台 3D 打印工具包:10 套 3D 打印耗材:180 卷(根据用量须定期增购) 以上教学设备的数量及创客实验室的面积是根据 45 人标准定的。中国科学技术大学先 进技术研究院 3D 教育中心提供一整套的创客实验室构建方案。

中国科学技术大学先进技术研究院阿巴赛 3D 教育中心 www.abaci3d.cn

(四)

教学软件

中国科学技术大学先进技术研究院阿巴赛 3D 教育中心 www.abaci3d.cn

个性化软件是《3D 打印:从想象到现实》课程的核心部分,学生的创意需要通过软件 得以实现,然后才能用 3D 打印机制作出来。中国科学技术大学先进技术研究院 3D 教育中心 为中学生量身定制了 5 款软件,既满足学生们玩的欲望,就锻炼了他们创造的能力。 1. 我的吊坠,让孩子在绘画中比拼想象力,在吊坠上炫耀自己的创意。每个人都希望 拥有独一无二的吊坠, 然而商店并不能满足人们的需求。 这款软件让小朋友自己动手创造自 己的专属吊坠,小朋友可以在软件中绘制吊坠的形状,然后就可以得到自己的吊坠模型,3D 打印机就可以帮助小朋友制作自己的吊坠。 在此过程中, 孩子们可以提高自己的想象力以及 绘画技能。

2. 神奇印章,培养学生的观察习惯,将观察到的事物用印章的形式表现出来,比如动 物足印图案,天气现象图案,生活中的交通图案等,在沙盘中创造足迹之美。该软件可以帮 助小朋友生成各种各样的专属印章,最后就可以用 3D 打印机打印出来。在此过程中,可以 锻炼小朋友的观察能力及绘画能力。

3. 我的梦想, 成为宇航员是很多学生的梦想, 穿上宇航服为祖国效力是每个学生都希 望做的事,这个软件结合 SoScan 3D 扫描系统为每个学生“穿上”宇航服,实现梦想。在此 过程中领略 3D 扫描的神奇之处,并培养小朋友对航空航天的兴趣。

中国科学技术大学先进技术研究院阿巴赛 3D 教育中心 www.abaci3d.cn

4.BMesh,通过骨架球的方式设计出形态各异的生物,让学生体一次造物主的感觉。
BMesh 软件要求学生通过 6 个侧面去构建一个空间中的模型,很大程度上可以锻炼学生的空 间想象能力。

5.PolyCube,通过基本几何体的推拉构建模型的结构,然后利用细分曲面的方式构造物
体的表面,学生可以利用 PolyCube 创造出很多家具、飞机等模型。

6. 另外, “酷笔”创客篇采用 Autodesk 公司的 123D Design 软件,中学生 可以使用它设计机器人关键部件, 甚至设计一些简单的整体机器人。 另外, 汽车、 宇宙飞船都可以精确地设计出来。

中国科学技术大学先进技术研究院阿巴赛 3D 教育中心 www.abaci3d.cn

这些软件只是中国科学技术大学先进技术研究院 3D 教育与研发中心系列教育软件的一 部分,专门用于辅助《3D 打印:从想象到现实》课程教学。

(五)

课程评价

课程评价是实现课程目标的关键环节。 正确的教育质量观是实施课程评价的关键。 课程 评价在课程实施过程中发挥着教育导向和质量监控的作用。 课程评价应根据普通高中教育的 性质和任务,重视学生个性健康发展和人格完善,必须以尊重学生为基本前提,符合客观公 正原则、全面性原则、激励性原则。

1. 考核方式
《3D 打印:从想象到现实》课程不同与日常课程,这门课程应该鼓励学生进行创新, 而不是满足于完成,鼓励学生进行观察、动手,而不是满足于知道了解。这门课的内容是快 乐的,考核方式也是轻松地,不须要对每个学生进行书面考核或者给每个学生进行打分。学 生的想象力不应该有高低之分。考核内容主要包括学生的完成度及课堂表现积极性。

2. 评价体系
摒弃传统的依靠一纸试卷评价学生学习状况的方法, 《3D 打印:从想象到现实》课程是 激发学生创造能力的课程, 中学生的创意天马行空, 因此须要采用教师评价和学生互评结合 的评价体系。 教师评价: 教师本着“鼓励个性化创意”的原则对学生作品进行评价, 对作品可以从学 生的观察、实践、想法等方面对学生予以评价。并根据学生的作品启发学生创造新的作品, 可以采用联想、扩展、逆向思维、结合等方法。 学生互评:学生之间的互相评价可以鼓励想象力的碰撞,可以激发新的创意。也能够营 造良好的讨论交流氛围。 学生互评应该采用组内评价及组间评价结合的方式。 教师可以将学 生进行分组,3 人一组,并设立组长,由组长辅助组织评价。 教师应该进行 4 周一小评,学期一大评,并且在评价的过程中记录学生的成长轨迹,形 成每个学生的创造档案,建立有利于学生发展的综合评价体系。

3. 激励机制

中国科学技术大学先进技术研究院阿巴赛 3D 教育中心 www.abaci3d.cn

在对学生的激励机制上,注重学生的个性化、特长化发展。 《3D 打印:从想象到现实》 课程更应该注重学生的实践性, 激励学生的创造性。 学校每学期应举办一次 3D 打印作品展, 向全校师生展示优秀创新作品,也可以组织 3D 打印作品大赛,设立“3D 创造奖”,对优秀 学颁发荣誉证书并给予物质上的奖励。 真正做到从制度上激发学生的想象力, 点燃学生的创 造火花。


相关文章:
3D打印:从想象到现实
中国科学技术大学先进技术研究院阿巴赛 3D 教育中心 www.abaci3d.cn 《3D 打印:从想象到现实》课程设计及实施方案为了满足中学生全面而个性化发展的需求, 进一步促进...
更多相关标签: